【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子材料，具体涉及一种宽温区稳定的导电凝胶的制备方法。
技术介绍
1、水凝胶是一种由交联聚合物组成的新型功能高分子材料，在生命科学、食品科学、化妆品工业、石油工业等领域具有广泛的应用，是组织工程、离子导体、软体机器人以及医药载体等的理想材料。
2、然而，由于水凝胶高分子网络中主要成分为水分子，在环境温度降到冰点以下后容易结冰，而在环境温度过高、湿度较低时又极易脱水且力学性能劣化，这极大限制了水凝胶的应用场景。为了应对这一问题，各种具备抗冻、抗高温、抗脱水的凝胶被开发出来：hu等人通过利用高浓度nacl溶液替换水凝胶网络中的水来提升其抗冻性能(hu et al,2021)，gao等人制备了异性网络的有机水凝胶，在特定条件下可以在-78℃至80℃的温度范围内保持柔韧性(gao et al,2017)，han等人利用在水凝胶网络中添加了海藻糖，使成品能够在-15℃保持柔韧性并能够在冻干72h后仍然不彻底干燥(hanetal,2022)。然而上述各种凝胶材料都具有抗冻抗高温效果提升一般、制备困难、无法同时具备上述性质等问题。因此，提供一种制备流程简便且能够在宽温区范围内保持稳定性、持水性等性能的水凝胶导电材料具有重要意义。
技术实现思路
1、针对现有耐低温水凝胶研发制备中存在的问题，本专利技术目的在于提供一种制备简便、成本低廉、宽温区稳定性突出、保湿性能突出，可在宽温区范围内维持导电性的一种宽温区稳定的导电凝胶。
2、为实现上述目的，本专利技术通过以
3、一种宽温区稳定的导电凝胶的制备方法，该制备方法以丙烯酰胺和海藻酸钠双网格凝胶作为基底，在高浓度硫酸溶液中平衡后加热碳化制得，具体的制备步骤为；
4、s1.分别制备海藻酸钠水溶液、n,n'-亚甲基双丙烯酰胺水溶液、过硫酸铵水溶液、硫酸水溶液，备用；
5、s2.在s1制备的海藻酸钠水溶液中加入水、丙烯酰胺固体、n,n'-亚甲基双丙烯酰胺水溶液、过硫酸铵水溶液，搅拌均匀制得预混液，超声10min消除气泡，备用
6、s3.向s2中得到的反应预混液中加入n,n,n',n'-四甲基二乙胺与硫酸钙固体，充分混匀后，超声5min消除气泡，备用；
7、s4.将s3中得到的溶液倒入聚四氟乙烯模具中，用玻璃盖紧，在50℃烘箱中反应成胶，取出，冷却至室温，备用；
8、s5.将s4中得到的凝胶充分浸没至硫酸水溶液中浸泡彻底，取出，除去表面残余硫酸，备用；
9、s6.将s5中得到的凝胶在烘箱中碳化反应至充分，得到宽温区稳定的导电凝胶。
10、进一步地，步骤s1中，海藻酸钠水溶液浓度为3-5％，n,n'-亚甲基双丙烯酰胺水溶液浓度为0.1m，过硫酸铵水溶液为0.1m，硫酸水溶液浓度为30-40wt％。
11、进一步地，步骤s2中，丙烯酰胺加入量占预混液总量的12-24％，海藻酸钠溶液的加入量占预混液总量的30-50％，n,n'-亚甲基双丙烯酰胺水溶液与过硫酸铵水溶液体积比为1:4，n,n'-亚甲基双丙烯酰胺水溶液的体积与所添加丙烯酰胺的质量比为38.9μl:1g，在此基础上加水至100g。
12、进一步地，步骤s3中，n,n,n',n'-四甲基二乙胺的加入量为每100g预混液中添加60μl。
13、进一步地，步骤s3中，添加的硫酸钙质量与所添加的海藻酸钠质量比为0.1324g:1g。
14、进一步地，步骤s4中，反应时间应不低于3h。
15、进一步地，步骤s5中，凝胶体积与硫酸溶液体积比为1:10-1:20。
16、进一步地，步骤s5中，凝胶在硫酸溶液中彻底浸泡，浸泡时间应不低于24h。
17、进一步地，步骤s6中，烘箱温度为45℃-60℃，碳化时间不低于48h。
18、进一步地，宽温区是指在140℃到-80℃。
19、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
20、(1)本专利技术得到的凝胶体系极大突破了现有报道的水凝胶体系的所能承受的温度范围，随配方调整可以在低至-80℃，高至140℃的环境下保持较好的力学性能与导电性能；
21、(2)本专利技术利用硫酸溶液作为平衡液与反应液，利用丙烯酰胺-海藻酸钠双网络凝胶作为基底，这一体系不仅可以赋予水凝胶导电能力，同时也避免在高温下一种凝胶成分被硫酸反应之后丧失机械性能；
22、(3)本专利技术得到的凝胶体系具有优良的保水性与稳定性，可以在长时间高温风干等一系列干燥手段下保持凝胶分子网络的水分子不逃逸，从而保持一定的弹性。
23、(4)本专利技术得到的凝胶体系方法简便、易于操作、成本低廉，方便大规模生产。
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1.一种宽温区稳定的导电凝胶的制备方法，其特征在于该制备方法以丙烯酰胺和海藻酸钠双网格凝胶作为基底，在高浓度硫酸溶液中平衡后加热碳化制得，具体的制备步骤为；
2.如权利要求1所述的一种宽温区稳定的导电凝胶的制备方法，其特征在于步骤S1中，海藻酸钠水溶液浓度为3-5％，N,N'-亚甲基双丙烯酰胺水溶液浓度为0.1M，过硫酸铵水溶液为0.1M，硫酸水溶液浓度为30-40wt％。
3.如权利要求1所述的一种宽温区稳定的导电凝胶的制备方法，其特征在于步骤S2中，丙烯酰胺加入量占预混液总量的12-24％，海藻酸钠溶液的加入量占预混液总量的30-50％，N,N'-亚甲基双丙烯酰胺水溶液与过硫酸铵水溶液体积比为1:4，N,N'-亚甲基双丙烯酰胺水溶液的体积与所添加丙烯酰胺的质量比为38.9μL:1g，在此基础上加水至100g。
4.如权利要求1所述的一种宽温区稳定的导电凝胶的制备方法，其特征在于步骤S3中，N,N,N',N'-四甲基二乙胺的加入量为每100g预混液中添加60μL。
5.如权利要求1所述的一种宽温区稳定的导电凝胶的制备方法，其特征在
6.如权利要求1所述的一种宽温区稳定的导电凝胶的制备方法，其特征在于步骤S4中，反应时间应不低于3h。
7.如权利要求1所述的一种宽温区稳定的导电凝胶的制备方法，其特征在于步骤S5中，凝胶体积与硫酸溶液体积比为1:10-1:20。
8.如权利要求1所述的一种宽温区稳定的导电凝胶的制备方法，其特征在于步骤S5中，凝胶在硫酸溶液中彻底浸泡，浸泡时间应不低于24h。
9.如权利要求1所述的一种宽温区稳定的导电凝胶的制备方法，其特征在于步骤S6中，烘箱温度为45℃-60℃，碳化时间不低于48h。
10.如权利要求1所述的一种宽温区稳定的导电凝胶的制备方法，其特征在于宽温区是指在140℃到-80℃。
...【技术特征摘要】
1.一种宽温区稳定的导电凝胶的制备方法，其特征在于该制备方法以丙烯酰胺和海藻酸钠双网格凝胶作为基底，在高浓度硫酸溶液中平衡后加热碳化制得，具体的制备步骤为；
2.如权利要求1所述的一种宽温区稳定的导电凝胶的制备方法，其特征在于步骤s1中，海藻酸钠水溶液浓度为3-5％，n,n'-亚甲基双丙烯酰胺水溶液浓度为0.1m，过硫酸铵水溶液为0.1m，硫酸水溶液浓度为30-40wt％。
3.如权利要求1所述的一种宽温区稳定的导电凝胶的制备方法，其特征在于步骤s2中，丙烯酰胺加入量占预混液总量的12-24％，海藻酸钠溶液的加入量占预混液总量的30-50％，n,n'-亚甲基双丙烯酰胺水溶液与过硫酸铵水溶液体积比为1:4，n,n'-亚甲基双丙烯酰胺水溶液的体积与所添加丙烯酰胺的质量比为38.9μl:1g，在此基础上加水至100g。
4.如权利要求1所述的一种宽温区稳定的导电凝胶的制备方法，其特征在于步骤s3中，n,n,n',n'-四甲基...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗自生，章晓晨，杨栩旭，徐艳群，李栋，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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