【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能高分子材料领域，具体涉及一种多功能双网络水凝胶及其制备方法与应用。
技术介绍
1、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、随着科技的快速发展，高分子水凝胶材料因其独特的物理化学性质，在生物医药、柔性电子器件、软体机器人等领域展现出巨大的应用潜力。特别是具备高强度、高韧性、拉伸及压力敏感性以及自修复性的水凝胶，因其能够在复杂环境下维持结构和功能的完整性，而受到科研人员和工业界的广泛关注。
3、专利技术人发现在现有技术中，传统的具有单网络结构的高分子水凝胶虽然具备良好的溶胀性和生物相容性，但在强度和韧性方面往往存在不足，难以满足高负荷或复杂应力环境下的应用需求。同时，传统单网络水凝胶在受到损伤后往往难以自我修复，限制了其使用寿命和应用范围。
4、而现有技术中的双网络水凝胶虽然在一定程度上增强了水凝胶的机械性能，但仍存在几个显著的问题：①制备过程复杂且耗时，通常涉及多个步骤，如聚合-溶胀-扩散-聚合等，整个制备过程往往需要1-2天才能完成，这增加了生产成本和时间成本；②摩尔比难以精确控制，在引入第二种单体进行溶胀和扩散的过程中，两重网络的摩尔比难以精确控制，这可能导致最终产品的性能不稳定；③化学交联的不可逆性，往往不耐疲劳，长期使用后性能易下降；④功能单一，虽然在机械性能上有所提升，但在导电性、抗菌性、自我修复等功能方面存在不足，难以满足多样化的应用需求。因此，开
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供了一种多功能双网络水凝胶及其制备方法与应用。通过在疏水交联的聚丙烯酰胺水凝胶结构中引入钾离子交联的卡拉胶水凝胶，形成双物理交联水凝胶，实现了双网络水凝胶材料的增强增韧以及多功能性。
2、具体地，本专利技术的技术方案如下：
3、本专利技术的第一方面，提供了一种多功能双网络水凝胶，所述双网络水凝胶包括第一网络结构和第二网络结构；
4、所述第一网络结构为丙烯酰胺、甲基丙烯酸月桂酯和四乙烯基吡啶疏水交联形成的网络结构；
5、所述第二网络结构为k-卡拉胶通过离子键作用形成的交联网络结构；
6、所述第一网络结构和第二网络结构通过互穿分子链的协同作用连接。
7、本专利技术的第二方面，提供了一种多功能双网络水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
8、s1、将十二烷基硫酸钠(sds)和氯化钠(nacl)加入到去离子水中，搅拌至溶液呈透明状态时加入k-卡拉胶进行加热反应，待卡拉胶完全溶解后进行降温处理；
9、s2、向步骤s1得到的反应液中依次加入丙烯酰胺(aam)、甲基丙烯酸月桂酯(lma)和四乙烯基吡啶(4vp)，待溶液混合均匀后依次加入氯化钾(kcl)、过硫酸铵(aps)和四甲基乙二胺(temed)，混合后即得双网络水凝胶。
10、优选的，步骤s1中，所述去离子水的用量为9-10ml，sds用量为0.4-0.6g，nacl的用量为0.20-0.25g，卡拉胶的用量为0.15-0.20g。
11、优选的，步骤s2中，所述aam的用量为1.5-2.0g，lma的用量为115-125μl，4vp的用量为0-200μl。
12、优选的，步骤s2中，所述kcl的用量为0.009-0.1g，aps的用量为0.18-0.25g，temed的用量为15-25μl。
13、优选的，步骤s1中，所述加热反应的温度为85-95℃。
14、进一步优选的，步骤s1中，所述加热反应的温度为90℃。
15、优选的，步骤s1中，所述加热反应的时间为1.2h-1.8h。
16、进一步优选的，所述加热反应的时间为1.5h。
17、优选的，步骤s1中，所述降温处理的温度维持在40-50℃。
18、进一步优选的，步骤s1中，所述降温处理的温度维持在45℃。
19、本专利技术第三方面，提供一种上述方法制备的多功能双网络水凝胶在自修复柔性传感器材料领域中的应用。
20、本专利技术的一个或多个实施方式至少具有以下有益效果：
21、(1)本专利技术基于疏水相互作用以及离子交联作用，成功合成了具有双物理交联结构的双网络水凝胶，该水凝胶具有良好的机械性能。
22、(2)本专利技术制备的双网络水凝胶可通过调整刚性单体4vp的用量，来进一步调控聚合物水凝胶的韧性、强度和能量耗散能力。
23、(3)本专利技术的双网络水凝胶制备原料简单，制备方法工艺简便，成本较低，对反应条件和所用设备要求不高实用性强，具有良好的应用前景。
24、(4)本专利技术双网络水凝胶除了机械性能良好外，还具有优异的导电性能、传感性能和自修复性能，可以实现其在力学传感器方面的应用。
25、(5)本专利技术提供的双物理交联策略不仅适用于水凝胶材料，对提升其他高分子材料韧性以及自修复等性能也具有潜在的理论指导意义。
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1.一种多功能双网络水凝胶，其特征在于，所述双网络水凝胶包括第一网络结构和第二网络结构；
2.一种权利要求1所述的多功能双网络水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述去离子水的用量为9-10mL，SDS用量为0.4-0.6g，NaCl的用量为0.20-0.25g，卡拉胶的用量为0.15-0.20g。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述加热反应的温度为85-95℃。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述加热反应的温度为90℃。
6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述加热反应的时间为1.2h-1.8h；优选的，所述加热反应的时间为1.5h。
7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述降温处理的温度维持在40-50℃；优选的，所述降温处理的温度维持在45℃。
8.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述AAm的用量为1.5-2.0g，LMA的用量
9.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述KCl的用量为0.009-0.1g，APS的用量为0.18-0.25g，TEMED的用量为15-25μL。
10.一种权利要求1所述的多功能双网络水凝胶在自修复柔性传感器材料领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种多功能双网络水凝胶，其特征在于，所述双网络水凝胶包括第一网络结构和第二网络结构；
2.一种权利要求1所述的多功能双网络水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述去离子水的用量为9-10ml，sds用量为0.4-0.6g，nacl的用量为0.20-0.25g，卡拉胶的用量为0.15-0.20g。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述加热反应的温度为85-95℃。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述加热反应的温度为90℃。
6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述加热反...
【专利技术属性】
技术研发人员：王旭，赵婷，
申请(专利权)人：山东圳谷新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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