[發明專利]一種電刺激熒光響應水凝膠

在審

• 申請號: 201610080538.7
• 申請日: 2016-02-03
• 公開（公告）號: CN105601955A
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發明（設計）人: 楊文;劉方冰;宋健;郝文濤
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08G83/00;C08L87/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 喬恒婷

一、技術領域

本發明涉及一種電刺激熒光響應水凝膠，屬于智能水凝膠技術領域。

二、背景技術

1978年麻省理工大學的Tanaka教授發現了透明的聚丙烯酰胺凝膠在冷卻過程中會隨著 溫度降低而逐漸變得模糊；溫度升高之后，凝膠又逐漸恢復透明狀態。這種凝膠隨溫度變化 而變化，使人們認識智能水凝膠的存在，從而提出了智能水凝膠的概念。在隨后的幾十年里， 科研學者們圍繞智能凝膠開展了大量研究。

智能水凝膠是指在外界環境發生變化時(如溫度、pH值、電場、溶劑性質、光強度和光 波長、壓力和離子強度等)，凝膠的性質也會發生相應的變化。與其他類型的智能水凝膠相比， 電刺激響應性水凝膠突出的優點是電場容易施加且易于調控。當前的研究中，電刺激響應水 凝膠的響應性主要指凝膠的溶脹行為和彎曲行為，即凝膠在電場的作用下，可以將電能轉化 為機械能。例如趙曉鵬等提出了一種電響應性的明膠水凝膠，他們發現這種水凝膠的運動可 以通過電場調控(功能高分子學報,2001,14,0465)。劉根起等提出將β-環糊精用環氧氯丙烷 交聯得到水凝膠，然后用濃硫酸改性，得到了具有電響應性的β-環糊精水凝膠。在直流電場 作用下，該凝膠向電場負極彎曲，彎曲速度與應變隨外加電壓的增大而增大(高分子材料科 學與工程,2012,28,0063)。上述報道的電響應凝膠的響應性主要是機械響應。除了響應性為 機械響應的電響應水凝膠之外，還有電致變色材料。例如，專利CN102690646B中公開了一 種電致變色材料，即將陰極電致變色材料與陽極電致變色材料之間進行化合反應，然后在電 解液溶液里形成凝膠狀的電致變色材料。該材料在外加電場的作用，光學性質會發生明顯的 變化。MasayoshiWatanabe等提出了一種電致變色的電解質凝膠，該電解質凝膠在外加電場 的作用下，在可見光范圍內，凝膠的顏色會發生變化，隨著外加電壓的變化，電解質凝膠的 顏色也會發生變化。(JournalofMaterialsChemistry，2009，19，4778)。但是，目前還沒有 發現有關以超支化聚酰胺胺為基礎化合物的電刺激熒光響應水凝膠的相關報道。

三、發明內容

本發明的目的在于提供一種電刺激熒光響應水凝膠，是以超支化聚酰胺胺為基體材料的 電刺激熒光響應水凝膠，隨著電場作用時間延長，其熒光強度逐漸下降，從而表現出凝膠的 熒光強度對電場具有響應性。本發明電刺激熒光響應水凝膠的熒光電響應性具有可逆性，電 場撤去，熒光強度回復。

本發明電刺激熒光響應水凝膠，是將金屬離子鹽分散于超支化聚酰胺胺水溶液中，加熱 后得到的電刺激熒光響應水凝膠。

所述金屬離子鹽與超支化聚酰胺胺的質量比為1:1～1:5。

所述金屬離子鹽選自硝酸銀、氯化鈣、六水合氯化鎂、三氯化鋁、硝酸錫、硝酸鉛中的 一種或幾種。

所述超支化聚酰胺胺水溶液中超支化聚酰胺胺與水的質量比為1:0.5-1:5。

所述加熱的溫度為50-100℃，加熱時間為1-60min。

所述超支化聚酰胺胺是由亞甲基雙丙烯酰胺與1-(2-氨乙基)哌嗪按摩爾比1:1的比例 經邁克爾加成聚合反應得到，或者由胱胺雙丙烯酰胺與1-(2-氨乙基)哌嗪按摩爾比1:1的 比例經邁克爾加成聚合反應得到，或者由丙烯酸甲酯與乙二胺按摩爾比1:1的比例經邁克爾 加成聚合反應得到。

上述邁克爾加成聚合反應的溶劑為甲醇和水構成的混合溶劑，混合溶劑中甲醇和水的體 積比為7:3；邁克爾加成聚合反應的反應溫度為25-50℃，反應時間為2-5天。

本發明具有如下優點：

1、本發明電刺激熒光響應水凝膠的熒光強度具有電刺激響應性，隨著電場作用時間延長， 熒光強度下降。其中，聚合物的品種對于熒光強度下降幅度的影響有限；三價或二價金屬離 子與聚合物形成的凝膠的熒光強度下降幅度相對較大，而較一價金屬離子/聚合物凝膠的熒光 強度下降幅度相對較小；制備凝膠過程中，如果加熱溫度高，則熒光強度下降幅度高；如果 加熱溫度低，則熒光強度下降幅度也相對較低。

2、本發明電刺激熒光響應水凝膠的熒光電響應性具有可逆性，撤去電場，熒光強度回復。

3、本發明電刺激熒光響應水凝膠的制備工藝十分簡單，只需將金屬離子分散在超支化聚 酰胺胺水溶液中，加熱后即可成膠。

四、附圖說明