[發明專利]一種高強度氫氧化鋯納米復合水凝膠及其制備與作為電驅動器的應用

在審

• 申請號: 202010041351.2
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111253514A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 姜浩洋;李歡軍;唐建國
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: C08F220/06
• 分類號: C08F220/06;C08F220/54;C08K3/22;C08J3/075;C08F220/56;C08F220/14;C08F220/18
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 陳桂玲

1.一種高強度氫氧化鋯納米復合水凝膠，其特征在于：所述復合水凝膠由氫氧化鋯納米溶膠、丙烯酸類單體與丙烯酰胺類單體和余量的水構成，其組分含量是：以10ml量的復合水凝膠計，氫氧化鋯納米溶膠為1wt％～15wt％，摩爾比為1:9～5:5的丙烯酸類單體與丙烯酰胺類單體濃度總和為1～3mol/L，余量為水；所述復合水凝膠的孔徑尺寸為0.05μm～0.4μm，斷裂伸長率為380％～830％，斷裂強度為0.5MPa～2MPa，在200s的時間內驅動角度于-70°～80°的范圍內變化。

2.根據權利要求1所述的高強度氫氧化鋯納米復合水凝膠，其特征在于：所述復合水凝膠由氫氧化鋯納米溶膠、丙烯酸類單體與丙烯酰胺類單體和余量的水構成，其組分含量是：以10ml量的復合水凝膠計，氫氧化鋯納米溶膠為5wt％～15wt％，摩爾比為1:7～5:5的丙烯酸類單體與丙烯酰胺類單體濃度總和為1～2mol/L，余量為水；所述復合水凝膠的孔徑尺寸為0.07μm～0.3μm，斷裂伸長率為380％～430％，斷裂強度為1.5MPa～2MPa，在200s的時間內驅動角度于-66°～74°的范圍內變化。

3.根據權利要求2所述的高強度氫氧化鋯納米復合水凝膠，其特征在于：所述復合水凝膠由氫氧化鋯納米溶膠、丙烯酸類單體與丙烯酰胺類單體和余量的水構成，其組分含量是：以10ml量的復合水凝膠計，氫氧化鋯納米溶膠為10wt％，摩爾比為3:7的丙烯酸類單體與丙烯酰胺類單體濃度總和為2mol/L，余量為水；所述復合水凝膠的孔徑尺寸為0.07μm～0.2μm，斷裂伸長率為380％～400％，斷裂強度為1.7MPa～1.9MPa，在200s的時間內驅動角度于-60°～70°的范圍內變化。

4.根據權利要求1、2或3所述的高強度氫氧化鋯納米復合水凝膠，其特征在于：所述丙烯酸類單體是丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸芐酯、丙烯酸環己酯、丙烯酸全氟烷基酯、丙烯酸羥乙基磷酸酯、丙烯酸異冰片酯、丙烯酸四氫呋喃甲酯之一；所述丙烯酰胺類單體是N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺之一。

5.根據權利要求4所述的高強度氫氧化鋯納米復合水凝膠，其特征在于：所述丙烯酸類單體是丙烯酸；所述丙烯酰胺類單體是N,N-二甲基丙烯酰胺。

6.權利要求1所述高強度氫氧化鋯納米復合水凝膠的制備方法，步驟是：

①將15wt％的乙酸鋯倒入容器中，放置在50℃～70℃的油浴鍋中，再加入15wt％的氨水，待pH值達到3～5后在50℃～70℃條件下老化10～20h，離心后用去離子水洗滌去除多余的銨根離子，得到濃度為1wt％～15wt％的氫氧化鋯納米溶膠；

②取步驟①制得的氫氧化鋯納米溶膠1～9g，加入1～9g去離子水稀釋，再按單體摩爾比為1:9～5:5計加入丙烯酸類單體與丙烯酰胺類單體，并保持兩種單體的摩爾濃度總和為1～3mol/L，同時控制溶液的體積量為10ml；

③將2wt％的過硫酸鉀溶液0.5mL與0.2μL～0.8μL催化劑四甲基乙二胺依次加入到步驟②制得的溶液中并使反應體積量定容為10ml，攪拌均勻，并將該溶液注入玻璃容器中密封，在40℃～70℃的條件下進行原位自由基聚合反應，生成氫氧化鋯納米復合水凝膠。

7.根據權利要求6所述高強度氫氧化鋯納米復合水凝膠的制備方法，其特征在于：取步驟①制得的氫氧化鋯納米溶膠4～6g，加入4～5g去離子水稀釋，再按單體摩爾比為1:7～5:5計加入丙烯酸類單體與丙烯酰胺類單體，并保持兩種單體的摩爾濃度總和為1～2mol/L，同時控制溶液的體積量為10ml；然后將2wt％的過硫酸鉀溶液0.5mL與0.5μL～0.8μL催化劑四甲基乙二胺依次加入剛制得的溶液中并使反應體積量定容為10ml，攪拌均勻，并將該溶液注入玻璃容器中密封，在40℃～55℃的條件下進行原位自由基聚合反應，生成氫氧化鋯納米復合水凝膠。