[發明專利]一種多功能聚兩性電解質的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202010801427.7
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN111944088B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 殷鵬飛;劉楊;肖林;張超
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: C08F220/18
• 分類號: C08F220/18;C08F220/06;C08F220/34
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 薛建強

本發明涉及有機高分子聚合物技術領域，特別涉及一種多功能聚兩性電解質的制備方法及其應用,為制備具有優良機械、粘附、自愈合等性能的聚兩性電解質，本發明以帶負電荷單體丙烯酸、帶正電荷單體甲基丙烯酸二甲氨基乙酯或丙烯酸二甲氨基乙酯、聚合自由基丙烯酸丁酯為原料，通過利用兩性離子單體在有機溶劑中的相互作用，制備得到多功能聚兩性電解質聚合物；本發明所用的原料成本低，合成方法簡單，制備時間短，相比于傳統的聚兩性電解質水凝膠，本發明方法合成的聚兩性電解質具有更強的機械性能，同時還具有黏附和自愈合能力，而且在干燥狀態下仍能保持自身的性能，在可穿戴電子設備、柔性電子設備具有很好的應用前景。

技術領域

本發明涉及有機高分子聚合物技術領域，特別涉及一種多功能聚兩性電解質的制備方法及其應用。

背景技術

聚兩性電解質或兩性聚電解質通常是指聚合物鏈上既含有陽離子基團又含有陰離子基團的一類特殊聚電解質，由于其結構上的特殊性，聚兩性電解質具有等電點并在等電點附近表現出反聚電解質效應，使得其性質比普通聚電解質更接近蛋白質、核酸等天然生物高分子。聚兩性電解質可以通過自由基溶液聚合、反相微乳液聚合、活性陰離子聚合、基團轉移聚合等方法合成得到。聚兩性電解質若能在水中溶脹且具有適中的交聯程度便可以形成聚兩性電解質水凝膠，在聚兩性電解質水凝膠中，分散各處的陽離子單體與陰離子單體相互吸引形成靜電相互作用，這種靜電相互作用可以作為犧牲鍵來消散能量，增加材料的韌性，其中一部分強的靜電相互作用作為永久的交聯點，較弱的靜電相互作用則是可逆的，即可以斷裂和重組。聚兩性電解質水凝膠與傳統的水凝膠相比具有更高的機械性能，同時聚兩性電解質水凝膠也具有很好的生物相容性和自愈合能力。

但是，聚兩性電解質水凝膠在干燥狀態下表現出脆性，同時喪失了力學性能和自愈合能力，限制了其應用領域。因此，制備具有優良機械、粘附、自愈合等性能的聚兩性電解質顯得尤為必要。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提出一種多功能聚兩性電解質的制備方法，通過該方法合成的聚兩性電解質具有更強的機械性能，同時還具有黏附和自愈合能力，而且在干燥狀態下仍能保持自身的性能。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

本發明的首要目的是提供一種多功能聚兩性電解質的制備方法，具體為：以丙烯酸(AA)為帶負電荷單體，以甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)或丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEA)為帶正電荷單體，以丙烯酸酯單體為聚合自由基，在有機溶劑中于一定條件下反應一段時間，反應結束后至少離心沉淀三次，最后經干燥制備得到多功能聚兩性電解質。

本發明采用自由基聚合原理在有機溶劑中合成了丙烯酸丁酯和帶正負電荷單體(帶負電荷單體和帶正電荷單體)的聚兩性電解質共聚物，由于聚合物鏈中帶有正負兩種電荷，可形成不同梯度的聚集體，從而增強了聚兩性電解質的機械性能同時賦予了其出色的黏附性能和自愈能力，使其在干燥狀態下仍具有良好機械性能、自愈合能力和粘附性，從而提高了聚兩性電解質的應用價值，有望應用于可穿戴電子設備、柔性電子設備領域。

在本發明的一個優選實施例中，所述帶負電荷單體和帶正電荷單體的物質的量比為1：1。

在本發明的一個優選實施例中，所述丙烯酸酯單體包括但不限于丙烯酸丁酯(BA)，其他能實現本發明技術效果的丙烯酸酯單體同樣適用于本發明；通過改變丙烯酸酯單體的物質的量使帶負電荷單體和帶正電荷單體在聚兩性電解質中的總物質的量百分比含量為15％-41％；具體的，通過改變丙烯酸酯單體的物質的量使帶負電荷單體和帶正電荷單體在聚兩性電解質中的總物質的量為15％，25％，32％，41％。

在本發明的一個優選實施例中，還包括引發劑；具體的，所述引發劑包括但不限于偶氮二異丁腈(AIBN)，其他能實現本發明技術效果的引發劑同樣適用于本發明，所述引發劑的物質的量為帶負電荷單體和帶正電荷單體總物質的量的0.5％。