[發明專利]水凝膠及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011593470.5
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112745514B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 朱世平;郭西偉;朱賀
• 申請（專利權）人: 香港中文大學（深圳）
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08L33/26;C08L29/04;C08K3/30;C08F220/56;C08F222/38;G01N3/08;G01N3/32;G01N27/02;A61K9/06;A61K47/32
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 王闖

本發明提供一種水凝膠及其制備方法和應用。水凝膠，包括第一組分、第二組分和第三組分，所述第一組分的結構通式為：第二組分的結構通式為：第三組分包括與第一組分和/或第二組分配位的金屬離子。水凝膠的制備方法，包括：將包括引發劑、交聯劑、丙烯酰胺、聚乙烯醇、金屬離子化合物和溶劑在內的原料混合得到前驅液，然后進行聚合反應得到水凝膠。水凝膠的應用，用于制作傳感裝置、柔性儲能裝置和載藥裝置。本申請提供的水凝膠，具有低滯后特點以及優異的抗撕裂性能和疲勞斷裂能力。

技術領域

本發明涉及凝膠領域，尤其涉及一種水凝膠及其制備方法和應用。

背景技術

傳統的水凝膠是由水和三維聚合物網絡構成的軟物質材料。但是由于大量水分和單網絡的存在，其力學性能和抗疲勞斷裂性能均較差，從而限制了它的實際應用。

目前，常常采用在合成過程中引入雙網絡和填料的方法來充當犧牲鍵而增強凝膠的力學性能，例如在聚丙烯酰胺水凝膠體系中引入鈣離子交聯的海藻酸鈉等，或者通過共混引入填料如石墨烯的方法來滿足基本的機械性能要求。但不可避免地，在這些材料拉伸的過程中犧牲鍵斷裂并且恢復 是需要時間的，這將導致材料發生嚴重的滯后行為，這是人們在制備材料時不愿意看到的。

雖然通過這些動態網絡和應力耗散的填料的引入，使得材料的機械性能顯著提高并且讓材料的抗疲勞斷裂能力有所提高。但由于填料分散和犧牲網絡動態回復過程較慢等諸多問題，使得制備過程相對繁瑣耗時，而且容易浪費原料，制備的產品多不均勻，因此在實際應用時，效果表現的并不理想。

有鑒于此，特提出本申請。

發明內容

本申請的目的在于提供一種水凝膠及其制備方法和應用，以解決上述問題。

為實現以上目的，本發明特采用以下技術方案：

一種水凝膠，包括第一組分、第二組分和第三組分，所述第一組分的結構通式為：

；

所述第二組分的結構通式為：

；

其中，x、y、m、n和p均為正整數，A為交聯劑交聯后殘余基團；

所述第三組分包括與所述第一組分和/或所述第二組分配位的金屬離子。

優選地，所述金屬離子包括鋁離子和/或鈷離子；

優選地，所述金屬離子為鋁離子。

優選地，所述第一組分的結構通式為：

。

一種所述的水凝膠的制備方法，包括：

將包括引發劑、交聯劑、丙烯酰胺、聚乙烯醇、金屬離子化合物和溶劑在內的原料混合得到前驅液，然后進行聚合反應得到所述水凝膠。

優選地，所述引發劑包括自由基引發劑；

優選地，所述自由基引發劑包括過硫酸銨和/或過硫酸鉀；

優選地，所述交聯劑包括水系多烯共價交聯劑；

優選地，所述水系多烯共價交聯劑包括N,N-亞甲基雙丙烯酰胺和/或二乙烯苯；

優選地，所述金屬離子化合物包括水溶性金屬化合物；

優選地，所述金屬離子化合物包括硫酸鋁和/或硫酸鈷。

優選地，所述引發劑、所述交聯劑、所述金屬離子化合物、所述聚乙烯醇和所述丙烯酰胺的質量比為（1-4）：（0.01-1）：（5-20）：（10-30）：100；