[發明專利]一種采用多糖低共熔溶劑混合物溶液前端聚合制備導電多糖復合物水凝膠的方法

有效

• 申請號: 202110079154.4
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112876611B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 李勝方;鄒濤;陳亞鵬
• 申請（專利權）人: 湖北理工學院
• 主分類號: C08F251/00
• 分類號: C08F251/00;C08F220/06;C08F212/36;C08F222/38;C08F220/56;C08F291/06;C08F251/02;C08F220/58;C08F222/02;C08F220/20
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 余瑩

本發明提供一種采用多糖低共熔溶劑混合物溶液前端聚合制備導電多糖復合水凝膠的方法，步驟為：將可聚合氫鍵供體、不可聚合氫鍵供體和氫鍵受體按一定的比例混合、攪拌，加熱直至形成清澈的低共熔溶劑液體；然后加入多糖固體粉末加入到充分攪拌，靜置；將交聯劑、引發劑溶解或分散于其中形成可聚合交聯的多糖低共熔溶劑液體混合物溶液。再將以上混合物溶液轉入到試管中，在室溫下，采用熱源在試管上端加熱引發聚合反應，最終得導電多糖復合水凝膠。本發明將低共熔溶劑化學與前端聚合技術相結合，實現了導電多糖復合水凝膠的一步快速制備，制備的導電多糖復合水凝膠具有高的電導率和抗壓強度，在柔性電子材料領域具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于功能高分子材料制備技術領域，具體涉及一種采用低共熔溶劑多糖混合物溶液前端聚合制備導電多糖復合水凝膠的方法。

背景技術

導電聚合物水凝膠由于具有導電性好、可延展彎曲和自修復等優點，因而可以制作柔性敏感器件。近年來，開發廉價、生物相容性好、力學性能高的多功能水凝膠已成為研究熱點。但是傳統的聚合物水凝膠力學性能較差，其機械性能有待增強。多糖作為一種廣泛來源的天然高分子，具有價格便宜、可生物降解、可再生等特性，被認為是最具潛力替代傳統石油的天然原料之一，具有良好的產業化應用前景，因而將多糖用來制作生物基導電復合物水凝膠，具有重要的現實意義。低共熔溶劑是由一定化學計量比的氫鍵受體(如季銨鹽)和氫鍵供體(如酰胺、羧酸和多元醇等化合物)組成的一種類離子液體溶劑，與傳統有機溶劑和離子液體相比，低共熔溶劑具有低熔點、低成本、低毒性、易制備、能再生和可生物降解等特點，采用低共熔溶劑制備導電凝膠材料具有綠色和容易制備等優點。目前，導電復合水凝膠一般通過光固化或傳統的自由基聚合來制備，這些制備方法存在制備步驟復雜或制備時間長、能量消耗高和使用有毒有機溶劑等問題。因此如何解決制備導電復合水凝膠中的這些問題已成為迫切的需求。

發明內容

本發明針對上述缺陷，提供目的在于針對光固化或傳統的自由基聚合來制備導電復合水凝膠存在制備步驟復雜或制備時間長、能量消耗高和使用有毒有機溶劑等缺點。提供一種采用低共熔溶劑多糖混合物溶液前端聚合制備導電多糖復合水凝膠的方法。該方法具有簡單、快速、節能、成本低和制作成型快等優點。

本發明提供如下技術方案：一種采用多糖低共熔溶劑混合物溶液前端聚合制備導電多糖復合物水凝膠的方法，包括以下步驟：

1)將可聚合氫鍵供體、不可聚合氫鍵供體、氫鍵受體按照摩爾比為x:2-x:1混合，攪拌，在80℃至90℃加熱直至形成清澈的低共熔溶劑液體，所述x的范圍為0＜x＜1；

2)然后將占所述可聚合氫鍵供體重量的2％～25％的多糖粉末加入到所述步驟1)中的低共熔溶劑液體中，充分攪拌，靜置形成穩定的多糖低共熔溶劑混合物溶液；

3)將占所述可聚合氫鍵供體重量的0.5％～5％的交聯劑、占所述可聚合氫鍵供體重量的0.2％～2.5％的引發劑溶解或分散在所述步驟2)配制得到的所述多糖低共熔溶劑混合物溶液中形成可聚合交聯的多糖低共熔溶劑混合物溶液；

4)將所述步驟3)得到的可聚合交聯的多糖低共熔溶劑混合物溶液轉入到試管中，在室溫下，采用熱源在反應器上端加熱引發聚合反應，一旦熱引發聚合反應開始后，撤離熱源，直到整個試管內原料全部轉化為復合物水凝膠，最終得導電多糖復合物水凝膠。

進一步地，所述可聚合氫鍵供體為丙烯酸、衣糠酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸羥乙酯、油酸、丙烯酰胺、N-正丙基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺和N-異丙基丙烯酰胺中的一種或多種。

進一步地，所述不可聚合氫鍵供體為尿素、硫脲、羧酸、多元醇、氨基酸和三氟乙酰胺中的一種或多種。

進一步地，所述多元醇為乙二醇、甘油、丁二醇、木糖醇中的一種或多種；所述羧酸為苯乙酸、蘋果酸、檸檬酸、丁二酸中的一種或多種。