[發(fā)明專利]一種無溶劑含氟丙烯酸酯離子導(dǎo)電彈性體及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110677376.6
• 申請(qǐng)日: 2021-06-18
• 公開（公告）號(hào): CN113461871B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張超;史佩茹;劉天西;王煜烽;鄭勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號(hào): C08F283/06
• 分類號(hào): C08F283/06;C08F220/24;C08F2/48;C08F2/44;C08K5/435;G01B7/16;H01M10/0564
• 代理公司: 上海泰能知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31233
• 代理人: 宋旭

本發(fā)明涉及一種無溶劑含氟丙烯酸酯離子導(dǎo)電彈性體及其制備方法，所述彈性體以含聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯、丙烯酸六氟丁酯、電解質(zhì)鹽的原料，通過光引發(fā)聚合反應(yīng)獲得。本發(fā)明制備的無溶劑含氟丙烯酸酯離子導(dǎo)電彈性體具有高延展性和耐水性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于導(dǎo)電彈性體及其制備領(lǐng)域，特別涉及一種無溶劑含氟丙烯酸酯離子導(dǎo)電彈性體及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，具有機(jī)械柔韌性和非平面順應(yīng)性的可拉伸電子器件極大地?cái)U(kuò)展了傳統(tǒng)剛性電子器件在傳感、健康監(jiān)測(cè)和軟體機(jī)器人等領(lǐng)域的應(yīng)用。作為可拉伸電子器件的核心組件，發(fā)展高性能的可拉伸導(dǎo)體具有重要的研究?jī)r(jià)值。

可拉伸離子導(dǎo)體，例如離子導(dǎo)電水凝膠或離子凝膠，是一類利用可定向移動(dòng)的離子遷移實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電功能的柔性導(dǎo)體材料，因?yàn)榫哂袀鹘y(tǒng)電子導(dǎo)體很難甚至無法實(shí)現(xiàn)的功能，如高延展性、高透明性和高離子電導(dǎo)率等，受到人們的廣泛關(guān)注，已經(jīng)成為了社會(huì)研究的熱點(diǎn)。然而，水凝膠或離子凝膠通常對(duì)濕度較敏感，在高濕環(huán)境中容易吸濕溶脹，進(jìn)而導(dǎo)致這類離子導(dǎo)體的形態(tài)、力學(xué)和電學(xué)等物理性質(zhì)發(fā)生改變。因此發(fā)展一種耐水性的可拉伸離子導(dǎo)體具有重要的研究意義和應(yīng)用價(jià)值。氟聚合物由于具有較強(qiáng)的電負(fù)性和較低的極化率，是一種理想的耐水性聚合物材料。但是，目前還沒有一種兼具高延展性和耐水性的含氟丙烯酸酯離子導(dǎo)電彈性體。

CN 112421104 A公開了一種彈性體環(huán)氧樹脂基全固態(tài)電解質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用，此發(fā)明所制備的固態(tài)電解質(zhì)的聚合物骨架主要有乙氧基鏈段組成，乙氧基鏈段中的氧原子很容易與水分子中的氫原子形成氫鍵。因此，在潮濕環(huán)境甚至是水環(huán)境中，難以能夠抵抗水分子的進(jìn)入，進(jìn)而導(dǎo)致固態(tài)電解質(zhì)的形態(tài)、力學(xué)和電學(xué)性能的發(fā)生改變。而本發(fā)明引入疏水性的丙烯酸六氟丁酯作為主單體，含有長(zhǎng)乙氧基鏈(乙氧基數(shù)約等于9)的聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯作為共聚單體，利用光引發(fā)聚合制備了疏水性的離子導(dǎo)電彈性體，從而使得離子導(dǎo)電彈性體能夠在潮濕環(huán)境中使用成為了可能。此外，本發(fā)明在具備高疏水性的同時(shí)，還具有十分優(yōu)異的延展性，單軸拉伸應(yīng)變超過6000％，遠(yuǎn)超過現(xiàn)有的固態(tài)電解質(zhì)或離子導(dǎo)電彈性體。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種無溶劑含氟丙烯酸酯離子導(dǎo)電彈性體及其制備方法，克服現(xiàn)有離子導(dǎo)電彈性體不耐潮濕環(huán)境以及不耐極端變形的缺陷。本發(fā)明利用雙三氟甲磺酰亞胺鋰作為電解質(zhì)鹽，聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯與丙烯酸六氟丁酯作為共聚單體，經(jīng)光引發(fā)聚合制備了高延展性和耐水性的無溶劑含氟丙烯酸酯離子導(dǎo)電彈性體。

本發(fā)明的一種無溶劑含氟丙烯酸酯離子導(dǎo)電彈性體，所述彈性體以含聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯、丙烯酸六氟丁酯、電解質(zhì)鹽的原料，通過光引發(fā)聚合反應(yīng)獲得。

所述聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯與丙烯酸六氟丁酯的摩爾比為1:5-1:20；所述電解質(zhì)鹽為雙三氟甲磺酰亞胺鋰。

本發(fā)明的一種無溶劑含氟丙烯酸酯離子導(dǎo)電彈性體的制備方法，包括：

(1)將聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯單體與丙烯酸六氟丁酯單體混合，得到單體混合溶液，然后將電解質(zhì)鹽溶解在單體混合溶液中，得到預(yù)固化溶液；

(2)將光引發(fā)劑和預(yù)固化溶液混合，進(jìn)行聚合反應(yīng)，得到無溶劑含氟丙烯酸酯離子導(dǎo)電彈性體。

上述制備方法的優(yōu)選方式如下：

所述步驟(1)中聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯與丙烯酸六氟丁酯的摩爾比為1:5-1:20；預(yù)固化溶液中電解質(zhì)鹽的濃度為0.5-2M。

所述步驟(1)中電解質(zhì)鹽為雙三氟甲磺酰亞胺鋰，為白色固體粉末。

所述步驟(1)中聚乙二醇單甲醚丙烯酸酯單體與丙烯酸六氟丁酯單體通過攪拌混合，攪拌時(shí)間為5-10min，攪拌速度200-500r/min；單體均為液狀單體。

所述步驟(1)中電解質(zhì)鹽溶解在單體混合溶液，其中溶解為超聲溶解，超聲時(shí)間為10-50min。