[發(fā)明專利]一種調(diào)控?zé)犴憫?yīng)離子液體凝膠模量變化范圍的方法和熱響應(yīng)離子液體凝膠

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110843678.6
• 申請(qǐng)日: 2021-07-26
• 公開（公告）號(hào): CN113501907B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉明杰;趙天藝;陳列
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): C08F220/54
• 分類號(hào): C08F220/54;C08F222/14;C08F2/48;C08F2/44;C08K5/435;C08K5/3445
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 李博

本發(fā)明提供了一種調(diào)控?zé)犴憫?yīng)離子液體凝膠模量變化范圍的方法和熱響應(yīng)離子液體凝膠，屬于響應(yīng)材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供的調(diào)控?zé)犴憫?yīng)離子液體凝膠模量的方法，通過(guò)調(diào)控N?異丙基丙烯酰胺單體和離子液體的質(zhì)量比，或者離子液體混合物中各離子液體的質(zhì)量比，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱響應(yīng)前后離子液體凝膠的模量變化范圍的調(diào)控，拓寬了離子液體在智能響應(yīng)材料的應(yīng)用范圍。實(shí)施例結(jié)果顯示，本發(fā)明制備的熱響應(yīng)離子液體凝膠通過(guò)調(diào)控離子液體中各離子液體的質(zhì)量比，能夠?qū)崿F(xiàn)熱響應(yīng)離子液體凝膠的拉伸模量高達(dá)4到5個(gè)數(shù)量級(jí)以上的變化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及響應(yīng)材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種調(diào)控?zé)犴憫?yīng)離子液體凝膠模量變化范圍的方法和熱響應(yīng)離子液體凝膠。

背景技術(shù)

智能響應(yīng)材料是指能夠?qū)ν饨绱碳と绻狻㈦姟帷⒋拧⑷軇┑茸龀鲰憫?yīng)的一種材料。隨著近年來(lái)材料科學(xué)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的智能響應(yīng)材料被開發(fā)并在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著不可或缺的作用。

寬范圍模量可調(diào)的高分子材料兼具形狀適應(yīng)性和力學(xué)的承載能力，能夠解決工程學(xué)中對(duì)同一材料軟、硬兼具的悖論在眾多領(lǐng)域都有著十分廣泛的應(yīng)用。例如，軟體機(jī)器人中所需的既能夠柔軟適應(yīng)形變且能夠堅(jiān)硬便于精準(zhǔn)移動(dòng)的模量可調(diào)的材料；作為粘結(jié)劑所需的兼具能夠?qū)崿F(xiàn)界面良好貼合的柔性以及能夠抵抗界面斷裂的剛性的復(fù)雜材料。為了解決這一問(wèn)題，材料學(xué)家通常會(huì)利用到材料的一級(jí)(結(jié)晶融化)或二級(jí)相變(高分子的玻璃化轉(zhuǎn)變)。利用上述策略，我們通常可以獲得具有10～10³倍剛度變化可調(diào)的材料，在一定程度上解決上述問(wèn)題。

然而對(duì)于利用一級(jí)或二級(jí)相變來(lái)實(shí)現(xiàn)模量變化的智能材料而言，它們的模量變化范圍的不可控性是限制這類材料大范圍應(yīng)用的重要因素。此外，隨著科技的發(fā)展人們對(duì)于智能材料的模量變化范圍提出了更高的要求以適應(yīng)特殊的應(yīng)用場(chǎng)景，這是傳統(tǒng)策略所制備材料無(wú)法滿足的，也為新材料的制備提出了挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種調(diào)控?zé)犴憫?yīng)離子液體凝膠模量的方法和熱響應(yīng)離子液體凝膠，本發(fā)明提供的方法能夠調(diào)控?zé)犴憫?yīng)離子液體凝膠的模量的變化范圍，能夠拓寬熱響應(yīng)離子液體凝膠在智能響應(yīng)材料的應(yīng)用范圍。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種調(diào)控?zé)犴憫?yīng)離子液體凝膠模量變化范圍的方法，包括以下步驟：

(1)將N-異丙基丙烯酰胺單體和離子液體混合，得到混合溶液A；

(2)將所述步驟(1)得到的混合溶液A、交聯(lián)劑和光引發(fā)劑混合，得到混合溶液B；

(3)將所述步驟(2)得到的混合溶液B進(jìn)行紫外光引發(fā)自由基聚合反應(yīng)，得到熱響應(yīng)離子液體凝膠；

所述步驟(1)中的離子液體中包括陽(yáng)離子和陰離子；

所述陽(yáng)離子包括咪唑類陽(yáng)離子、吡咯烷類陽(yáng)離子和哌啶類陽(yáng)離子中的一種或多種；

所述陰離子具有中的一種或多種所示的化學(xué)結(jié)構(gòu)；

當(dāng)離子液體為單一的離子液體時(shí)，通過(guò)調(diào)控N-異丙基丙烯酰胺單體和離子液體的質(zhì)量比，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱響應(yīng)離子液體凝膠的模量變化范圍的調(diào)控；

當(dāng)離子液體為兩種或兩種以上的離子液體組成的混合物時(shí)，通過(guò)調(diào)控混合物中離子液體的質(zhì)量比，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱響應(yīng)離子液體凝膠的模量變化范圍的調(diào)控。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中的N-異丙基丙烯酰胺單體與離子液體的質(zhì)量之比為15:85～35:65時(shí)，所述熱響應(yīng)離子液體凝膠可調(diào)的模量變化的倍數(shù)為10³～10⁵。