[發明專利]一種低分子量木質素基黏附抗氧化導電水凝膠及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202211712430.7
• 申請日: 2022-12-29
• 公開（公告）號: CN116041736A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 張代暉;賴晨歡;史霄宇;謝宜彤;王凱;高士帥;王春鵬;儲富祥
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院林產化學工業研究所
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08L97/00;C08L33/26;C08K3/14;C08K7/00;C08F220/56;C08F222/38;C08H7/00;G01L1/22
• 代理公司: 南京智轉慧移知識產權代理有限公司 32649
• 代理人: 邢少華

本發明公開了一種低分子量木質素基黏附抗氧化導電水凝膠及其制備方法和應用，屬于生物基功能水凝膠技術領域。本發明通過在預處理分離木質素過程中添加沒食子酸，制備得到分子量低、酚羥基含量提升的沒食子酸改性木質素。將獲得的沒食子酸改性木質素與丙烯酰胺溶解于DMSO/水溶液中，加入引發劑、交聯劑以及二維導電材料，加熱或紫外光照射條件下制備得到黏附抗氧化導電水凝膠。低分子量和DMSO的利用有助于木質素在水凝膠中的擴散和分散，改性木質素中增加的酚羥基能夠同時賦予水凝膠黏附和抗氧化性，且其抗氧化性顯著提升了導電組分的穩定性，在柔性穿戴等領域具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于生物基功能水凝膠技術領域，具體涉及一種低分子量木質素基黏附抗氧化導電水凝膠及其制備方法和應用。

背景技術

水凝膠是一種通過化學或者物理相互作用形成的三維網絡結構，其在水中不溶解但可展現較高的溶脹性。由于水凝膠具有含水率高、保水性好、生物相容性較高等優點，其在生物醫藥、食品、環境以及電子器件等領域具有廣闊的應用前景。水凝膠種類繁多，按其制備來源可分為天然水凝膠與合成水凝膠。當前，水凝膠主要是利用石油基單體或者石油基合成聚合物制備而成，存在功能性不足、生物相容性差、不可再生等缺陷。因此，以可再生生物質資源為原料制備環境友好的生物基水凝膠成為當前研究熱點之一。目前，已有大量文獻和專利報道了利用纖維素、木質素、淀粉、殼聚糖以及大豆蛋白等可再生資源制備一系列生物基水凝膠，但現有制備工藝獲得的生物基水凝膠仍然存在功能性不足，如同時缺少黏附性和抗氧化等特性，從而限制了其應用范圍。

木質素是自然界中儲量最豐富的可再生多酚類化合物，但由于木質素存在分子量大、結構復雜且活性位點少，導致難以被有效利用，當前主要以燃燒產能為主。由于木質素來源豐富、成本較低，研究開發一種制備工藝簡單、性能優異的木質素基功能水凝膠材料，對于推動生物基水凝膠的發展、拓展其應用范圍具有深遠意義。前期已有專利及文獻報道了利用木質素制備水凝膠材料，主要利用木質素的疏水結構、自組裝特性、氧化還原性、修飾改性等提高水凝膠材料力學性能、增加抗菌性和紫外吸收、以及賦予自修復性能等(CN110092921A、CN?110240774A、CN?114656654A)。修慧娟等利用酶解木質素與聚丙烯酰胺復合制備了黏附導電水凝膠材料，但是由于酶解木質素成分復雜，嚴重影響了水凝膠的性能(中國造紙，2022，41，1，29-36)。最近有專利報道了一種利用硝基苯處理、脫甲基、氧化還原處理的木質素制備自黏附復合水凝膠。盡管獲得的水凝膠材料具有黏附性，但改性木質素制備過程非常復雜(CN114058031A)。YouXiangyu等利用酸木質素與聚(N,N-二二甲基丙烯酰胺)疏水相互作用，制備了具有抗氧化作用的高強度水凝膠材料。但是由于木質素缺少分子結構上的調控，高添加量情況下才能賦予水凝膠一定的抗氧化性(ACSAppl.Mater.Interfaces?202012(35)，39892-39901)，且水凝膠材料黏附性并未進行深入研究。Miao?Yanan等利用烯丙基縮水甘油醚改性堿木質素獲得含有雙鍵的木質素大分子交聯劑，隨后與丙烯酸結合制備了同時具有黏附和抗氧化性質的導電水凝膠。然而，改性過程消耗了大量的木質素酚羥基，其黏附特征主要來自于環氧基團開環引入大量的羥基基團(ACS?Appl.Polym.Mater.2022，4，1448-1456)。因此，基于木質素分子結構調控，制備同時具有抗氧化性和黏附性的木質素導電水凝膠技術還有待進一步開發。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明所要解決的第一技術問題在于提供一種低分子量木質素基黏附抗氧化導電水凝膠的制備方法；本發明所要解決的第二技術問題在于提供該方法制備得到的低分子量木質素基黏附抗氧化導電水凝膠；本發明所要解決的第三技術問題在于提供低分子量木質素基黏附抗氧化導電水凝膠在應變感應器中的應用。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案如下：

一種低分子量木質素基黏附抗氧化導電水凝膠的制備方法，包括以下步驟：