[发明专利]一种电刺激荧光响应水凝胶

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种电刺激荧光响应水凝胶，属于智能水凝胶技术领域。

二、背景技术

1978年麻省理工大学的Tanaka教授发现了透明的聚丙烯酰胺凝胶在冷却过程中会随着 温度降低而逐渐变得模糊；温度升高之后，凝胶又逐渐恢复透明状态。这种凝胶随温度变化 而变化，使人们认识智能水凝胶的存在，从而提出了智能水凝胶的概念。在随后的几十年里， 科研学者们围绕智能凝胶开展了大量研究。

智能水凝胶是指在外界环境发生变化时(如温度、pH值、电场、溶剂性质、光强度和光 波长、压力和离子强度等)，凝胶的性质也会发生相应的变化。与其他类型的智能水凝胶相比， 电刺激响应性水凝胶突出的优点是电场容易施加且易于调控。当前的研究中，电刺激响应水 凝胶的响应性主要指凝胶的溶胀行为和弯曲行为，即凝胶在电场的作用下，可以将电能转化 为机械能。例如赵晓鹏等提出了一种电响应性的明胶水凝胶，他们发现这种水凝胶的运动可 以通过电场调控(功能高分子学报,2001,14,0465)。刘根起等提出将β-环糊精用环氧氯丙烷 交联得到水凝胶，然后用浓硫酸改性，得到了具有电响应性的β-环糊精水凝胶。在直流电场 作用下，该凝胶向电场负极弯曲，弯曲速度与应变随外加电压的增大而增大(高分子材料科 学与工程,2012,28,0063)。上述报道的电响应凝胶的响应性主要是机械响应。除了响应性为 机械响应的电响应水凝胶之外，还有电致变色材料。例如，专利CN102690646B中公开了一 种电致变色材料，即将阴极电致变色材料与阳极电致变色材料之间进行化合反应，然后在电 解液溶液里形成凝胶状的电致变色材料。该材料在外加电场的作用，光学性质会发生明显的 变化。MasayoshiWatanabe等提出了一种电致变色的电解质凝胶，该电解质凝胶在外加电场 的作用下，在可见光范围内，凝胶的颜色会发生变化，随着外加电压的变化，电解质凝胶的 颜色也会发生变化。(JournalofMaterialsChemistry，2009，19，4778)。但是，目前还没有 发现有关以超支化聚酰胺胺为基础化合物的电刺激荧光响应水凝胶的相关报道。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种电刺激荧光响应水凝胶，是以超支化聚酰胺胺为基体材料的 电刺激荧光响应水凝胶，随着电场作用时间延长，其荧光强度逐渐下降，从而表现出凝胶的 荧光强度对电场具有响应性。本发明电刺激荧光响应水凝胶的荧光电响应性具有可逆性，电 场撤去，荧光强度回复。

本发明电刺激荧光响应水凝胶，是将金属离子盐分散于超支化聚酰胺胺水溶液中，加热 后得到的电刺激荧光响应水凝胶。

所述金属离子盐与超支化聚酰胺胺的质量比为1:1～1:5。

所述金属离子盐选自硝酸银、氯化钙、六水合氯化镁、三氯化铝、硝酸锡、硝酸铅中的 一种或几种。

所述超支化聚酰胺胺水溶液中超支化聚酰胺胺与水的质量比为1:0.5-1:5。

所述加热的温度为50-100℃，加热时间为1-60min。

所述超支化聚酰胺胺是由亚甲基双丙烯酰胺与1-(2-氨乙基)哌嗪按摩尔比1:1的比例 经迈克尔加成聚合反应得到，或者由胱胺双丙烯酰胺与1-(2-氨乙基)哌嗪按摩尔比1:1的 比例经迈克尔加成聚合反应得到，或者由丙烯酸甲酯与乙二胺按摩尔比1:1的比例经迈克尔 加成聚合反应得到。

上述迈克尔加成聚合反应的溶剂为甲醇和水构成的混合溶剂，混合溶剂中甲醇和水的体 积比为7:3；迈克尔加成聚合反应的反应温度为25-50℃，反应时间为2-5天。

本发明具有如下优点：

1、本发明电刺激荧光响应水凝胶的荧光强度具有电刺激响应性，随着电场作用时间延长， 荧光强度下降。其中，聚合物的品种对于荧光强度下降幅度的影响有限；三价或二价金属离 子与聚合物形成的凝胶的荧光强度下降幅度相对较大，而较一价金属离子/聚合物凝胶的荧光 强度下降幅度相对较小；制备凝胶过程中，如果加热温度高，则荧光强度下降幅度高；如果 加热温度低，则荧光强度下降幅度也相对较低。

2、本发明电刺激荧光响应水凝胶的荧光电响应性具有可逆性，撤去电场，荧光强度回复。

3、本发明电刺激荧光响应水凝胶的制备工艺十分简单，只需将金属离子分散在超支化聚 酰胺胺水溶液中，加热后即可成胶。

四、附图说明