[发明专利]一种多功能聚两性电解质的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及有机高分子聚合物技术领域，特别涉及一种多功能聚两性电解质的制备方法及其应用,为制备具有优良机械、粘附、自愈合等性能的聚两性电解质，本发明以带负电荷单体丙烯酸、带正电荷单体甲基丙烯酸二甲氨基乙酯或丙烯酸二甲氨基乙酯、聚合自由基丙烯酸丁酯为原料，通过利用两性离子单体在有机溶剂中的相互作用，制备得到多功能聚两性电解质聚合物；本发明所用的原料成本低，合成方法简单，制备时间短，相比于传统的聚两性电解质水凝胶，本发明方法合成的聚两性电解质具有更强的机械性能，同时还具有黏附和自愈合能力，而且在干燥状态下仍能保持自身的性能，在可穿戴电子设备、柔性电子设备具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及有机高分子聚合物技术领域，特别涉及一种多功能聚两性电解质的制备方法及其应用。

背景技术

聚两性电解质或两性聚电解质通常是指聚合物链上既含有阳离子基团又含有阴离子基团的一类特殊聚电解质，由于其结构上的特殊性，聚两性电解质具有等电点并在等电点附近表现出反聚电解质效应，使得其性质比普通聚电解质更接近蛋白质、核酸等天然生物高分子。聚两性电解质可以通过自由基溶液聚合、反相微乳液聚合、活性阴离子聚合、基团转移聚合等方法合成得到。聚两性电解质若能在水中溶胀且具有适中的交联程度便可以形成聚两性电解质水凝胶，在聚两性电解质水凝胶中，分散各处的阳离子单体与阴离子单体相互吸引形成静电相互作用，这种静电相互作用可以作为牺牲键来消散能量，增加材料的韧性，其中一部分强的静电相互作用作为永久的交联点，较弱的静电相互作用则是可逆的，即可以断裂和重组。聚两性电解质水凝胶与传统的水凝胶相比具有更高的机械性能，同时聚两性电解质水凝胶也具有很好的生物相容性和自愈合能力。

但是，聚两性电解质水凝胶在干燥状态下表现出脆性，同时丧失了力学性能和自愈合能力，限制了其应用领域。因此，制备具有优良机械、粘附、自愈合等性能的聚两性电解质显得尤为必要。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提出一种多功能聚两性电解质的制备方法，通过该方法合成的聚两性电解质具有更强的机械性能，同时还具有黏附和自愈合能力，而且在干燥状态下仍能保持自身的性能。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明的首要目的是提供一种多功能聚两性电解质的制备方法，具体为：以丙烯酸(AA)为带负电荷单体，以甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)或丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEA)为带正电荷单体，以丙烯酸酯单体为聚合自由基，在有机溶剂中于一定条件下反应一段时间，反应结束后至少离心沉淀三次，最后经干燥制备得到多功能聚两性电解质。

本发明采用自由基聚合原理在有机溶剂中合成了丙烯酸丁酯和带正负电荷单体(带负电荷单体和带正电荷单体)的聚两性电解质共聚物，由于聚合物链中带有正负两种电荷，可形成不同梯度的聚集体，从而增强了聚两性电解质的机械性能同时赋予了其出色的黏附性能和自愈能力，使其在干燥状态下仍具有良好机械性能、自愈合能力和粘附性，从而提高了聚两性电解质的应用价值，有望应用于可穿戴电子设备、柔性电子设备领域。

在本发明的一个优选实施例中，所述带负电荷单体和带正电荷单体的物质的量比为1：1。

在本发明的一个优选实施例中，所述丙烯酸酯单体包括但不限于丙烯酸丁酯(BA)，其他能实现本发明技术效果的丙烯酸酯单体同样适用于本发明；通过改变丙烯酸酯单体的物质的量使带负电荷单体和带正电荷单体在聚两性电解质中的总物质的量百分比含量为15％-41％；具体的，通过改变丙烯酸酯单体的物质的量使带负电荷单体和带正电荷单体在聚两性电解质中的总物质的量为15％，25％，32％，41％。

在本发明的一个优选实施例中，还包括引发剂；具体的，所述引发剂包括但不限于偶氮二异丁腈(AIBN)，其他能实现本发明技术效果的引发剂同样适用于本发明，所述引发剂的物质的量为带负电荷单体和带正电荷单体总物质的量的0.5％。