[发明专利]一种采用多糖低共熔溶剂混合物溶液前端聚合制备导电多糖复合物水凝胶的方法

说明书

本发明提供一种采用多糖低共熔溶剂混合物溶液前端聚合制备导电多糖复合水凝胶的方法，步骤为：将可聚合氢键供体、不可聚合氢键供体和氢键受体按一定的比例混合、搅拌，加热直至形成清澈的低共熔溶剂液体；然后加入多糖固体粉末加入到充分搅拌，静置；将交联剂、引发剂溶解或分散于其中形成可聚合交联的多糖低共熔溶剂液体混合物溶液。再将以上混合物溶液转入到试管中，在室温下，采用热源在试管上端加热引发聚合反应，最终得导电多糖复合水凝胶。本发明将低共熔溶剂化学与前端聚合技术相结合，实现了导电多糖复合水凝胶的一步快速制备，制备的导电多糖复合水凝胶具有高的电导率和抗压强度，在柔性电子材料领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于功能高分子材料制备技术领域，具体涉及一种采用低共熔溶剂多糖混合物溶液前端聚合制备导电多糖复合水凝胶的方法。

背景技术

导电聚合物水凝胶由于具有导电性好、可延展弯曲和自修复等优点，因而可以制作柔性敏感器件。近年来，开发廉价、生物相容性好、力学性能高的多功能水凝胶已成为研究热点。但是传统的聚合物水凝胶力学性能较差，其机械性能有待增强。多糖作为一种广泛来源的天然高分子，具有价格便宜、可生物降解、可再生等特性，被认为是最具潜力替代传统石油的天然原料之一，具有良好的产业化应用前景，因而将多糖用来制作生物基导电复合物水凝胶，具有重要的现实意义。低共熔溶剂是由一定化学计量比的氢键受体(如季铵盐)和氢键供体(如酰胺、羧酸和多元醇等化合物)组成的一种类离子液体溶剂，与传统有机溶剂和离子液体相比，低共熔溶剂具有低熔点、低成本、低毒性、易制备、能再生和可生物降解等特点，采用低共熔溶剂制备导电凝胶材料具有绿色和容易制备等优点。目前，导电复合水凝胶一般通过光固化或传统的自由基聚合来制备，这些制备方法存在制备步骤复杂或制备时间长、能量消耗高和使用有毒有机溶剂等问题。因此如何解决制备导电复合水凝胶中的这些问题已成为迫切的需求。

发明内容

本发明针对上述缺陷，提供目的在于针对光固化或传统的自由基聚合来制备导电复合水凝胶存在制备步骤复杂或制备时间长、能量消耗高和使用有毒有机溶剂等缺点。提供一种采用低共熔溶剂多糖混合物溶液前端聚合制备导电多糖复合水凝胶的方法。该方法具有简单、快速、节能、成本低和制作成型快等优点。

本发明提供如下技术方案：一种采用多糖低共熔溶剂混合物溶液前端聚合制备导电多糖复合物水凝胶的方法，包括以下步骤：

1)将可聚合氢键供体、不可聚合氢键供体、氢键受体按照摩尔比为x:2-x:1混合，搅拌，在80℃至90℃加热直至形成清澈的低共熔溶剂液体，所述x的范围为0＜x＜1；

2)然后将占所述可聚合氢键供体重量的2％～25％的多糖粉末加入到所述步骤1)中的低共熔溶剂液体中，充分搅拌，静置形成稳定的多糖低共熔溶剂混合物溶液；

3)将占所述可聚合氢键供体重量的0.5％～5％的交联剂、占所述可聚合氢键供体重量的0.2％～2.5％的引发剂溶解或分散在所述步骤2)配制得到的所述多糖低共熔溶剂混合物溶液中形成可聚合交联的多糖低共熔溶剂混合物溶液；

4)将所述步骤3)得到的可聚合交联的多糖低共熔溶剂混合物溶液转入到试管中，在室温下，采用热源在反应器上端加热引发聚合反应，一旦热引发聚合反应开始后，撤离热源，直到整个试管内原料全部转化为复合物水凝胶，最终得导电多糖复合物水凝胶。

进一步地，所述可聚合氢键供体为丙烯酸、衣糠酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸羟乙酯、油酸、丙烯酰胺、N-正丙基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和N-异丙基丙烯酰胺中的一种或多种。

进一步地，所述不可聚合氢键供体为尿素、硫脲、羧酸、多元醇、氨基酸和三氟乙酰胺中的一种或多种。

进一步地，所述多元醇为乙二醇、甘油、丁二醇、木糖醇中的一种或多种；所述羧酸为苯乙酸、苹果酸、柠檬酸、丁二酸中的一种或多种。