[发明专利]一种高强韧导电水凝胶的制备方法

说明书

本发明涉及一种高强韧导电的水凝胶制备方法，该制备方法以二甲基亚砜(DMSO)/水为溶剂，聚乙烯醇(PVA)为水凝胶基体，4‑(甲基丙烯酰氧基)乙基‑1‑苯酸和1,4‑二(5‑己烯氧基)苯为交联剂，过硫酸钾(KPS)为引发剂，氯化钠(NaCl)为导电介质，经化学物理反应、溶剂置换、盐浸渍形成高强韧导电PVA基水凝胶。该水凝胶拉伸强度、断点伸长率和电导率分别较纯PVA导电水凝胶提高了2.85倍、1.52倍和1.21倍。

技术领域

本发明涉及水凝胶领域，特别涉及一种高强韧导电PVA基水凝胶的制备方法。

背景技术

水凝胶是一种通过物理或化学交联形成的三维网络结构的水膨胀体，具有柔韧性、富水性和良好的生物相容性等优点。导电水凝胶可仿生电子皮肤、制成穿戴电子设备以及柔性传感器在在生物医学、组织工程中展现出良好的应用前景，然而水凝胶的较差的机械性能，极大地限制它在这些方面的应用价值；因而，开发强韧的导电水凝胶成为研究的热点。

聚乙烯醇（PVA）有良好的生物相容性和无毒性，广泛应用于工业、农业、医疗等领域；PVA本身可以通过物理交联的方式形成水凝胶，但是较低的强度、韧性，以及高温下凝胶会从固体向液体转变，严重影响了它在可穿戴电子设备、仿生医学工程等方面的应用。

发明内容

为了克服PVA水凝胶存在的技术缺陷，本发明提供了一种高强韧导电PVA基水凝胶的制备方法。本发明选用的交联剂4-(甲基丙烯酰氧基)乙基-1-苯酸带有刚性侧链和亲水羧基，刚性侧链增强水凝胶的机械性能，亲水羧基与PVA中的羟基形成强氢键增强水凝胶的力学性能，同时还促进了NaCl在水凝胶网络的分散性；选用的辅助交联剂1,4-二(5-己烯氧基)苯中既有刚性的苯环又有柔性的碳链；选用的DMSO/水二元溶剂体系，两种溶剂分子间相互作用导致PVA链缺乏溶解而结晶，因此所制备的水凝胶是由PVA链间氢键、PVA和4-(甲基丙烯酰氧基)乙基-1-苯酸之间的氢键以及PVA分子链内结晶形成的物理交联网络，从而实现了高强度、高韧性，为离子传输提供稳定的网络通道。

附图说明

图1为水凝胶的断裂强度、断点伸长率和电导率。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述。

实施例1：

(1) 在二甲基亚砜-水混合溶剂中加入1.9g的PVA，110℃充分溶解，降温至60℃缓慢滴入0.1g的4-(甲基丙烯酰氧基)乙基-1-苯酸和0.005g的1,4-二(5-己烯氧基)苯充分溶解，加入0.005g的KPS搅拌均匀后，脱气；将液体倒入的模具中，放入60℃鼓风烘箱反应6h，降至室温，于-20℃冷冻24h，室温解冻，用去离子水进行溶液置换，每隔12h换水一次持续一周，除去DMSO；

(2)将步骤(1)中的水凝胶在1mol/L的NaCl水溶液中浸泡12h，在30℃下彻底干燥水凝胶直到质量不再发生变化，用1mol/L NaCl水溶液中再次溶胀，得到的高强韧导电PVA基水凝胶。