[发明专利]一种聚丙烯酰胺/壳聚糖接枝聚噻吩互穿网络水凝胶制备方法

说明书

本发明公开了一种聚丙烯酰胺/壳聚糖接枝聚噻吩互穿网络水凝胶的制备方法。首先通过热致相分离法制备壳聚糖多孔纳米纤维，然后以壳聚糖多孔纳米纤维为骨架，将丙烯酰胺以互穿网络的形式聚合，得到聚丙烯酰胺/壳聚糖互穿网络水凝胶。最后将噻吩接枝到壳聚糖上，得到聚丙烯酰胺/壳聚糖接枝聚噻吩互穿网络水凝胶。利用壳聚糖多孔纳米纤维的高孔隙率和大比表面积，从而大大提高了导电水凝胶的孔隙率和比表面积，有利于提高导电水凝胶与电解液之间的浸润性，从而提高其比电容。

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯酰胺/壳聚糖接枝聚噻吩互穿网络水凝胶的制备方法，属于电化学材料技术领域。

背景技术

水凝胶含有大量的亲水基团，可吸水溶胀而不发生溶解的三维网状聚合物。导电聚合物又称“有机金属”是一种具有高度共轭结构的导电聚合物，主要包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩及其共聚物和衍生物等。聚噻吩具有良好导电性和生物相容性，易于化学改性，而备受关注。导电水凝胶是一类将亲水性基质和导电介质有机结合的新型水凝胶，具有较高的柔韧性、可调的力学性能和优异的电化学性能，在柔性电子设备等领域具有广阔的应用前景。目前导电水凝胶的制备方法主要分为三种，1)引入导电聚合物到水凝胶中形成聚合物水凝胶；2)引入导电颗粒到水凝胶中形成复合水凝胶；3)引入导电离子到水凝胶中形成离子水凝胶(王思恒，等，导电水凝胶的制备及应用研究进展，化工进展，2021，40，2646)。例如，Chen等采用植酸交联形成的PANI网络与聚丙烯酸网络，通过物理缠结、氢键和离子相互作用，合成了一种极具延展性和导电性的水凝胶(Wang Z W,et al.Extremelystretchable and electrically conductive hydrogels with dually synergisticnetworks for wearable strain sensor.Journal of Materials Chemistry C,2018,6,9200)。壳聚糖是甲壳素N-脱乙酰基的产物，壳聚糖具有生物降解性、细胞亲和性和生物效应等，壳聚糖被认为比纤维具有更大应用潜力的功能性生物材料。然而采用壳聚糖接枝导电聚合物合成导电水凝胶却鲜有报道。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种聚丙烯酰胺/壳聚糖接枝聚噻吩互穿网络水凝胶的制备方法，以解决现有技术中所存在的上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种聚丙烯酰胺/壳聚糖接枝聚噻吩互穿网络水凝胶的制备方法，其包括如下步骤：

S1、制备壳聚糖多孔纳米纤维；

S2、将所述壳聚糖多孔纳米纤维分散在蒸馏水中，加入丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵，在氮气的保护下，用紫外光引发聚合反应，得到聚丙烯酰胺/壳聚糖互穿网络水凝胶；

S3、聚丙烯酰胺/壳聚糖互穿网络水凝胶浸泡在噻吩中，24h后，将吸附有噻吩的聚丙烯酰胺/壳聚糖互穿网络水凝胶转入三氯化铁水溶液中，在一定温度下进行聚合反应，得到所述聚丙烯酰胺/壳聚糖接枝聚噻吩互穿网络水凝胶。

作为优选方案，所述壳聚糖多孔纳米纤维的制备方法为：

将聚乙烯醇溶解于蒸馏水中，得到反应液A，将壳聚糖溶解于乙醇-水-乙酸混合溶剂中，得到反应液B；

将所述反应液A和反应液B混匀，得到淬火液；

将所述淬火液在-30～-10℃下进行淬火后，产物先用氢氧化钠水溶液浸泡，然后用蒸馏水冲洗pH至中性，在-23℃下冷冻干燥4h，最后在-50℃下冷冻干燥，得到壳聚糖/聚乙烯醇纳米纤维；

将所述壳聚糖/聚乙烯醇纳米纤维浸泡在80～90℃的蒸馏水中水解除去聚乙烯醇，得到所述壳聚糖多孔纳米纤维。