[发明专利]一种生物基离子凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种生物基离子凝胶及其制备方法和应用，涉及水凝胶技术领域。本发明提供的生物基离子凝胶，包括海藻酸钠离子凝胶基体以及在所述海藻酸钠离子凝胶基体中定向排列的空心管结构材料。在本发明中，海藻酸钠离子凝胶基体具有较高的孔隙率，有利于提高材料的离子导电率；本发明在所述海藻酸钠离子凝胶基体中定向排列空心管结构材料，有助于离子的迁移，能够进一步增强生物基离子凝胶的离子导电率。实施例结果表明，本发明提供的生物基离子凝胶的离子导电率为0.02～0.17S/cm。

技术领域

本发明涉及水凝胶技术领域，尤其涉及一种生物基离子凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

海藻酸钠是一种多糖类天然高分子聚合物，可溶于水，但不溶于乙醇、丙酮等有机溶剂。其分子链由β-D-甘露糖醛酸(M单元)和α-L-古洛糖醛酸(G单元)键接而成，其中G单元的刚性大于M单元，而M单元的生物相容性比G单元更优良。由于海藻酸钠良好的生物相容性、相对低廉的价格而被广泛应用于纺织、化妆品、医药等工业领域。

海藻酸钠作为一种常见的多糖聚合物，常被用作制备水凝胶的基本材料，并利用海藻酸钠链段与钙离子的螯合作用，实现海藻酸钠水凝胶的多功能性。但现有的海藻酸钠水凝胶离子导电率较低，限制了其应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物基离子凝胶及其制备方法和应用，本发明提供的生物基离子凝胶具有较高的离子导电率。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种生物基离子凝胶，包括海藻酸钠离子凝胶基体以及在所述海藻酸钠离子凝胶基体中定向排列的空心管结构材料。

优选地，所述空心管结构材料为柳絮或空心碳管。

优选地，所述空心管结构材料在生物基离子凝胶中的质量含量为1～5％。

本发明提供了上述技术方案所述生物基离子凝胶的制备方法，包括以下步骤：

将甲基丙烯酸酐化海藻酸钠单体、水、离子液体、光交联剂、光引发剂和空心管结构材料混合，得到光敏树脂；

将所述空心管结构材料在光敏树脂中进行定向排列，光固化后得到海藻酸钠离子凝胶；

将所述海藻酸钠离子凝胶进行干燥，得到生物基离子凝胶。

优选地，所述将空心管结构材料在光敏树脂中进行定向排列的方法包括：将所述光敏树脂进行3D打印挤出成型；打印角度为0°。

优选地，所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐。

优选地，所述甲基丙烯酸酐化海藻酸钠单体的质量为水质量的2～6％；所述离子液体的体积占水体积的30～50％；所述光交联剂的质量为甲基丙烯酸酐化海藻酸钠单体质量的6～10％；所述光引发剂的质量为甲基丙烯酸酐化海藻酸钠单体质量的6～10％；所述空心管结构材料的质量为甲基丙烯酸酐化海藻酸钠单体质量的1～5％。

优选地，所述甲基丙烯酸酐化海藻酸钠单体、水、离子液体、光交联剂、光引发剂和空心管结构材料混合在避光条件下进行；所述混合的温度为室温，时间为12～24h。

优选地，所述3D打印挤出成型的条件包括：打印层厚为0.05～0.1mm；打印气压为0.01～0.04MPa；打印机注射器容积为5mL；打印速率为2～25mm/s。

本发明提供了上述技术方案所述生物基离子凝胶或上述技术方案所述制备方法制备得到的生物基离子凝胶作为固态电解质在电池中的应用。