[发明专利]一种潮湿环境下电致可控粘附水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种潮湿环境下电致可控粘附水凝胶及其制备方法和应用，由如下质量百分比的组分制成：聚乙烯醇10％‑20％、硼酸0.5％‑1％、氢氧化钾0.4％‑0.9％、含多官能度邻苯二酚基团分子A 1％‑5％、含多官能度邻苯二酚基团分子B 0.2％‑0.8％，去离子水补满100％。本发明中由于硼酸酯结构的pH敏感性会在酸性条件下破坏暴露出邻苯二酚基团、在碱性条件下重新生成硼酸酯键，利用该原理将本发明与导电金属网组成“三明治型”结构，通过电极面的电解水反应实现制成的贴片的水下可逆粘附性。

技术领域

本发明属于功能聚合物领域，特别涉及一种潮湿环境下电致可控粘附水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

水介质存在条件下的粘合过程相较于空气介质中要困难的多，一般来说，水会在大多数材料表面包裹形成一层水化层，阻碍胶粘剂和基体之间形成牢固的界面作用力。同时水对胶粘剂和基体的扩散作用可能会导致粘结界面的膨胀和胶黏剂自身的水解，最终体现为潮湿环境下的粘附强度差、粘附持续时间低等缺点。

水凝胶作为水下粘合剂研究的重要部分，其三维网状结构可以锁住大量的水分子，使整个材料呈现为柔性良好的“半固体”状态，在与基体接触的过程中水凝胶可以通过形变实现更大的粘合面积。其次，水凝胶自身具备有一定的机械强度，可以在水下条件下保持自身形状，达到延长粘附持续时间的效果。

水凝胶的粘附原理多种多样，按机理可分为两大类：分子相互作用型粘附和物理吸力型粘附。前者通过形成界面相互作用将水凝胶粘在基体上，后者通过微观结构设计实现界面处的排水和水凝胶的吸附。物理型粘附通常是具有高重复性的，而分子间相互作用力的可逆控制是具有挑战的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种潮湿环境下电致可控粘附水凝胶(UA水凝胶)。

本发明的另一目的在于提供上述潮湿环境下电致可控粘附水凝胶的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述潮湿环境下电致可控粘附水凝胶的应用。

本发明的技术方案如下：

一种潮湿环境下电致可控粘附水凝胶，由如下质量百分比的组分制成

该含多官能度邻苯二酚基团分子A为芸香苷水合物、迷迭香酸和单宁酸中的至少一种，该含多官能度邻苯二酚基团分子B为5，5′，6，6′-四羟基-3，3，3′，3′-四甲基-1，1′-螺双茚满、2，3，6，7，10，11-六羟基三亚苯水合物和3，3′，4，4′，5，5′-六羟基联苯和1，2，4，5-四羟基苯中的至少一种。

在本发明的一个优选实施方案中，所述聚乙烯醇的醇解度为98％-99％。

上述潮湿环境下电致可控粘附水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

(1)将聚乙烯醇与去离子水室温下搅拌混合0.5-2h，获得聚乙烯醇溶胀液，将该聚乙烯醇溶胀液于80℃-100℃搅拌直至聚乙烯醇完全溶解，获得聚乙烯醇溶液；

(2)将硼酸和部分氢氧化钾溶解于去离子水中，获得碱性硼酸溶液；

(3)将含多官能度邻苯二酚基团分子A溶解于去离子水中，获得溶液A；

(4)将含多官能度邻苯二酚基团分子B、剩余的氢氧化钾溶解于去离子水中，获得溶液B；

(5)将上述溶液A与溶液B混合，于室温下搅拌均匀后，与上述碱性硼酸溶液混合，于30℃-90℃搅拌1h-3h，获得交联剂溶液；

(6)将上述聚乙烯醇溶液与上述交联剂溶液混合，于70℃-90℃搅拌0.5h-1h，接着冷却至室温脱模，得到所述潮湿环境下电致可控粘附水凝胶。