可循环可自修复的透明导电弹性体及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种可循环可自修复的透明导电弹性体及其制备方法与应用，所述可循环可自修复的透明导电弹性体由氯化胆碱、丙烯酰胺、甘油于60～90℃加热直至形成均匀的澄清透明溶液，再加入交联剂、光引发剂经紫外光固化得到。所述可循环可自修复的透明导电弹性体具有较高的透明度、可调整的机械性能、良好的导电性和优异的自修复能力，并可以同时实现水循环和热压重塑。所述可循环可自修复的透明导电弹性体能够用于不同液体识别和不同人体活动监测的传感系统中，实现了可循环可自修复的透明导电弹性体的实际应用。明导电弹性体的实际应用。明导电弹性体的实际应用。

【技术实现步骤摘要】
可循环可自修复的透明导电弹性体及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及弹性体材料
，更具体地，涉及可循环可自修复的透明导电弹性体及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]为了满足绿色柔性电子器件日益增加的先进性需求，导电弹性体也被期望集多种功能特性于一身。例如：鲍哲南等报道了一种可拉伸、可全降解的半导体，用于瞬态电子器件；李佩诗及其合作者开到了一系列可水处理、可拉伸、可自修复、热稳定、透明的离子半导体，用于致动器和传感器。这些研究极大地促进了绿色电子器件的发展。本课题组也报道过一系列透明、可自修复的导电弹性体。虽然研究者们竭尽所能使弹性体具有更多的功能特性，但制备满足绿色电子需求的多功能(如透明、导电、可自修复和可循环回收等)导电弹性体仍然是一个挑战。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种可循环可自修复的透明导电弹性体的制备方法，所述制备方法简单快速，绿色环保。
[0004]本专利技术的另一目的在于提供一种可循环可自修复的透明导电弹性体，所述可循环可自修复的透明导电弹性体具有较高的透明度、可调整的机械性能、良好的导电性和优异的自修复能力，可以同时实现水循环和热压重塑。
[0005]本专利技术的另一目的在于提供所述的可循环可自修复的透明导电弹性体的应用。
[0006]本专利技术采取的技术方案如下：
[0007]一种可循环可自修复的透明导电弹性体的制备方法，包括如下步骤：
[0008](1)将氯化胆碱、丙烯酰胺、甘油按照摩尔比1：(1～2)：(1～1.5)混合，将混合物于60～90℃加热直至形成均匀的澄清透明溶液；
[0009](2)将交联剂和光引发剂加入到步骤(1)所制得的澄清透明溶液中，室温搅拌均匀后得到混合液体的预聚物溶液，交联剂和引发剂的用量为丙烯酰胺摩尔质量的0.1～5％；
[0010](3)将步骤(2)所制得的预聚物溶液经紫外光辐照进行聚合，得到可循环可自修复的透明导电弹性体。
[0011]本专利技术通过精确设计、选择合适的可聚合低共熔溶剂的氢键受体(氯化胆碱)、氢键供体(丙烯酰胺)和“稀释剂”(甘油)，经紫外光固化获得了具有优异性能的可循环可自修复的透明导电弹性体，其中甘油作为“稀释剂”，削弱了氢键受体和氢键供体的交联密度，增加了聚合物网络中非共价键的相互作用，制得的导电弹性体可以很容易的在水中溶解并再生。所制备的导电弹性体具有较高的透明度、可调整的机械性能、良好的导电性和优异的自修复能力(经历多次循环及修复后，制备的导电弹性体可保持光学性能基本不变，机械性能和电学性能仅略有下降)，能够同时实现水循环和热压重塑，有助于延长柔性电子器件的使用寿命，减少电子废弃物。
[0012]优选地，所述交联剂为二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、1,6
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己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯中的一种或多种。
[0013]优选地，所述光引发剂为苯偶姻及衍生物光引发剂、苯偶酰类光引发剂、烷基苯酮类光引发剂、酰基磷氧化物光引发剂中的一种或多种。更具体地，所述光引发剂可以为2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基
‑
二苯基氧化磷(TPO)、1173(2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基丙酮)、184(1
‑
羟基环己基苯基甲酮)、2959(2
‑
羟基
‑4‑
(2
‑
羟乙氧基)
‑2‑
甲基苯丙酮)中的一种或多种。
[0014]由所述的制备方法制备得到的可循环可自修复的透明导电弹性体。
[0015]优选地，所述可循环可自修复的透明导电弹性体的自修复能力为溶水三次后修复效率为80％～90％。
[0016]优选地，所述可循环可自修复的透明导电弹性体的可见光范围内光学透过率>92％。
[0017]优选地，所述可循环可自修复的透明导电弹性体的应力为0.05～3.56MPa、应变为810％～1410％。
[0018]优选地，所述可循环可自修复的透明导电弹性体的导电性为0.1～0.55S/m。
[0019]所述的制备方法制备得到的可循环可自修复的透明导电弹性体在多功能的感应系统方面的应用。本专利技术制备的可循环可自修复的透明导电弹性体能够用于不同液体识别和不同人体活动监测的传感系统中，实现了可循环可自修复的透明导电弹性体的实际应用。因此，本专利技术的工作将有助于开发可循环回收的多功能电子器件，对可持续发展观的实现具有重要的促进意义。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0021](1)本专利技术基于可聚合低共熔溶剂提出了一种制备可循环导电弹性体的新策略，通过引入不可聚合的小分子“溶剂”甘油，使聚合物网络溶胀，便于其他分子(如水分子)的进入，制备了可循环回收、可高度自修复的透明导电弹性体；
[0022](2)本专利技术所制备的可循环可自修复的透明导电弹性体经历多次循环及修复后，制备的导电弹性体可保持光学性能基本不变，机械性能和电学性能略有下降；
[0023](3)本专利技术所制备的可循环可自修复的透明导电弹性体可在水中循环回收，还可以重新形成各种个性化图案；
[0024](4)本专利技术所制备的可循环可自修复的透明导电弹性体能够同时实现水循环和热压重塑，有助于延长柔性电子器件的使用寿命，减少电子废弃物；
[0025](5)本专利技术所制备的可循环可自修复的透明导电弹性体可用于多功能的感应系统，用于识别不同液滴及感应不同的人体运动。
附图说明
[0026]图1为PDES、氯化胆碱、丙烯酰胺、甘油的红外光谱图。
[0027]图2为可循环可自修复的透明导电弹性体的光学、机械和电学性能测试图。
[0028]图3为可循环可自修复的透明导电弹性体的自修复性能测试实验过程图。
[0029]图4为可循环可自修复的透明导电弹性体循环回收后的性能测试结果图。
[0030]图5为可循环可自修复的透明导电弹性体在感应体系的应用图。
具体实施方式
[0031]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。
[0032]本课题组之前对于具有自修复功能的导电型可聚合低共熔溶剂进行过了研究，交联剂可以为聚乙二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、1,6
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己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯中的一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可循环可自修复的透明导电弹性体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将氯化胆碱、丙烯酰胺、甘油按照摩尔比1：(1～2)：(1～1.5)混合，将混合物于60～90℃加热直至形成均匀的澄清透明溶液；(2)将交联剂和光引发剂加入到步骤(1)所制得的澄清透明溶液中，室温搅拌均匀后得到混合液体的预聚物溶液，交联剂和引发剂的用量为丙烯酰胺摩尔质量的0.1～5％；(3)将步骤(2)所制得的预聚物溶液经紫外光辐照进行聚合，得到可循环可自修复的透明导电弹性体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述交联剂为二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、1,6
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己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述光引发剂为苯偶姻及衍生物光引发剂、苯偶酰类光引发剂、烷基苯酮类光引发...

【专利技术属性】
技术研发人员：何明辉，张凯丽，李仁爱，陈广学，丁鹏，赵凯，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：