一种湿度响应性软硬结合N-异丙基丙烯酰胺离子凝胶复合结构及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种湿度响应性软硬结合N

【技术实现步骤摘要】
一种湿度响应性软硬结合N
‑
异丙基丙烯酰胺离子凝胶复合结构及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及离子凝胶
，尤其涉及一种湿度响应性软硬结合N
‑
异丙基丙烯酰胺离子凝胶复合结构及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]智能水凝胶是能够对外界环境因素如温度、pH、离子强度、光和特异化学物质等细微变化做出响应的一类水凝胶，其响应性一般表现为凝胶体积的突变，即体积相转变行为。N
‑
异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)是一种典型的温度敏感性材料，它具有较低临界溶解温度LCST(～32.0℃)。当温度低于LCST值时，凝胶的大分子链水合而伸展，凝胶吸水溶胀；当温度高于LCST值时，凝胶发生急剧的脱水合作用。导致这种现象的原因，一般认为与“疏水
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亲水平衡”有关，当温度升高时，聚合物之间的疏水相互作用增强，而聚合物与溶剂之间的氢键被破坏，致使凝胶收缩。
[0003]现有技术中的N
‑
异丙基丙烯酰胺具有很好的吸湿性能，但是耐磨性不佳。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种湿度响应性软硬结合N
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异丙基丙烯酰胺离子凝胶复合结构及其制备方法和应用。本专利技术制得的复合结构兼具湿度响应性和摩擦性能可调的优点。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种湿度响应性软硬结合N
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异丙基丙烯酰胺离子凝胶复合结构的制备方法，包括以下步骤：
[0007]提供聚合物基底；
[0008]将N
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异丙基丙烯酰胺、有机溶剂、亲水性离子液体、光交联剂和光引发剂混合，得到光固化N
‑
异丙基丙烯酰胺树脂；
[0009]将所述光固化N
‑
异丙基丙烯酰胺树脂注入所述聚合物基底内后进行光固化，得到所述湿度响应性软硬结合N
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异丙基丙烯酰胺离子凝胶复合结构。
[0010]优选地，所述亲水性离子液体包括1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑乙酸盐。
[0011]优选地，所述亲水性离子液体的质量为有机溶剂质量的0.1～0.25。
[0012]优选地，所述N
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异丙基丙烯酰胺的质量为有机溶剂质量的45％～55％。
[0013]优选地，所述光交联剂的质量为N
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异丙基丙烯酰胺质量的2％～5％。
[0014]优选地，所述光引发剂的质量为N
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异丙基丙烯酰胺质量的1.5％～3％。
[0015]优选地，所述光固化的波长为360～420nm，功率为50～100W/cm2，时间为3～10min。
[0016]优选地，所述聚合物基底由光固化墨水经3D打印制得。
[0017]本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制得的湿度响应性软硬结合N
‑
异丙
基丙烯酰胺离子凝胶复合结构，包括聚合物基底和包裹在所述聚合物基底内的N
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异丙基丙烯酰胺离子凝胶。
[0018]本专利技术还提供了上述技术方案所述的湿度响应性软硬结合N
‑
异丙基丙烯酰胺离子凝胶复合结构在摩擦领域中的应用。
[0019]本专利技术提供了一种湿度响应性软硬结合N
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异丙基丙烯酰胺离子凝胶复合结构的制备方法，包括以下步骤：将N
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异丙基丙烯酰胺、有机溶剂、亲水性离子液体、光交联剂和光引发剂混合，得到光固化N
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异丙基丙烯酰胺树脂；将所述光固化N
‑
异丙基丙烯酰胺树脂注入所述聚合物基底内后进行光固化，得到所述湿度响应性软硬结合N
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异丙基丙烯酰胺离子凝胶复合结构。
[0020]本专利技术利用亲水性离子液体制得了具有较好的吸湿性能的N
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异丙基丙烯酰胺离子凝胶，该离子凝胶在不同湿度下吸湿后，离子凝胶会发生相分离，导致其机械性能及表面形貌发生改变，从而具有不同的摩擦学性能。该种离子凝胶由于吸湿程度不同，导致其机械性能发生明显差异，从而得到具有不同硬度的离子凝胶，导致其具有不同的摩擦学性能。
[0021]实施例的数据表明，本专利技术制得的湿度响应性软硬结合N
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异丙基丙烯酰胺离子凝胶复合结构在不同湿度条件下，吸湿后其摩擦系数发生变化，在相同湿度下，吸湿时间不同也会造成摩擦系数发生变化。
[0022]本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制得的湿度响应性软硬结合N
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异丙基丙烯酰胺离子凝胶复合结构，本专利技术的复合结构兼具湿度响应性和摩擦性能可调的优点。
附图说明
[0023]图1为实施例1所得到的湿度响应性软硬结合N
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异丙基丙烯酰胺离子凝胶复合结构原始样品、在RH＝99％的环境下吸湿24h后样品、在RH＝30％的环境下吸湿24h后样品进行摩擦系数曲线；
[0024]图2为实施例1所得到的湿度响应性软硬结合N
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异丙基丙烯酰胺离子凝胶复合结构在不同湿度环境下进行吸湿含量测定曲线；
[0025]图3为实施例1所得到的湿度响应性软硬结合N
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异丙基丙烯酰胺离子凝胶复合结构原始样品、吸湿7h后样品、吸湿24h后样品在RH＝99％的环境下进行摩擦系数测定曲线；
[0026]图4为实施例1和2所得到的湿度响应性软硬结合N
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异丙基丙烯酰胺离子凝胶复合结构摩擦系数。
具体实施方式
[0027]本专利技术提供了一种湿度响应性软硬结合N
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异丙基丙烯酰胺离子凝胶复合结构制备方法，包括以下步骤：
[0028]提供聚合物基底；
[0029]将N
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异丙基丙烯酰胺、有机溶剂、亲水性离子液体、光交联剂和光引发剂混合，得到光固化N
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异丙基丙烯酰胺树脂；
[0030]将所述光固化N
‑
异丙基丙烯酰胺树脂注入所述聚合物基底内后进行光固化，得到所述湿度响应性软硬结合N
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异丙基丙烯酰胺离子凝胶复合结构。
[0031]在本专利技术中，若无特殊说明，使用的原料均为本领域市售商品。
[0032]本专利技术提供聚合物基底。
[0033]在本专利技术中，所述聚合物基底优选由光固化墨水经3D打印制得。本专利技术对所述光固化墨水的材料以及3D打印的参数没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售光固化墨水以及DLP 3D打印机即可。
[0034]本专利技术对所述聚合物基底的形状没有特殊的限定。
[0035]本专利技术将N
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异丙基丙烯酰胺、有机溶剂、亲水性离子液体、光交联剂和光引发剂混合，得到光固化N
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异丙基丙烯酰胺树脂。
[0036]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种湿度响应性软硬结合N
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异丙基丙烯酰胺离子凝胶复合结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供聚合物基底；将N
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异丙基丙烯酰胺、有机溶剂、亲水性离子液体、光交联剂和光引发剂混合，得到光固化N
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异丙基丙烯酰胺树脂；将所述光固化N
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异丙基丙烯酰胺树脂注入所述聚合物基底内后进行光固化，得到所述湿度响应性软硬结合N
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异丙基丙烯酰胺离子凝胶复合结构。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述亲水性离子液体包括1
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乙基
‑3‑
甲基咪唑乙酸盐。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述亲水性离子液体的质量为有机溶剂质量的0.1～0.25。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述N
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异丙基丙烯酰胺的质量为有机溶剂质量的45...

【专利技术属性】
技术研发人员：王齐华，曹芃锐，张耀明，王廷梅，陶立明，张新瑞，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：