水下自粘附、自修复的透明离子导电弹性体及其合成方法技术

本发明专利技术提供水下自粘附、自修复的透明离子导电弹性体及其合成方法，制备方法包括：首先将疏水性软硬单体、长链季铵盐和氢键供体按照一定摩尔比制备可聚合的疏水低共熔溶剂；然后在可聚合的疏水低共熔溶剂中加入引发剂制备预聚物溶液；最后将预聚物溶液通过紫外光或热引发聚合制备可水下自粘附、自修复的透明离子导电弹性体。本发明专利技术制备过程中不涉及有机溶剂和VOC，工艺简单、绿色、环境友好、成本低；透明离子导电弹性体在有水环境下仍具有强粘附性和即时自修复功能。和即时自修复功能。和即时自修复功能。

【技术实现步骤摘要】
水下自粘附、自修复的透明离子导电弹性体及其合成方法


[0001]本专利技术涉及功能性弹性体材料领，尤其是涉及具有自修复功能的弹体
，具体为一种水下自粘附、自修复的透明离子导电弹性体及其合成方法。

技术介绍

[0002]自粘附、自修复材料在组织工程、柔性电子、智能包装以及环境和能源领域有着广泛的应用前景。然而，大多数在空气环境中能够自粘附、自修复的材料，在水下不一定有同样的能力。这是由于水分子可以塑化并渗透到聚合物网络的内部，从而大大削弱了分子间的相互作用。因此，构建对水不敏感的自粘附、自修复材料是具有挑战性的。
[0003]现有的低共熔溶剂通常由廉价且安全的氢键供体与氢键受体组成，它们能够通过氢键相互作用而缔合，形成低共熔混合物。使用低共熔溶剂制备功能材料无疑是绿色、低成本的和有前途的，但迄今为止，大多数报道的低共熔溶剂是亲水的。根据现有的报告，当亲水低共熔溶剂中的水含量超过一定的阈值时，就会失去其共晶特性。因此，使用亲水性低共熔溶剂制备的材料也极易受到外部水分子或环境湿度变化的影响，使其整体性能变差，如机械强度严重下降或丧失原有的功能，因而限制了低共熔溶剂的广泛应用。
[0004]因而，相比之下，疏水性低共熔溶剂在密度、粘度、酸度、极性、挥发性等方面比亲水性低共熔溶剂有很多优势。即使将疏水性低共熔溶剂与水混溶，依旧也可以产生明显的两相分离界面，因此可以在很大程度上避免水分子的影响。然而，目前疏水低共熔溶剂的应用范围有限，具体的是指，在本领域技术范围内，尤其是在低共熔溶剂领域，目前还没有使用疏水低共熔溶剂来制备具有可水下自粘附、自修复、透明的、离子导电的弹性体。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种水下自粘附、自修复的透明离子导电弹性体及其合成方法，用于解决现有技术的难点。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种水下自粘附、自修复的透明离子导电弹性体的合成方法，包括：
[0007]步骤S1：根据摩尔比例为2:1～1:2称取长链季铵盐和氢键供体，将两者混合，于60～90℃下反应，获得疏水性低共熔溶剂；
[0008]步骤S2：向疏水性低共熔溶剂中加入疏水性软单体和疏水性硬单体，进行均匀混合，获得可聚合的疏水低共熔溶剂；
[0009]步骤S3：向可聚合的疏水低共熔溶剂加入引发剂，进行均匀混合，获得预聚物溶液；
[0010]步骤S4：将预聚物溶液经过紫外光辐照或者热引发聚合反应，制备得到水下自粘附、自修复的透明离子导电弹性体。
[0011]疏水低共熔溶剂体系具有高度的可设计性，因而本方案内使用高透明、离子导电的疏水低共熔溶剂作为单体的微反应器，引入软硬两种类型的可聚合单体调控整体性能，
同时利用疏水低共溶溶剂体系内丰富的氢键、π
‑
π相互作用、阳离子
‑
π作用、离子
‑
偶极和疏水作用赋予制备具有高效动态相互作用的聚合物，这种相互作用即使在有水环境下也不受影响，保留了高透明、离子导电的特性，进而又实现弹性体即时的水下自粘附和自修复过程。
[0012]根据优选方案，在步骤S1中，长链季铵盐采用三乙基苄基氯化铵、四乙基氯化铵、苄索氯铵中的一种或几种。
[0013]根据优选方案，在步骤S1中，氢键供体采用百里酚、利多卡因、布洛芬中的一种或几种。
[0014]根据优选方案，在步骤S2中，疏水性软单体采用丙烯酸
‑2‑
苯氧基乙酯，疏水性硬单体采用丙烯酸异冰片酯。
[0015]根据优选方案，在步骤S2中，疏水性软单体与疏水性硬单体的摩尔比例为3:1～1:1。
[0016]根据优选方案，在步骤S3中，引发剂采用引发剂或热引发剂。
[0017]根据优选方案，光引发剂采用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至少一种。
[0018]根据优选方案，热引发剂采用有机过氧化物引发剂或偶氮类引发剂。
[0019]本专利技术还提供一种可水下自粘附、自修复的透明离子导电弹性体，通过上述一种水下自粘附、自修复的透明离子导电弹性体及其合成方法中的任一项合成方法制备得到。
[0020]本专利技术所涉及的水下自粘附、自修复的透明离子导电弹性体的合成方法，采用具有疏水性氢键供体和长链季铵盐，并引入疏水性软单体和疏水性硬单体，在丰富的氢键(所有组分之间)、π
‑
π相互作用(软单体自身，软单体与氢键供体之间)、阳离子
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π作用(氢键受体与软单体，氢键受体与氢键供体之间)、离子
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偶极(氢键受体与其它之间)作用下，利用分子间作用实现制备的目的，同时利用疏水性单体快速聚合的能力制备可水下自粘附、自修复的透明离子导电弹性体；
[0021]具体包括以下有益效果：
[0022](1)具备环境友好性，工艺简单、绿色、成本低：疏水性低共熔溶剂中选用的氢键供体为天然组分，氢键受体为长链季铵盐，且在制备过程中不涉及任何有机溶剂和VOC的产生，制备方法和制备的弹性体均具有环境友好性，工艺简单、绿色、成本低；
[0023](2)具备良好的光学、力学性能：弹性体具有良好的光学、力学、电学、自修复和自粘附性能，且性能不受外界水分的影响；
[0024](3)具备水下自修复的性能：弹性体在断裂后，即使在水环境下依然可以即时自发的修复在一起；
[0025](4)具备水下自粘附的性能：弹性体能够作为水下自粘附的涂层使用，且粘附性能不受水分影响；
[0026](5)应用前景：在未来柔性自修复基材、自粘附聚合物材料、功能性疏水涂层、智能材料等领域中有着广泛的应用前景。
[0027]下文中将结合附图对实施本专利技术的最优实施例进行更详尽的描述，以便能容易地理解本专利技术的特征和优点。
附图说明
[0028]图1为实施例1所制备的可聚合疏水低共熔溶剂的核磁1H谱图；
[0029]图2为实施例1所制备的可聚合疏水低共熔溶剂聚合前后的红外谱图；
[0030]图3为实施例1所制备的透明离子导电弹性体水下自粘附的光学照片；
[0031]图4为实施例1所制备的透明离子导电弹性体水下自修复的光学照片；
[0032]图5为实施例1所制备的透明离子导电弹性体水下实时电学自修复的光学照片；
[0033]图6为实施例1
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5所制备的水下自粘附、自修复的透明离子导电弹性体的可见光透过率光谱；
[0034]图7为实施例1
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5所制备的水下自粘附、自修复的透明离子导电弹性体的应力
‑
应变曲线；
[0035]图8为实施例2所制备的水下自粘附、自修复的透明离子导电弹性体在500％大形变下的循环拉伸曲线图；
[0036]图9为实施例1
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3所制备的下自粘附、自修复的透明离子导电弹性体的扫描电镜图；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可水下自粘附、自修复的透明离子导电弹性体合成方法，其特征在于，包括：步骤S1：根据摩尔比例为2:1～1:2称取长链季铵盐和氢键供体，将两者混合，于60～90℃下反应，获得疏水性低共熔溶剂；步骤S2：向疏水性低共熔溶剂中加入疏水性软单体和疏水性硬单体，进行均匀混合，获得可聚合的疏水低共熔溶剂；步骤S3：向可聚合的疏水低共熔溶剂加入引发剂，进行均匀混合，获得预聚物溶液；步骤S4：将预聚物溶液经过紫外光辐照或者热引发聚合反应，制备得到水下自粘附、自修复的透明离子导电弹性体。2.根据权利要求1所述的可水下自粘附、自修复的透明离子导电弹性体合成方法其特征在于，在所述步骤S1中，长链季铵盐采用三乙基苄基氯化铵、四乙基氯化铵、苄索氯铵中的一种或几种。3.根据权利要求1或2所述的可水下自粘附、自修复的透明离子导电弹性体合成方法，其特征在于，在所述步骤S1中，氢键供体采用百里酚、利多卡因、布洛芬中的一种或几种。4.根据权利要求3所述的可水下自粘附、自修复的透明离子导电弹性体合成方...

【专利技术属性】
技术研发人员：李仁爱，徐友，李孟情，刘祝兰，曹云峰，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：