【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能性水凝胶，涉及聚离子液体功能化纤维素导电水凝胶的制备方法。
技术介绍
1、近年来，随着人工智能和新材料的发展，基于仿生皮肤的可穿戴多功能水凝胶应变传感器可将外界刺激(拉伸、压缩、弯曲、膨胀等)转化为电信号，在人体健康监测、电子皮肤、人机交互系统、植入式设备等方面显示出广阔的应用前景。水凝胶的多功能性和寿命主要取决于其整体的机械特性，包括拉伸性、强度、弹性、韧性和抗疲劳性。迄今为止，合成聚合物，如最广泛使用的聚乙烯醇(pva)和聚丙烯酰胺(paam)仍然是研究和商业应用首选的聚合物骨架，因为它们赋予了水凝胶优异的机械柔韧性、强度。然而，这些传统的石油衍生材料不可再生、生物降解性差，且凝胶制备过程是碳密集的。然而，材料的发展方向是简化加工过程，降低制造成本和碳足迹。因此，将地球上最丰富的生物聚合物转化为高价值产品，是实现环境可持续性的有效途径。
2、纤维素因其独特的可再生、可降解、低成本和机械/热稳定性等特点而受到广泛关注。通常采用自下而上的策略，以纳米纤维素为基质，与其它单体交联或聚合来制备水凝胶。例如，中国专利cn202310822185.3公开了一种纤维素纳米纤维/聚丙烯酰胺双网络水凝胶，其断裂伸长率可达1350％，断裂强力可达290kpa。同时在凝胶网络里掺杂一价金属盐，赋予其导电性，以满足在传感器件中的应用。然而，此类水凝胶中的纳米纤维素含量较低(通常低于10％)，仍然无法满足全球对“绿色”软物质不断增长的需求。与此相反，通过在碱/尿素溶液中溶解纤维素，然后在再生溶液中进行相转化，可以获得高纤
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供聚离子液体功能化纤维素导电水凝胶的制备方法，采用该方法能够制备出机械强度高、导电性强且具备多功能性的水凝胶材料。
2、本专利技术所采用的技术方案是，聚离子液体功能化纤维素导电水凝胶的制备方法，具体包括如下步骤：
3、步骤1，制备离子液体单体a和离子液体单体p；
4、步骤2，根据步骤1制备的离子液体单体a和离子液体单体p制备聚离子液体p(ax-co-py)；
5、步骤3，根据步骤2所得产物制备聚离子液体功能化纤维素导电水凝胶。
6、本专利技术的特点还在于：
7、步骤1中，制备离子液体单体a的具体过程为：
8、将1.002g-9.015g丙烯酸二甲胺基乙酯和1.168g-10.515g 1-溴己烷(bh)加入至5ml-45ml的乙腈溶液中，持续搅拌并超声处理，直至完全溶解，得到溶液b，将所得溶液b在通氮气条件下、50℃～75℃反应12～24h，得到混合物c，向所得的混合物c中分三次加入45ml-135ml乙醚，直至得到白色沉淀，将白色沉淀进行真空干燥，即得离子液体单体a；
9、制备离子液体单体p的具体过程为：
10、将90.4μl-542.4μl 1-乙烯基咪唑和0.2149g-1.0742g 4-(溴甲基)苯硼酸溶于7.5ml-37.5ml乙酸乙酯中，持续搅拌并超声处理，直至完全溶解，得到溶液d，将所得溶液d在通氮气条件下、50～75℃反应12～24h，得到混合物e，向所得的混合物e中分三次加入22.5ml-112.5ml乙酸乙酯，在35℃条件下进行旋蒸，直至乙酸乙酯全部蒸干，即得到产物f，将产物f进行真空干燥，即得离子液体单体p。
11、步骤2的具体过程为：
12、在圆底烧瓶中加入0.925g-1.079g离子液体单体a、0.102g-0.463g离子液体单体p和0.052-0.077g偶氮二异丁腈(aibn)，随后加入3.53-3.81mln，n-二甲基甲酰胺超声混合均匀，得到溶液f，将所得溶液f用氮气脱氧10-30min，然后将溶液置于50-70℃的油浴中反应2-12h，得到混合物g，向所得的混合物g中分三次加入1ml-15ml丙酮，得到微黄色沉淀物h，将微黄色沉淀物h通过透析与水纯化，然后用冷冻干燥机干燥，即得聚离子液体单体p(ax-co-py)。
13、步骤3的具体过程为：
14、步骤3.1，制备纤维素溶液；
15、步骤3.2，根据步骤2所得产物和步骤3.1所得产物制备水凝胶。
16、步骤3.1的具体过程为：
17、将6～10g naoh、9～13g尿素加入至77～85ml去离子水中，搅拌混合均匀得混合液i，然后将混合液i进行预冷，得到溶液i；将2g～5g纤维素加入到溶液i中，搅拌至纤维素完全溶解，得到溶液j。
18、步骤3.2的具体过程为：
19、将0g-0.465g p(ax-co-py)、0.1～1ml环氧氯丙烷加入至步骤3.1中的溶液j中，搅拌均匀，得到溶液k；将溶液k倒入聚四氟乙烯模具中，静置24小时，再用去离子水进行溶剂置换12h，即得到聚离子液体功能化纤维素水凝胶，记为cell-p(ax-co-py)，至此，完成聚离子液体功能化纤维素水凝胶的制备。
20、本专利技术的有益效果如下：
21、1.力学性能与导电性的良好平衡：本专利技术水凝胶中的聚离子液体p(ax-co-py)和纤维素链的顺式二醇之间形成动态硼酸酯连接，并产生物理相互作用，包括节点互连、多种分子间和分子内氢键以及离子偶极相互作用，从而实现了力学性能与导电性的良好平衡。此外，以刚性纤维素骨架为“硬”相的水凝胶不仅提高了机械强度，还通过引入相对“软”的聚离子液体链提高了柔韧性，这些聚离子液体链就像“带子”或“胶水”一样围绕或填充着纤维素的刚性网状空间，因此，这种“软”和“硬”相结构为水凝胶提供了出色的韧性。经过机械拉伸试验表明，其压缩模量最高可达9.46±0.23mpa，拉伸强度最高可达4.30mpa，断裂伸长率达214.3％，韧性达3.64±0.12mj m-3。通过四探针测试表明，其电导率最高可达8.82±0.53ms cm-1。
22、2.多功能性的集成：聚离子液体p(ax-co-py)结合了离子液体单体的的设计灵活性和聚合物链的多功能兼容性，使其能在同一聚合物结构中整合各种功能基团。因此，在本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.聚离子液体功能化纤维素导电水凝胶的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的聚离子液体功能化纤维素导电水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，制备离子液体单体A的具体过程为：
3.根据权利要求2所述的聚离子液体功能化纤维素导电水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤2的具体过程为：
4.根据权利要求3所述的聚离子液体功能化纤维素导电水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤3的具体过程为：
5.根据权利要求4所述的聚离子液体功能化纤维素导电水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤3.1的具体过程为：
6.根据权利要求5所述的聚离子液体功能化纤维素导电水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤3.2的具体过程为：
7.根据权利要求6所制备的聚离子液体功能化纤维素导电水凝胶的应用，用于传感器，该传感器为可穿戴柔性仿生触觉传感器。
【技术特征摘要】
1.聚离子液体功能化纤维素导电水凝胶的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的聚离子液体功能化纤维素导电水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，制备离子液体单体a的具体过程为：
3.根据权利要求2所述的聚离子液体功能化纤维素导电水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤2的具体过程为：
4.根据权利要求3所述的聚离子液体功能化纤维素导电水凝胶的制备方...
【专利技术属性】
技术研发人员：张素风，姚雪，魏宁，钱立伟，丁豪，李金瑞，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：
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