【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于功能材料，涉及一種高效溶解纖維素的低共熔溶劑及太陽光引發原位聚合成低共熔凝膠的方法。
技術介紹
1、水凝膠作為一種典型的軟濕材料，具有三維親水聚合物網絡，含有大量的水。由于其柔韌性、導電性、粘彈性、刺激響應性和生物相容性，已經成為一個具有吸引力的材料平臺，水凝膠已成為制造電子器件的理想候選材料。
2、低共熔溶劑作為離子液體的一種，不僅具有低可燃性、低蒸氣壓和高導電性，而且具有無毒成分、生物相容性、制備過程簡單、成本相對較低等特點。因此，低共熔溶劑有望成為離子液體的一個新興替代方案。目前，其主要可以用做溶劑、氣體吸收劑、材料制備、催化劑、提純等。但是目前對于低共熔溶劑在聚合物合成方面的研究較少。低共熔溶劑目前作為一種新型溶劑的使用與綠色可持續發展的理念高度契合。
3、在許多天然材料中，纖維素因其廣泛的來源和可再生的性質而受到研究人員的青睞。纖維素由β-d-吡喃葡萄糖基組成，作為一種容易獲得的天然生物聚合物，纖維素可以被認為是一種幾乎取之不盡的資源，年生產量約1000噸。此外，纖維素是自然界中重要的有機聚合物，分布最廣、含量最豐富，占植物界碳含量的50％以上。眾所周知，纖維素具有良好的生物相容性、食用性、無毒、無污染、低成本和生物降解性。由于這些優越的特性，纖維素及其衍生物在生物醫學、環境保護、食品包裝、工業、農業、能源和電子等領域有著廣泛的應用。
4、水凝膠因其具有良好的機械柔韌性和導電性能而成為柔性電子領域的一種具有吸引力的材料平臺。近年來，導電柔性水凝膠基的電子設備的快速發展對
技術實現思路
1、本專利技術的目的就是提供一種高效溶解纖維素的低共熔溶劑及太陽光引發原位聚合成低共熔凝膠的方法，以解決目前離子液體溶解纖維素的缺陷以及現有導電水凝膠在寒冷條件下機械性能、導電性能差的問題。低共熔凝膠機械韌性、導電性能、抗凍性能良好，具備自我修復性能和可拉伸響應性以及良好的生物相容性，具有一定穩定性可以延長使用壽命，在低溫下也能保持良好的柔韌性和導電性能，且其自修復過程不需要外部刺激，這項工作為制備可拉伸柔性傳感器提供了新的思路，并為新興的可穿戴應用提供了新的前景。
2、為了實現上述目的，本專利技術的技術方案為：
3、一種高效溶解纖維素的低共熔溶劑及太陽光引發原位聚合成低共熔凝膠的方法，首先制備低共熔溶劑，所述低共熔溶劑由氯化鋅、丙烯酸、水于85-90℃混合得到。其次將棉漿與低共熔溶劑混合得到的混合溶液，在太陽光輻射下可以在模具中聚合固化；具體包括如下步驟：
4、(1)制備低共熔溶劑：將氯化鋅、丙烯酸(aa)、水于85-90℃混合反應3-5min，得到澄清透明的低共熔溶劑；其中，氯化鋅、丙烯酸與水的摩爾比為1:1-3:2，例如分別為1:1:2、1:2:2、1:3:2。
5、(2)制備低共熔凝膠預聚液混合溶液：將棉漿與步驟(1)得到的低共熔溶劑混合均勻，在85-90℃的水浴鍋中加熱攪拌2-3h，得到低共熔凝膠預聚液混合溶液；其中，棉漿在氯化鋅與水的混合溶液中的質量分數為0.5-2％；
6、(3)制備低共熔凝膠：將步驟(2)得到的低共熔凝膠預聚液倒入聚四氟乙烯模具中，在太陽光模擬器下引發聚合固化，得到低共熔凝膠。
7、在本專利技術中，所述步驟(1)將氯化鋅、丙烯酸、水于90℃水浴鍋中加熱攪拌10min，混合物澄清透明，得到低共熔溶劑。
8、在本專利技術中，所述步驟(2)以棉漿作為纖維原料，且無需交聯劑和光引發劑。
9、在本專利技術中，所述步驟(2)棉漿的制備方法為：用攪拌機將棉漿板打碎，得到實驗所用的棉漿。
10、在本專利技術中，所述步驟(3)太陽光模擬器的電流為4-6a。
11、在本專利技術中，所述步驟(3)太陽光的照射時間為5-15min。
12、本專利技術還涉及保護利用上述方法制備得到的低共熔凝膠，所述低共熔凝膠可應用于柔性可拉伸傳感器、電子皮膚、超級電容器、摩擦納米發電機等領域。
13、本專利技術制備的低共熔溶劑不僅克服了離子液體的缺陷，還擁有了綠色、高效、低成本溶解纖維素的更好的特性，克服了傳統柔性導電水凝膠在寒冷條件下導電性能和機械性能較差的問題，具體涉及到引入低共熔溶劑制備導電離子自愈低共熔凝膠的過程，所得到的低共熔凝膠具有高的柔韌性、良好的導電性、導電性能和自修復性能，同時利用棉漿和低共熔溶劑制得的低共熔凝膠在-50-25℃可以保持良好的導電性和機械性能。本專利技術為制備綠色、高效溶解纖維素的低共熔溶劑以及更多高柔韌性和良好導電性的低共熔凝膠提供了新的思路。
14、與現有技術相比，本專利技術有益效果體現在：
15、1.本專利技術使用低共熔溶劑制備低共熔凝膠，無需交聯劑和光引發劑，操作過程極其簡單。不僅克服了有機溶劑離子導電性差、離子液體價格昂貴和毒性大等問題，而且擁有了綠色、高效、低成本溶解纖維素的更好的特性。
16、2.這種低共熔凝膠柔韌性好，并且在低溫下可以保持良好的機械性能、導電性能和自愈性能，應用前景廣泛。
17、3.本專利技術具有綠色環保、低成本且安全的優點，為更多可自愈和良好電導率離子彈性體材料的制備提供思路。
18、4.與現有技術相比，本專利技術采用低共熔溶劑制備了一種高機械性、高導電性、優良抗凍性和自愈性的低共熔凝膠。
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1.一種溶解纖維素的低共熔溶劑及太陽光引發原位聚合成低共熔凝膠的方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)不需要交聯劑和光引發劑。
3.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于，所述太陽光模擬器的電流為4-6A。
4.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于，所述太陽光的照射時間為5-15min。
5.權利要求1-4任一項所述方法得到的低共熔水凝膠。
6.權利要求5所述的低共熔水凝膠在柔性可拉伸傳感器、電子皮膚、超級電容器、摩擦納米發電機中的應用。
【技術特征摘要】
1.一種溶解纖維素的低共熔溶劑及太陽光引發原位聚合成低共熔凝膠的方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)不需要交聯劑和光引發劑。
3.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于，所述太陽光模擬器的電流為4-...
【專利技術屬性】
技術研發人員：邵長優，孫潤倉，朱家漩，薛凱，張吉飛，孫智文，
申請(專利權)人：大連工業大學，
類型：發明
國別省市：
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