【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種衣康酰肼誘導的一體成型janus結構聚合物及其制備方法，以及基于該janus結構聚合物的表皮貼片電極。基于衣康酰肼在乙烯基單體中的溶解度差異引起的梯度聚合形成janus結構的表皮貼片電極，其兼具了高拉伸性、高同質共形、高信噪比和信號穩定等優點，能夠應用于監測不同環境、不同運動狀態的心電信號，尤其是涉及到表皮貼片電極在可穿戴健康監測中的應用。
技術介紹
1、表皮貼片電極是一種具有重要應用潛力的可穿戴技術設備，在人機交互界面、可穿戴醫學、生理監測等領域發揮著舉足輕重的作用。由于表皮貼片電極與人體皮膚直接接觸，并能夠與電子傳輸、存儲和處理組件便捷地集成在多功能設備上精確識別和傳輸各種身體生理數據。然而，復雜的外部條件對表皮貼片電極的便攜性、穩定性和響應精度提出了嚴格的要求，如何在不同外部環境和運動狀態下對人體生理狀態進行精確、動態的監測，仍然面臨巨大的挑戰。
2、近年來，聚合物表皮貼片電極因其具有牢固粘附皮膚的優點，沒有水凝膠水分損失，溶劑泄漏等問題，在表皮貼片電極方向顯現出廣闊的應用前景。但目前市場上的聚合物表皮貼片電極仍存在某些性能障礙，如生理運動范圍內的彈性應變低于生物組織形變范圍(50％)，同質共形差等，導致聚合物表皮貼片電極無法進行長時間監測，且在干擾環境(運動狀態、濕界面等)下收集信號的信噪比較低，嚴重限制了它們的實際應用。janus結構導電聚合物是由兩種不同功能性乙烯基單體與各種導電鹽聚合形成的一種離子導電聚合物網絡，通過定制兩面結構和功能差異，可以明顯改善聚合物的界面共形特性和力學性能。因
技術實現思路
1、本專利技術的目的是針對目前聚合物表皮貼片電極普遍存在的彈性應變低、同質共形差、響應信噪比低和穩定性差等缺點，提供一種紫外光照聚合制備低成本衣康酰肼誘導一體成型janus結構聚合物，并構建基于該janus結構聚合物的表皮電極貼片。該janus結構聚合物表皮電極貼片具有高拉伸性、柔彈性、高同質共形和高信噪比等優點，可以有效拓寬聚合物表皮貼片電極的實際應用性能。
2、本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的：
3、一種衣康酰肼誘導一體化janus結構聚合物，它是以衣康酰肼、乙烯基單體為主要原料，采用紫外光照聚合法制備得到的聚合物。
4、所述的衣康酰肼誘導一體化janus結構聚合物是由以下方法制得的：在攪拌下，將衣康酸和活化劑溶解于有機溶劑，加熱至30～50℃后滴加水合肼，加熱至60～80℃反應6～8小時，得到衣康酰肼；在攪拌下，將衣康酰肼與兩種乙烯基單體混合，常溫攪拌至形成紅色透明均相溶液；將鋰鹽和引發劑溶于均相溶液中，超聲分散得到前驅體溶液；往前驅體溶液中鼓入氮氣除去氧氣，將前驅體溶液倒入聚四氟乙烯模具中，靜置；使用紫外光照射模具，在室溫下靜置，得到聚合物。
5、本專利技術的另一個目的是提供一種衣康酰肼誘導的janus結構聚合物的制備方法，包括以下步驟：
6、步驟(1)、在攪拌下，將衣康酸和活化劑溶解于有機溶劑，加熱至30～50℃后滴加水合肼，加熱至60～80℃反應6～8小時，得到衣康酰肼；
7、步驟(2)、在攪拌下，將衣康酰肼與兩種乙烯基單體混合，常溫攪拌至形成紅色透明均相溶液；
8、步驟(3)、將鋰鹽和引發劑溶于均相溶液中，超聲分散得到前驅體溶液；
9、步驟(4)、往前驅體溶液中鼓入氮氣除去氧氣，將前驅體溶液倒入聚四氟乙烯模具中，靜置；
10、步驟(5)、使用紫外光照射模具，在室溫下靜置，得到janus結構聚合物。
11、步驟(1)中，所述的有機溶劑為二氯甲烷，二甲基亞砜，n,n-二甲基甲酰胺中的一種；所述的活化劑為二環己基碳酰亞胺，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺中的一種；所述的衣康酰肼與活化劑的摩爾比為1:2～1:3；所述的衣康酰肼與水合肼的摩爾比為1:2～1:3。
12、所述的攪拌的速度為300～800rpm。
13、步驟(2)中，所述的衣康酸與乙烯基單體的質量比為1:10～1:40；所述的兩種乙烯基單體分別為羥基和三甲銨基取代的丙烯酸酯類單體，如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸丁酯或丁烯酸酯類單體，如丁烯酸甲酯、丁烯酸乙酯、丁烯酸異丙酯、丁烯酸丁酯中的兩種；所述的兩種乙烯基單體的質量比為3:1～1:3。
14、本專利技術所述的乙烯基單體為丙烯酸-2-羥乙酯與丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨；
15、所述的攪拌的速度為300～800rpm。
16、步驟(3)中，所述的鋰鹽與乙烯基單體的質量比為1:50～1:100，優選為1:60～1:100，最優選為1:80～1:100；
17、所述的引發劑與乙烯基單體的摩爾比為1:50～1:450；
18、所述的鋰鹽為雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰、六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、氯化鋰、溴化鋰、碘化鋰中的一種。
19、所述的引發劑為2-羥基-4'-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦中的一種。
20、所述的超聲的功率為100w，且每工作3秒，間隔1秒。
21、所述的超聲分散的時間為30分鐘。
22、步驟(4)中，所述的除去前驅體溶液中氧氣的方法為：往前驅體溶液中鼓入氮氣，鼓入氮氣的時間為10分鐘，除去前驅體溶液中氧氣，所述的靜置時間為1～5分鐘。
23、步驟(5)中，所述的紫外光波長為365nm～405nm；所述的紫外光功率為40w～80w；照射時間為10秒～1分鐘，所述的靜置時間為0.5～2小時。
24、本專利技術的另一個目的是提供一種基于衣康酰肼誘導的janus結構聚合物的表皮電極貼片，它是將本專利技術所述的janus結構聚合物與電極連接后，整合到信號處理模塊得到的表皮貼片電極。
25、本專利技術表皮貼片電極的成本低廉、制備過程簡單，具有高拉伸性、柔彈性、高同質共形和高信噪比等優點。因此，本專利技術表皮貼片電極可應用于監測不同環境、不同運動狀態、長時間佩戴中的心電信號。
26、本專利技術的有益效果：
27、本專利技術針對目前聚合物表皮貼片電極普遍存在的彈性應變低、同質共形差、響應信噪比低和穩定性差等缺點，通過紫外光引發自由基聚合反應制備具有janus結構的聚合物。衣康酰肼在不同乙烯基單體中的溶解度差異誘導單體梯度聚合形成了janus結構，賦予了聚合物兩面差異黏附性能，一端聚集的氮正離子與表皮具有堅韌的黏附性能，另一端微弱的羥基則被自身和酰肼基屏蔽、表現出較弱的黏附性能。此外，聚合物中衣康酰肼形成的氫鍵網絡具有動態柔韌的非共價交聯，顯著改善了聚合物的力學性能和同質共形。此外，動態的氫鍵網絡能夠為信號采集提供不易收外界因素影響的監測環境，可確保其采集到穩定的高信噪比的生理信號。
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1.一種衣康酰肼誘導的Janus結構聚合物，其特征在于：它是以衣康酰肼、乙烯基單體為主要原料，采用紫外光照下的梯度聚合制備得到的聚合物。
2.根據權利要求1所述的聚合物，其特征在：它是由以下方法制得的：在攪拌下，將衣康酸和活化劑溶解于有機溶劑，加熱至30～50℃后滴加水合肼，加熱至60～80℃反應6～8小時，得到衣康酰肼；在攪拌下，將衣康酰肼與兩種乙烯基單體混合，常溫攪拌至形成紅色透明均相溶液；將鋰鹽和引發劑溶于均相溶液中，超聲分散得到前驅體溶液；往前驅體溶液中鼓入氮氣除去氧氣，將前驅體溶液倒入聚四氟乙烯模具中，靜置；使用紫外光照射模具，在室溫下靜置，得到聚合物。
3.一種權利要求1所述的聚合物的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的Janus結構聚合物的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，所述的有機溶劑為二氯甲烷，二甲基亞砜，N,N-二甲基甲酰胺中的一種；所述的活化劑為二環己基碳酰亞胺，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺中的一種；所述的衣康酰肼與活化劑的摩爾比為1:2～1:3；所述的衣康酰肼與水合肼的摩爾比為1
5.根據權利要求3所述的Janus結構聚合物的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，所述的衣康酸與乙烯基單體的質量比為1:10～1:40；所述的兩種乙烯基單體分別為羥基和三甲銨基取代的丙烯酸酯類單體，如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸丁酯或丁烯酸酯類單體，如丁烯酸甲酯、丁烯酸乙酯、丁烯酸異丙酯、丁烯酸丁酯中的兩種；所述的兩種乙烯基單體的質量比為3:1～1:3。
6.根據權利要求3所述的Janus結構聚合物的制備方法，其特征在于：步驟(3)中，所述的鋰鹽與乙烯基單體的質量比為1:50～1:100，優選為1:50～1:80，最優選為1:50～1:60；所述的引發劑與乙烯基單體的摩爾比為1:50～1:450；所述的鋰鹽為雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰、六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、氯化鋰、溴化鋰、碘化鋰中的一種；所述的引發劑為2-羥基-4'-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦中的一種。
7.根據權利要求3所述的Janus結構聚合物的制備方法，其特征在于：步驟(4)中，所述的除去前驅體溶液中氧氣的方法為：往前驅體溶液中鼓入氮氣，除去前驅體溶液中氧氣；所述的靜置時間為1～5分鐘。
8.根據權利要求3所述的Janus結構聚合物的制備方法，其特征在于：步驟(5)中，所述的紫外光波長為365nm～405nm；所述的紫外光功率為40W～80W；照射時間為10秒～1分鐘；所述的靜置時間為0.5～2小時。
9.一種基于衣康酰肼誘導的Janus結構聚合物的表皮貼片電極，其特征在于：它是將權利要求1所述的聚合物與電極連接后，整合到信號處理模塊得到的表皮貼片電極。
10.權利要求8所述的基于衣康酰肼誘導的Janus結構聚合物的表皮貼片電極應用于監測不同環境、不同運動狀態、長時間佩戴時的心電信號。
...【技術特征摘要】
1.一種衣康酰肼誘導的janus結構聚合物，其特征在于：它是以衣康酰肼、乙烯基單體為主要原料，采用紫外光照下的梯度聚合制備得到的聚合物。
2.根據權利要求1所述的聚合物，其特征在：它是由以下方法制得的：在攪拌下，將衣康酸和活化劑溶解于有機溶劑，加熱至30～50℃后滴加水合肼，加熱至60～80℃反應6～8小時，得到衣康酰肼；在攪拌下，將衣康酰肼與兩種乙烯基單體混合，常溫攪拌至形成紅色透明均相溶液；將鋰鹽和引發劑溶于均相溶液中，超聲分散得到前驅體溶液；往前驅體溶液中鼓入氮氣除去氧氣，將前驅體溶液倒入聚四氟乙烯模具中，靜置；使用紫外光照射模具，在室溫下靜置，得到聚合物。
3.一種權利要求1所述的聚合物的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的janus結構聚合物的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，所述的有機溶劑為二氯甲烷，二甲基亞砜，n,n-二甲基甲酰胺中的一種；所述的活化劑為二環己基碳酰亞胺，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺中的一種；所述的衣康酰肼與活化劑的摩爾比為1:2～1:3；所述的衣康酰肼與水合肼的摩爾比為1:2～1:3。
5.根據權利要求3所述的janus結構聚合物的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，所述的衣康酸與乙烯基單體的質量比為1:10～1:40；所述的兩種乙烯基單體分別為羥基和三甲銨基取代的丙烯酸酯類單體，如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸丁酯或丁烯酸酯類單體，如丁烯酸甲酯、丁烯酸乙酯、丁烯酸異丙...
【專利技術屬性】
技術研發人員：董曉臣，甘鼎力，王倩，渠陸陸，
申請(專利權)人：江蘇師范大學，
類型：發明
國別省市：
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