[发明专利]一种基于石墨烯的高强高导蚕丝蛋白智能水凝胶及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于石墨烯的高强高导蚕丝蛋白智能水凝胶及其制备方法，具体制备方法为：将蚕丝蛋白水溶液置于低温环境中快速冷冻，然后在经真空冷冻干燥处理，得到的蚕丝蛋白多孔材料；将蚕丝蛋白多孔材料加入HFIP溶液中，搅拌混合至蚕丝完全溶解，得到蚕丝蛋白再溶解溶液；将蚕丝蛋白再溶解溶液一边搅拌一边滴加石墨烯的超纯水溶液，置于恒温恒湿环境中静置培养至凝胶化，水洗去除溶剂，得到基于石墨烯的高强高导蚕丝蛋白智能水凝胶。本发明通过二元溶剂的扩散和诱导作用，促使蚕丝蛋白中的无规卷曲结构向β折叠形式转变，且将石墨烯均匀渗透到蚕丝蛋白水凝胶的内部，使制备的蚕丝蛋白水凝胶的导电性能、力学性能和亲肤性能优异。

技术领域

本发明属于纺织材料技术领域，具体涉及一种基于石墨烯的高强高导蚕丝蛋白智能水凝胶及其制备方法。

背景技术

水凝胶是指一种主链或支链含有大量亲水性基团并被水溶胀，具有三维网状结构的交联聚合物。它在水中溶胀而不溶解，既含有大量水分，又能保持一定的形状，其中某些聚合物水凝胶的相、体积、形状、光学、力学、电场、表面积、反应速率以及识别性能等对外界环境变化具有刺激响应性的水凝胶称为智能水凝胶。

导电水凝胶为智能水凝胶的一种，既具有水凝胶的吸水性能和力学性能，又具有导电高分子材料的电学性能和光学性能，但是单一的聚电解质导电水凝胶的机械强度和稳定性难以满足需求，目前多是无机物添加或者导电高分子材料复合的导电水凝胶提高导电水凝胶的机械强度。中国专利CN 100406484C公开的石墨/聚丙烯酸钾导电水凝胶及其制备方法，将丙烯酸单体中加入氢氧化钾溶液，再加入超细石墨粉体、交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺和引发剂过硫酸钾，搅拌聚合得到含水量较高的半成品，再经干燥、粉碎、真空干燥得到石墨/聚丙烯酸钾导电水凝胶，该方法将吸水性聚丙烯酸钾聚合物中加入石墨，吸水后制备导电水凝胶，保留了原吸水树脂的力学性能，并使吸水树脂由绝缘体变为导体或者良导体。中国专利CN 105543924B公开的一种钛基导电水凝胶复合涂层材料的制备方法，将钛或其合金表面经巯基话处理后，在紫外光的照射下，在1-[4-(2-羟乙氧基)-苯基]-2-羟基-2甲基丙酮光引发剂的作用下，由烯醇式点击反应制备明胶丙烯酸甲酯/聚乙二醇二丙烯酸酯/壳聚糖/海藻酸钠水凝胶涂层，再在水凝胶涂层冷冻干燥后，在水凝胶涂层的表面进行电化学沉积吡咯单体，得到钛基导电水凝胶复合涂层材料。该方法制备的水凝胶复合涂层不仅可以保持导电水凝胶涂层生物活性不变，而且可以提高钛或其合金基导电水凝胶涂层的结合力和导电性能，但是，导电水凝胶亲肤性能方面的研究目前并不多见。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于石墨烯的高强高导蚕丝蛋白智能水凝胶及其制备方法，本发明将真空冷冻干燥处理后的蚕丝多孔材料再溶解月HFIP溶液中形成混合溶液，在混合溶液中滴加石墨烯超纯水溶液，静置凝胶化处理，再水洗去除溶剂，得到高强高导的蚕丝蛋白智能水凝胶。本发明的制备方法简单，制备的再生蚕丝蛋白水凝胶的力学性能显著增强，且具有良好的亲肤性能和导电性能。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种基于石墨烯的高强高导蚕丝蛋白智能水凝胶，所述基于石墨烯的高强高导蚕丝蛋白智能水凝胶中包括改性蚕丝蛋白的水凝胶和石墨烯，所述改性蚕丝蛋白为蚕丝蛋白冷冻干燥后再溶解得到，所述再溶解的溶剂为HFIP溶液，所述改性蚕丝蛋白的水凝胶为蚕丝蛋白冷冻干燥后再溶解于HFIP溶液中滴加超纯水静置培养得到。

本发明还提供一种基于石墨烯的高强高导蚕丝蛋白智能水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)将蚕丝蛋白水溶液置于低温环境中快速冷冻，然后在经真空冷冻干燥处理，得到的蚕丝蛋白多孔材料；

(2)将步骤(1)制备的蚕丝蛋白多孔材料加入HFIP溶液中，搅拌混合至蚕丝完全溶解，得到蚕丝蛋白再溶解溶液；