[发明专利]高分子导电水凝胶材料及其制备方法

说明书

本发明涉及高分子水凝胶领域，具体而言，涉及一种高分子导电水凝胶材料及其制备方法。其包括导电高分子、高分子聚合物和交联剂，所述高分子聚合物通过交联剂与聚合物单体原位聚合形成网状水凝胶骨架，而后所述导电高分子通过高分子导电单体原位聚合沉积于所述网状水凝胶骨架上；所述交联剂为硅酸钙盐与水反应后形成的纳米材料该水凝胶材料具有优异的机械性能和高的导电性能，在柔性可拉伸传感器等领域有广阔的发展前景。

技术领域

本发明涉及高分子水凝胶领域，具体而言，涉及一种高分子导电水凝胶材料及其制备方法。

背景技术

高分子聚合物导电水凝胶(CPHs)是集高分子水凝胶和有机导体的优点于一体的新型高分子材料。三维纳米结构CPH由于其潜在的应用，包括柔性电子器件、燃料电池、超级电容器、染料敏化太阳能电池和可充电锂电池，近年来引起了广泛的研究兴趣。CPH的3D网络能够促进电子沿着导电骨架的快速和有效的传输，并且纳米结构框架进一步缩短了电荷扩散路径，从而改善了导电性。此外，CPH的3D多孔结构可以提供大的传输通道，促进各种反应物之间的有效界面，并且还可以适应反应期间发生的体积变化。此外，CPH优异的力学性能使其特别适合作为轻型和柔性器件的候选材料。因此，具有三维多孔连续纳米结构骨架的CPH由于其潜在的应用前景而成为研究热点。然而，机械性能差使得在柔性装置中应用困难。

发明内容

本发明提供了一种高分子导电水凝胶材料，该水凝胶材料具有优异的机械性能和高的导电性能，在柔性可拉伸传感器等领域有广阔的发展前景。

本发明提供了一种高分子导电水凝胶材料的制备方法，该方法操作简单，能够保证制备得到的高分子导电水凝胶材料具有良好的性能。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种高分子导电水凝胶材料，其包括导电高分子、高分子聚合物和交联剂，所述高分子聚合物通过交联剂与聚合物单体原位聚合形成网状水凝胶骨架，而后所述导电高分子通过高分子导电单体原位聚合沉积于所述网状水凝胶骨架上；所述交联剂为硅酸钙盐与水反应后形成的纳米材料。

本发明还提供一种上述高分子导电水凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：将硅酸钙盐分散在水中形成纳米材料分散液；

将所述纳米材料分散液与聚合物单体、第一引发剂和催化剂原位聚合形成高分子水凝胶基体；

而后将所述高分子水凝胶基体与高分子导电单体的溶液和第二引发剂原位聚合形成高分子导电水凝胶材料；

优选，所述硅酸钙盐的用量为聚合物单体用量的0.25-2.5wt％。

本发明的有益效果包括：本发明提供的高分子导电水凝胶材料通过硅酸钙盐、高分子聚合物和导电高分子相互作用使得该凝胶材料具有优异的机械性能和导电性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明实施例1提供的纳米材料分散液的TEM图；

图2是本发明实施例1提供的高分子水凝胶基体的SEM图；

图3是本发明实施例1提供的高分子导电水凝胶材料的SEM图；

图4是本发明实施例1提供的高分子导电水凝胶材料的SEM放大图；

图5是本发明实施例1提供的高分子导电水凝胶材料的FTIR图；

图6是本发明实施例1提供的高分子导电水凝胶材料的XRD图；

图7是本发明实施例1提供的高分子导电水凝胶材料的UV-vis图；

图8是本发明实施例1提供的高分子导电水凝胶材料的聚苯胺和聚丙烯酸相互作用机理图；