[发明专利]一种具有拉伸性能的聚乙烯醇-聚吡咯复合导电水凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有拉伸性能的聚乙烯醇‑聚吡咯复合导电水凝胶的制备方法。所述方法的步骤为：先制备聚吡咯纳米管，再将其加入至聚乙烯醇的水溶液中，最后加入硼砂作为交联剂，得到具有良好拉伸性能的聚乙烯醇‑聚吡咯复合导电水凝胶。所述制备方法简单，无需复杂设备，不需要有机溶剂，对环境无污染。而且由该方法制备得到的聚乙烯醇‑聚吡咯复合导电水凝胶具有优良的拉伸性能，与原位聚合的聚乙烯醇‑聚吡咯水凝胶相比，拉伸率提高了约10‑20倍。同时，该水凝胶还具有优良的导电性能和自修复能力，复合水凝胶被切断后重新接触，仍具有良好的导电性。

技术领域

本发明涉及一种具有拉伸性能的聚乙烯醇-聚吡咯复合导电水凝胶的制备方法，属于聚合物功能材料领域。

背景技术

导电高分子水凝胶已成为各种先进应用中非常重要的一类智能软物质，具有良好柔韧性的导电水凝胶最近已成为可穿戴设备或可植入传感器中有前途的材料。然而，许多材料由于实际使用而受到限制。聚乙烯醇水凝胶的合成根据交联机制可以分为物理交联法，化学交联法和辐射交联法三种。

聚吡咯是一种常见的导电聚合物，可以作为导电聚合物复合材料，应用范围广。然而，共轭聚合物骨架上的π-电子体系导致了聚吡咯的刚性聚合链。当将聚吡咯单独加入水凝胶中时，通常很难分散，甚至倾向于形成单独的聚合域，可能是因为聚吡咯的这一特性，大多数以前报道的导电高分子水凝胶都是基于聚吡咯的机械脆性和刚性，不能承受较大的变形，这限制了它们在柔性电子产品中的实际应用。因此，制备良好拉伸性能和电学性能的导电高分子水凝胶仍然是一个挑战。因此很有必要开发一种绿色环保且简单快捷的方法来制备具有拉伸性能的聚乙烯醇-聚吡咯复合导电水凝胶。

发明内容

为克服上述现有技术中的不足之处，本发明的目的在于提供一种具有拉伸性能的聚乙烯醇-聚吡咯复合导电水凝胶的制备方法。所述制备方法简单，无需复杂设备，不需要有机溶剂，对环境无污染，且由该方法制备得到的聚乙烯醇-聚吡咯复合导电水凝胶具有优良的拉伸性能和电学性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种具有拉伸性能的聚乙烯醇-聚吡咯复合导电水凝胶的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：

1)取一定量的聚乙烯醇加入去离子水中，90-100℃下搅拌溶解得到质量分数为2％-20％的聚乙烯醇水溶液，自然降温至50-80℃，加入聚吡咯纳米管，搅拌10-30min，得到聚乙烯醇-聚吡咯共混液；

2)取适量的硼砂作为交联剂，加入到步骤1)得到的聚乙烯醇-聚吡咯共混液中，得到具有拉伸性能的聚乙烯醇-聚吡咯复合导电水凝胶。

按上述方案，优选地，步骤1)中所述聚乙烯醇与所述聚吡咯纳米管的质量比为(0.2-5)：(0.05-0.5)。

按上述方案，优选地，步骤1)中所述聚乙烯醇与步骤2)中所述硼砂的质量比为(5-20):1。

按上述方案，优选地，步骤1)中所述聚吡咯纳米管由下述方法制备得到：

将甲基橙水溶液和吡咯混合，搅拌，再加入铁盐，混合均匀后，洗涤抽滤，干燥得到聚吡咯纳米管。更优选地，所述甲基橙水溶液的质量分数为0.1％-0.5％。更优选地，所述甲基橙水溶液、吡咯和铁盐的用量比为500-800mL：1-3mL：20-40g。更优选地，所述铁盐为硝酸铁、硫酸铁或氯化铁。更优选地，所述搅拌的时间为一天。

与现有技术相比，本发明具有如下突出效果：

1)聚乙烯醇、聚吡咯纳米管与硼砂之间的氢键相互作用使得聚乙烯醇-聚吡咯复合导电水凝胶具有良好的拉伸性能，与原位聚合的聚乙烯醇-聚吡咯水凝胶相比，拉伸率提高了约10-20倍。

2)通过控制加入聚吡咯含量，可以制备具有不同拉伸性能的聚乙烯醇-聚吡咯复合导电水凝胶。