[发明专利]一种导电聚合物网络结构可调节的碱溶壳聚糖-聚丙烯酰胺-聚苯胺导电水凝胶材料

权利要求书

1.一种导电聚合物网络结构可调节的碱溶壳聚糖-聚丙烯酰胺-聚苯胺复合导电水凝胶材料，其特征在于，该材料是以碱溶壳聚糖、氧化石墨烯、丙烯酰胺、苯胺、植酸作为主要原料经过两步原位自由基聚合制得的具有纳米复合多重网络结构的导电水凝胶；其制备方法是将壳聚糖粉末在一水合氢氧化锂、尿素和氧化石墨烯的混合水溶液中溶解得到氧化石墨烯/碱溶壳聚糖溶液；再在上述溶液中依次加入丙烯酰胺、N，N′-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵，第一次原位聚合得到碱溶壳聚糖-聚丙烯酰胺凝胶；经透析、脱水后，将上述凝胶转移到苯胺-植酸/盐酸溶液中浸泡，然后滴加过硫酸铵溶液引发苯胺聚合即第二次原位聚合，得到导电聚合物网络结构可调节的碱溶壳聚糖-聚丙烯酰胺-聚苯胺导电水凝胶材料；

在制备氧化石墨烯/碱溶壳聚糖溶液时，先按照质量百分比称取各组分：壳聚糖1%-20%、一水合氢氧化锂4-15%、尿素3-10%、氧化石墨烯0.05%-4%，其余为水；所述的壳聚糖分子量为200000-2500000；将上述组分混合溶胀后，经多次冷冻-解冻过程制得氧化石墨烯/碱溶壳聚糖溶液。

2.如权利要求1所述的导电聚合物网络结构可调节的碱溶壳聚糖-聚丙烯酰胺-聚苯胺复合导电水凝胶材料，其特征在于，进行第一次原位聚合时，取制得的氧化石墨烯/碱溶壳聚糖溶液，依次加入丙烯酰胺，N，N′-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵，四者重量比为：10-50：1-10：0.02-1：0.02-1，搅拌均匀，离心脱泡，浇铸于模具中，转移到60-80℃烘箱内反应4小时后取出，透析，脱水，得到碱溶壳聚糖-聚丙烯酰胺凝胶。

3.如权利要求1所述的导电聚合物网络结构可调节的碱溶壳聚糖-聚丙烯酰胺-聚苯胺复合导电水凝胶材料，其特征在于，进行第二次原位聚合时，将制备的碱溶壳聚糖-聚丙烯酰胺凝胶转移至苯胺和植酸/盐酸的混合溶液中浸泡至少2小时，混合溶液中苯胺的质量分数为1-20%，植酸的质量分数为1-10%，其余为1mol/L的盐酸溶液，然后滴加质量分数为1-10%过硫酸铵溶液，在搅拌下聚合1-10小时；透析完全后得到碱溶壳聚糖-聚丙烯酰胺-聚苯胺复合导电水凝胶材料。

4.如权利要求1-3任一项所述的导电聚合物网络结构可调节的碱溶壳聚糖-聚丙烯酰胺-聚苯胺复合导电水凝胶材料，其特征在于，该材料同时具有优异的拉伸性能和导电性能，拉伸强度可达0.80MPa，断裂伸长率可达365%，电导率可达2.89S/cm。

5.一种调控碱溶壳聚糖-聚丙烯酰胺-聚苯胺复合导电水凝胶材料结构和性能的方法，其特征在于，采用如权利要求3所述的水凝胶材料，在第二次原位聚合过程中，通过改变植酸/盐酸的比例实现聚苯胺棒状纤维及聚苯胺网络的调节，从而实现对碱溶壳聚糖-聚丙烯酰胺-聚苯胺复合导电水凝胶导电性能和机械性能的调控；在所述混合溶液范围内，随着植酸添加量的增加，聚苯胺棒状纤维长度大大减小，聚苯胺网络变得越来越致密，水凝胶的电导率不断提高，拉伸强度增强，但是同时断裂伸长率下降。