[发明专利]一种壳聚糖季铵盐增粘增韧导电水凝胶的制备方法

说明书

本发明提供了一种壳聚糖季铵盐增粘增韧导电水凝胶的制备方法。本方法利用聚丙烯酸与Fe³⁺的络合作用及壳聚糖季铵盐阳离子和丙烯酸羧基阴离子之间的静电作用来增强水凝胶的韧性，同时壳聚糖季铵盐的多羟基和氨基可提高水凝胶的粘性。本发明制备的聚丙烯酸‑Fe³⁺‑壳聚糖季铵盐水凝胶的力学性能和粘性明显高于传统聚丙烯酸‑Fe³⁺水凝胶，其拉伸强度最高可达到860KPa，提高159%；断裂伸长率最高可达1850%，提高37%；剥离力最高可达到110N/m,提高233%。水凝胶含有Fe³⁺,具有良好的导电性。因此制得的聚丙烯酸‑Fe³⁺‑壳聚糖季铵盐水凝胶具有优良的韧性、粘性和导电性，在柔性传感器及机器人电子皮肤等领域具有潜在的应用。

技术领域

本发明涉及功能性水凝胶的制备技术领域，尤其涉及一种增粘增韧水凝胶的制备方法。

背景技术

聚丙烯酸-Fe³⁺络合网络属于物理交联水凝胶中的一种基础体系，因其交联结构仅通过羧基和Fe³⁺络合形成，存在着交联结构不稳定，容易被破坏，且缺少功能性等问题，限制了这一体系在实际中的应用。所以近些年来对丙烯酸-Fe³⁺络合网络改性研究越来越多，通过向体系内引入其它含有活性官能基团的高分子，可以通过增加分子链间的相互作用来增加聚丙烯酸-Fe³⁺水凝胶体系的粘度和机械韧性，使其具有新的优异性能。

壳聚糖季铵盐具有良好的抗菌性、成膜性、阳离子吸附性、保湿性、抗静电性等性能，其抗菌性能优于壳聚糖及其它壳聚糖衍生物。壳聚糖季铵盐与Fe³⁺之间存在络合作用，壳聚糖季铵盐的氨基和丙烯酸的羧基之间可以形成氢键，壳聚糖季铵盐与丙烯酸之间又存在静电作用，同时壳聚糖季铵盐的多羟基和氨基可提高水凝胶的粘性，故壳聚糖季铵盐的加入不仅可以适当增强网络间的交联密度和强度，而且可以带来新的优异性能。

发明内容

本发明在于解决丙烯酸-Fe³⁺水凝胶的强度低、韧性低、粘性低的缺点。本发明的制备方法简单，所制得的水凝胶可以同时提高拉伸强度、韧性和粘性。

为实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种利用壳聚糖季铵盐增粘增韧导电水凝胶的制备方法，以包括如下质量分数的组分为原料制备而成：壳聚糖季铵盐（CS）0%~4.5%，丙烯酸（AA）13.5%~25%，氯化铁（FeCl₃）水溶液0%~12.5%，交联剂2.5%，水（60%~67.5%），所述的交联剂为过硫酸钾（KPS），浓度为10 g/L~50 g/L;所述的氯化铁（FeCl₃）浓度为0.05~0.2mol/L。

有益效果：

本发明提供一种壳聚糖季铵盐增粘增韧导电水凝胶的制备方法，以丙烯酸-Fe³⁺水凝胶作为基础，向体系中添加壳聚糖季铵盐，由于壳聚糖季铵盐与Fe³⁺有络合作用，适当增加了体系交联点，通过Fe³⁺作为中间体，将三者紧密连接在一起，从而提升了拉伸强度和韧性，由于壳聚糖季铵盐的加入，有效提高了水凝胶的粘性。本发明的制备方法工艺简单，效率高，原料来源丰富。本发明制备丙烯酸- Fe³⁺-壳聚糖水凝胶的力学性能明显高于丙烯酸-Fe³⁺水凝胶，其拉伸强度最高可达到860KPa，提高159%，断裂伸长率最高可达1850%，提高37%，剥离力最高可达到110N/m, 提高233%。电导率最高达到11.7ms/cm,本发明是一种制备强韧导电粘性水凝胶的新方法，促进了水凝胶的应用领域的拓宽。

具体实施方式

实施例1：