[发明专利]一种温敏性导电水凝胶的制备方法

说明书

本发明提供一种了温敏性导电水凝胶的制备方法，步骤包括：制备N‑(4‑氨苯基)丙烯酰胺；制备纤维素多孔纳米纤维；利用纤维素多孔纳米纤维和N‑(4‑氨苯基)丙烯酰胺制备纤维素多孔纳米纤维接枝聚(N‑异丙基丙烯酰胺‑co‑N‑(4‑氨苯基)丙烯酰胺)水凝胶；将纤维素多孔纳米纤维接枝聚(N‑异丙基丙烯酰胺‑co‑N‑(4‑氨苯基)丙烯酰胺)水凝胶与吡咯进行反应，得到纤维素多孔纳米纤维接枝聚(N‑异丙基丙烯酰胺‑co‑N‑(4‑氨苯基)丙烯酰胺)接枝聚吡咯水凝胶，即所述的温敏性导电水凝胶。本发明的优点在于：本发明制备的导电水凝胶制备工艺稳定、易于操作、设备依赖低、无污染等特点，适合于工业化大规模生产，有望成为理想的柔性超级电容器电极材料。

技术领域

本发明涉及一种温敏性导电水凝胶的制备方法，属于功能高分子材料和电化学领域。

背景技术

水凝胶是一种在水中能溶胀但不溶解的聚合物凝胶。目前水凝胶主要分为传统水凝胶和智能型水凝胶。智能型水凝胶因具有良好的生物相容性，且对外界环境如温度、pH、盐浓度、磁场和电场等具有刺激响应，被广泛应用于药物控制释放、固定化酶、基因传递等领域。

具有共轭体系且经化学或电化学掺杂后具有导电性的聚合物为导电聚合物，将导电聚合物制备成水凝胶状使其具有水凝胶独特的理化性质且具有导电高分子的电学性质，成为材料领域研究的热点。导电聚合物水凝胶可以应用于导电涂层、驱动器、传感器、化学阀、能源科学、生物医学工程等诸多领域。目前制备导电水凝胶通常是将导电相如金属纳米粒子、离子液体、碳纳米管、石墨烯和导电高分子等材料引入水凝胶三维网络中，制备导电水凝胶材料。例如，Tang等人利用原位聚合物制备了互穿网络结构聚苯胺-聚丙烯酸导电水凝胶，首先通过自由基聚合制备聚丙烯酸水凝胶，将苯胺单体浸泡在聚丙烯酸水凝胶溶液中，通过引发苯胺单体聚合得到聚苯胺，最终得到聚苯胺和聚丙烯酸互穿网络结构(TangQ,et al.,Two-steps synthesis ofapoly(acrylate-aniline)conducting hydrogelwith an interpenetrated network structure,Carbohyd.Polym.2007,67,332)。Dai等人制备了一种三网络结构水凝胶。首先通过自由基聚合制备聚丙烯酸水凝胶，后将单体丙烯酸浸泡在聚丙烯酸水凝胶中，聚合得到双网络聚丙烯酸水凝胶，最后将双网络水凝胶浸泡在EDOT和NaPSS混合液中，氧化聚合得到聚丙烯酸-PDOT-PSS三网络水凝胶(Dai T,et al.,Conduction hydrogels with enhancedmechanical strength,Polymer,2009,50,5236)。

聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAm)是一种典型的温敏性水凝胶，PNIPAm具有一个低临界相转变温度(LCST，约32℃)，温度低于该温度时，PNIPAm高度溶胀，而高于该温度时，水凝胶会剧烈收缩，溶胀程度突然减小。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种温敏性导电水凝胶的制备方法。

一种温敏性导电水凝胶的制备方法，其包括如下步骤：

S1、将二氯甲烷加入三口烧瓶中，加入对苯二胺和三乙胺，在氮气的保护下，溶解后，滴加入丙烯酰氯，在0～2℃下进行反应，得到N-(4-氨苯基)丙烯酰胺；

S2、将三醋酸纤维素和聚氨酯加入N,N-二甲基甲酰胺和丙酮的混合溶剂中，溶解后，得到纤维素/聚氨酯溶液；

S3、将纳米二氧化硅加入丙酮中，分散均匀后，得到纳米二氧化硅分散液；

S4、将所述纤维素/聚氨酯溶液和纳米二氧化硅分散液混匀得到混合液，将所述混合液在-40～-20℃下进行淬冷处理后，用蒸馏水除去N,N-二甲基甲酰胺和丙酮，然后进行冷冻干燥，得到三醋酸纤维素/聚氨酯/SiO₂复合纳米纤维；