[发明专利]一种无溶剂含氟丙烯酸酯离子导电弹性体及其制备方法

说明书

本发明涉及一种无溶剂含氟丙烯酸酯离子导电弹性体及其制备方法，所述弹性体以含聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯、丙烯酸六氟丁酯、电解质盐的原料，通过光引发聚合反应获得。本发明制备的无溶剂含氟丙烯酸酯离子导电弹性体具有高延展性和耐水性。

技术领域

本发明属于导电弹性体及其制备领域，特别涉及一种无溶剂含氟丙烯酸酯离子导电弹性体及其制备方法。

背景技术

随着物联网技术的飞速发展，具有机械柔韧性和非平面顺应性的可拉伸电子器件极大地扩展了传统刚性电子器件在传感、健康监测和软体机器人等领域的应用。作为可拉伸电子器件的核心组件，发展高性能的可拉伸导体具有重要的研究价值。

可拉伸离子导体，例如离子导电水凝胶或离子凝胶，是一类利用可定向移动的离子迁移实现导电功能的柔性导体材料，因为具有传统电子导体很难甚至无法实现的功能，如高延展性、高透明性和高离子电导率等，受到人们的广泛关注，已经成为了社会研究的热点。然而，水凝胶或离子凝胶通常对湿度较敏感，在高湿环境中容易吸湿溶胀，进而导致这类离子导体的形态、力学和电学等物理性质发生改变。因此发展一种耐水性的可拉伸离子导体具有重要的研究意义和应用价值。氟聚合物由于具有较强的电负性和较低的极化率，是一种理想的耐水性聚合物材料。但是，目前还没有一种兼具高延展性和耐水性的含氟丙烯酸酯离子导电弹性体。

CN 112421104 A公开了一种弹性体环氧树脂基全固态电解质及其制备方法和应用，此发明所制备的固态电解质的聚合物骨架主要有乙氧基链段组成，乙氧基链段中的氧原子很容易与水分子中的氢原子形成氢键。因此，在潮湿环境甚至是水环境中，难以能够抵抗水分子的进入，进而导致固态电解质的形态、力学和电学性能的发生改变。而本发明引入疏水性的丙烯酸六氟丁酯作为主单体，含有长乙氧基链(乙氧基数约等于9)的聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯作为共聚单体，利用光引发聚合制备了疏水性的离子导电弹性体，从而使得离子导电弹性体能够在潮湿环境中使用成为了可能。此外，本发明在具备高疏水性的同时，还具有十分优异的延展性，单轴拉伸应变超过6000％，远超过现有的固态电解质或离子导电弹性体。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无溶剂含氟丙烯酸酯离子导电弹性体及其制备方法，克服现有离子导电弹性体不耐潮湿环境以及不耐极端变形的缺陷。本发明利用双三氟甲磺酰亚胺锂作为电解质盐，聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯与丙烯酸六氟丁酯作为共聚单体，经光引发聚合制备了高延展性和耐水性的无溶剂含氟丙烯酸酯离子导电弹性体。

本发明的一种无溶剂含氟丙烯酸酯离子导电弹性体，所述弹性体以含聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯、丙烯酸六氟丁酯、电解质盐的原料，通过光引发聚合反应获得。

所述聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯与丙烯酸六氟丁酯的摩尔比为1:5-1:20；所述电解质盐为双三氟甲磺酰亚胺锂。

本发明的一种无溶剂含氟丙烯酸酯离子导电弹性体的制备方法，包括：

(1)将聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯单体与丙烯酸六氟丁酯单体混合，得到单体混合溶液，然后将电解质盐溶解在单体混合溶液中，得到预固化溶液；

(2)将光引发剂和预固化溶液混合，进行聚合反应，得到无溶剂含氟丙烯酸酯离子导电弹性体。

上述制备方法的优选方式如下：

所述步骤(1)中聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯与丙烯酸六氟丁酯的摩尔比为1:5-1:20；预固化溶液中电解质盐的浓度为0.5-2M。

所述步骤(1)中电解质盐为双三氟甲磺酰亚胺锂，为白色固体粉末。

所述步骤(1)中聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯单体与丙烯酸六氟丁酯单体通过搅拌混合，搅拌时间为5-10min，搅拌速度200-500r/min；单体均为液状单体。

所述步骤(1)中电解质盐溶解在单体混合溶液，其中溶解为超声溶解，超声时间为10-50min。