[发明专利]一种芳纶纳米纤维强韧化水凝胶及其制备方法

权利要求书

1.一种芳纶纳米纤维强韧化水凝胶，其特征在于，包含芳纶纳米纤维和交联聚合物，并且至少部分所述芳纶纳米纤维与所述交联聚合物通过共价键连接；

所述芳纶纳米纤维为对位芳纶纳米纤维，平均直径为10~500 nm，长径比为2000~4000；所述芳纶纳米纤维的含量为0.01~0.35 wt%；所述交联聚合物的含量为15~30 wt%；所述交联聚合物包含衍生自选自（甲基）丙烯酰胺类单体和（甲基）丙烯酸类单体中的一种或多种单体的结构单元；

所述的芳纶纳米纤维强韧化水凝胶的拉伸强度为20 kPa以上；断裂能为70 J/m²以上；疲劳阈值为3 J/m²以上。

2.根据权利要求1所述的芳纶纳米纤维强韧化水凝胶，其特征在于，所述交联聚合物由包含单体和交联剂的原料组合物聚合形成，所述单体为选自（甲基）丙烯酰胺类单体和（甲基）丙烯酸类中的一种或多种；所述单体与所述交联剂的重量比为100：（0.4~1）。

3.根据权利要求2所述的芳纶纳米纤维强韧化水凝胶，其特征在于，所述聚合为光引发聚合。

4.根据权利要求1~3中任一项所述的芳纶纳米纤维强韧化水凝胶的制备方法，其特征在于，包括对水凝胶前体组合物进行光照射的步骤；

其中所述水凝胶前体组合物包括所述芳纶纳米纤维、单体、交联剂和水溶性的光引发剂。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，将所述水凝胶前体组合物浇注入模具中，然后进行所述光照射。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在对所述水凝胶前体组合物进行3D打印的同时进行所述光照射。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述光照射通过平面微立体光刻技术进行。

8. 根据权利要求4~7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述光照射利用波长365~405 nm的光进行。

9.根据权利要求4~7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述单体与所述交联剂的重量比为100：（0.4~1）；所述单体和交联剂的总重量与所述水溶性的光引发剂的重量之比为（15~25）:1。

10.根据权利要求4~7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述单体为选自（甲基）丙烯酰胺类单体和（甲基）丙烯酸类单体中的一种或多种；所述水溶性的光引发剂为水溶性的TPO。

11.根据权利要求4~7中任一项所述的制备方法，其特征在于，还包括制备所述水凝胶前体组合物，其包括以下步骤：

将芳纶纳米纤维与水混合，并搅拌，得到芳纶纳米纤维的水分散液；

将单体、交联剂和水溶性的光引发剂混合，得到单体混合物；

将所述芳纶纳米纤维的水分散液与所述单体混合物混合，得到所述水凝胶前体组合物。

12.通过权利要求4~11中任一项所述的制备方法得到的光固化型芳纶纳米纤维强韧化水凝胶。