[发明专利]兼具疏水性与高回弹性的离子凝胶及其制备方法及应用

说明书

本发明公开了兼具疏水性与高回弹性的离子凝胶，包括聚硫醚交联网络聚合物和疏水的离子液体；聚硫醚交联网络聚合物包括碳醚键、硫醚键和疏水的烷基链段，离子凝胶包括摩尔份数为5份的二乙烯基醚、摩尔份数为3.5～4.5份的二元硫醇、摩尔份数为0.33～1.0份的多元硫醇、摩尔份数为0.1～5份的离子液体与摩尔份数为0.05～0.2份的光引发剂混合，经紫外光光照聚合1～10min聚合反应而得。本发明解决了线性聚合物缺乏空间三维结构，在形变恢复过程中聚合物链链间相互作用较弱，恢复形变存在大的迟滞，该类离子凝胶存在回弹性差的问题，同时还解决了现有的离子液体与聚合物骨架的相容性差的技术问题。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，特别是涉及兼具疏水性与高回弹性的离子凝胶及其制备方法及应用。

背景技术

离子凝胶由聚合物骨架及均匀分散在骨架内的可解离的盐类电解质两部分构成。离子液体作为一种室温熔融盐，常作为离子凝胶的盐类电解质。兼备柔性与离子导电性的离子凝胶在柔性电子皮肤、可穿戴等领域具有广泛的潜在应用。但常见的离子凝胶大多存在各种不同的缺陷，如水凝胶型的离子凝胶存在水介质挥发的问题，离子凝胶中的聚合物骨架粘滞性大，在交变应力下存在严重的滞后，或者凝胶中的聚合物或离子液体受空气湿度影响显著等均会影响离子凝胶在长期应用过程中的稳定性、可靠性。

具体的，常见的离子凝胶制备方式有两种，一种是将极性聚合物与电解质溶解在良溶剂中，通过溶剂挥发制备；另一种是通过将离子液体预先分散在聚合物的单体中，在交联聚合过程中，将离子液体束缚在聚合物网络中制备。对于前者，由于线性聚合物缺乏空间三维结构，在形变恢复过程中聚合物链链间相互作用较弱，恢复形变存在大的迟滞，因此该类离子凝胶存在回弹性差的弊端。对于后者，关注离子液体与聚合物骨架的相容性非常关键。一般离子液体的极性强，需要选择一种或多种含极性单元的单体才可获得与离子液体良好的相容性。

因此，本领域技术人员致力于开发兼具疏水性与高回弹性的离子凝胶及其制备方法及应用。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明公开了兼具疏水性与高回弹性的离子凝胶及其制备方法及应用，所要解决的技术问题是提供一种兼具疏水性与高回弹性的离子凝胶及其制备方法及应用。

为实现上述目的，本发明提供了一种包括聚硫醚交联网络聚合物和疏水的离子液体；所述聚硫醚交联网络聚合物包括碳醚键、硫醚键和疏水的烷基链段。

优选的，所述聚硫醚交联网络聚合物骨架交联点之间链段的结构式为：

其中，a、b分别表示该段在聚合物骨架中的占比，a、b分别为0到1的任意数值，且a与b之和为1。

优选的，所述离子凝胶包括摩尔份数为5份的二乙烯基醚、摩尔份数为3.5～4.5份的二元硫醇、摩尔份数为0.33～1.0份的多元硫醇、摩尔份数为0.1～5份的离子液体与摩尔份数为0.05～0.2份的光引发剂混合，经紫外光光照聚合1～10min聚合反应而得。

本发明还提供了兼具疏水性与高回弹性的离子凝胶的制备方法，包括如下步骤：

将摩尔份数为5份的二乙烯基醚、摩尔份数为3.5～4.5份的二元硫醇、摩尔份数为0.33～1.0份的多元硫醇、摩尔份数为0.1～5份的离子液体与摩尔份数为0.05～0.2份的光引发剂混合，经紫外光光照聚合1～10min，聚合反应即得；

所述二乙烯基醚、所述二元硫醇和所述多元硫醇的总用量计为单体总量；所述二乙烯基醚和所述二元硫醇均具有碳醚键和烷基链段，乙烯基与巯基点击化学反应生成硫醚键。

在以上的聚合反应中，所述紫外光的波长区间为350～400nm，所述醚键中氧原子、硫原子与离子液体中阳离子形成离子-偶极作用，所述二乙烯基醚的双键与巯基的摩尔比和所述二元硫醇的双键与巯基的摩尔比均为1：1。