[发明专利]具有可降解和形状记忆效应的离子凝胶的制备方法及应用

说明书

本发明涉及可降解形状记忆离子凝胶技术领域，公开了一种具有可降解和形状记忆效应的离子凝胶的制备方法及应用。制备方法包括以下步骤：由己内酯和六臂聚乙二醇采用开环聚合法制备六臂聚乙二醇‑聚乙内酯；由六臂聚乙二醇‑聚乙内酯、三乙胺和丙烯酰氯进行聚合反应，制备六臂聚乙二醇聚‑聚己内酯‑丙烯酸酯；六臂聚乙二醇聚‑聚己内酯‑丙烯酸酯、引发剂和离子液体溶于溶剂中，得到离子凝胶前驱液；将前驱液注射到模具中进行光交联反应，得到可降解和形状记忆效应的离子凝胶。本发明的离子凝胶能实现其从初始形状通过外力变形并固定转变成稳定的临时形状，并且能够在外界刺激下再次回复到初始形状这一形状变化的过程。

技术领域

本发明涉及可降解形状记忆离子凝胶技术领域，具体涉及一种具有可降解和形状记忆效应的离子凝胶的制备方法及应用。

背景技术

柔性可穿戴电子器件因为其在医疗保健、机器人等领域的应用受到人们的广泛关注。随着应用范围的拓展，对柔性可穿戴电子器件的功能要求愈加完善。

由于人体具有不同的三维(3D)几何特征，柔性可穿戴电子器件能够紧密贴合在监测的部位对于信号的准确性和长期收集十分重要。然而现在大部分柔性可穿戴电子器件的形状不能随意更改，可穿戴电子器件与人体监测部位的随行贴合效果不好。此外，大多数柔性可穿戴电子器是由不可降解的聚合物或其他材料制成的，由此产生的电子废物给环境造成了危害，降低土壤中微生物群落的多样性，导致一些生物体功能紊乱和疾病，进而威胁人类的健康。通过使用可降解的聚合物材料可减轻电子废物的对环境污染的风险，然而一些可降解聚合物材料如聚己内酯(PCL)、聚乳酸(PLA)属于半结晶聚合物，在常温条件下缺乏适合的可拉伸性能，此缺点限制了其在柔性可穿戴应变传感器上的应用，尤其是在监测一些人体可能产生大应变的活动部位。

因此，如何将这些缺乏弹性性能的可降解聚合物转化为类似弹性体的材料，是发展绿色可穿戴电子器件的关键。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有可降解和形状记忆效应的离子凝胶的制备方法及应用，离子凝胶能实现其从初始形状通过外力变形并固定转变成稳定的临时形状，并且能够在外界刺激下再次回复到初始形状这一形状变化的过程，柔性可穿戴电子器件可以利用此功能可通过形状变形实现与人体相关部位的自适应效果。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

具有可降解和形状记忆效应的离子凝胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，由己内酯和六臂聚乙二醇采用开环聚合法制备六臂聚乙二醇-聚乙内酯；

步骤2，由六臂聚乙二醇-聚乙内酯、三乙胺和丙烯酰氯进行聚合反应，制备六臂聚乙二醇聚-聚己内酯-丙烯酸酯；

步骤3，六臂聚乙二醇聚-聚己内酯-丙烯酸酯、引发剂和离子液体溶于溶剂中，得到离子凝胶前驱液；其中六臂聚乙二醇聚-聚己内酯-丙烯酸酯、引发剂和离子液体质量比为1:(0.03～0.05):(0.5～2)；

步骤4，将离子凝胶前驱液注射到模具中进行光交联反应，得到可降解和形状记忆效应的离子凝胶。

优选的，步骤1具体为：

将己内酯、六臂聚乙二醇和辛酸亚锡在氮气氛围下加入反应容器，抽真空后加热至130～150℃反应3～5h，再将二氯甲烷加入反应容器中，得到第一溶液；对第一溶液进行浓缩、沉淀后过滤，干燥后得到六臂聚乙二醇-聚己内酯；其中，己内酯和六臂聚乙二醇的质量比为2:1，辛酸亚锡的添加量为己内酯和六臂聚乙二醇总质量的0.5-1.5％。

优选的，步骤2具体为：