一种双网络多功能凝胶及其制备方法

摘要

本发明公开了一种双网络多功能凝胶及其制备方法，涉及高分子材料领域，特别涉及一种具有温度响应性、pH响应性、导电性的高力学强度凝胶及其制备方法。可由下述方法制得：以丙烯酸改性甘氨酸获得乙烯基甘氨酸，再与胆碱通过中和反应，制备乙烯基胆碱-甘氨酸离子液体单体，通过自由基聚合，以N，N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为交联剂，过硫酸钾(KPS)为引发剂，制备聚离子液体凝胶，作为第一凝胶网络；以温敏材料N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)和pH响应材料丙烯酸(AAc)作为第二凝胶网络的反应单体，以N，N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为交联剂，过硫酸钾(KPS)为引发剂，与聚离子液体第一凝胶网络共同形成双网络凝胶，该凝胶具备温度响应性、pH响应性、导电性、高力学性能等多种功能，具有广阔的应用前景。

主权项

一种双网络多功能凝胶，其特征在于所述凝胶具有温度响应性，pH响应性、导电性、高强度力学性能，所述凝胶可由下述方法制得：(1)乙烯基甘氨酸(Gly‑AAc)的制备称取丙烯酸(AAc)，溶于10ml蒸馏水，加入N‑羟基琥珀酰亚胺(NHS)和1‑乙基‑3‑(3‑二甲胺丙基)碳二亚胺(EDC)，室温下磁力搅拌2h后，再加入甘氨酸(Gly)继续反应24h，AAc∶Gly∶EDC∶NHS＝5mol∶5mol∶5mol∶1mol，待反应结束后倒入过量乙醇，静置析出白色晶体，将产物离心分离，弃去上清液，取沉淀在烘箱内经50℃干燥，得到乙烯基甘氨酸(Gly‑AAc)；(2)乙烯基离子液体单体的制备分别称取乙烯基甘氨酸(Gly‑AAc)、胆碱(Ch)，各溶于5ml蒸馏水，Gly‑AAc∶Ch＝2mol∶1mol～1mol∶1mol，用恒压滴液漏斗将胆碱溶液缓慢滴加于乙烯基甘氨酸(Gly‑AAc)溶液中，在3℃～25℃下磁力搅拌反应48h，反应结束后60℃下旋蒸除水，然后将上述反应体系倒入过量乙醇，静置出现粘性固体物质，离心分离，将产物在50℃下干燥，以除去残留的乙醇和水，得到纯净的乙烯基胆碱‑甘氨酸离子液体单体(Ch‑Gly‑AAc)；(3)双网络多功能凝胶的制备称取乙烯基胆碱‑甘氨酸离子液体单体(Ch‑Gly‑AAc)和交联剂N，N‑亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)溶于10ml蒸馏水中，使Ch‑Gly‑AAc浓度为0.1mol/L～1.0mol/L，n(MBAA)/n(Ch‑Gly‑AAc)为1mol％～10mol％，室温下搅拌，通氮气15min，加入过硫酸钾(KPS)，使n(KPS)/n(Ch‑Gly‑AAc)为0.1mol％～0.5mol％，将反应液倒入玻璃模具，以胶头滴管滴入两滴2％N，N，N′，N′‑四甲基乙二胺(TEMED)，室温下反应24h，制得聚离子液体凝胶P(Ch‑Gly‑AAc)，将所得凝胶浸泡在蒸馏水中，每天换水，除去未反应小分子；称取N‑异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)单体、丙烯酸(AAc)单体，交联剂N，N‑亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)，溶于8mL蒸馏水，构成第二网络反应液，将干燥的聚离子液体凝胶P(Ch‑Gly‑AAc)在第二反应液中充分溶胀后，反应体系转移至冰水浴中，通氮气，加入2mL含有过硫酸钾(KPS)的水溶液，使NIPAAm和AAc的摩尔浓度为1mol/L～5mol/L，NIPAAm∶AAc＝95mol∶5mol、90mol∶10mol、80mol∶20mol、70mol∶30mol、60mol∶40mol、50mol∶50mol，n(MBAA)/n(NIPAAm+AAc)＝0mol％～1mol％，n(KPS)/n(NIPAAm+AAc)＝0.1mol％～0.5mol％，4h后将反应体系转移至25℃，用胶头滴管滴入两滴2％TEMED，反应24h后得到双网络凝胶，将所得凝胶浸泡在蒸馏水中，每天换水，除去未反应小分子。