[发明专利]一种纤维素-多巴胺-聚合物复合材料的自愈合水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种纤维素‑多巴胺‑聚合物复合材料的自愈合水凝胶及其制备方法和应用。本发明制备方法包括：1)配制纤维素溶液；2)加热条件下，将环氧氯丙烷溶于纤维素溶液中，反应，得到第一混合溶液；3)冷却，将多巴胺溶于第一混合液中，得到第二混合液；4)冰水浴条件下，将聚合物单体加入第二混合溶液中，再加入引发剂、双交联剂和催化剂，得到第三混合溶液；5)第三混合溶液成型，即得。本发明还公开了所述自愈合水凝胶的应用。本发明纤维素‑多巴胺‑聚合物复合材料的自愈合水凝胶，具有原料来源广泛且具有生物降解性能；导电性能和机械性能良好；制备方法操作简单、反应时间较短、生物相容性和降解性。

技术领域

本发明涉及水凝胶技术领域。更具体地，涉及一种纤维素-多巴胺-聚合物复合材料的自愈合水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

传统的导电材料包含导电塑料和导电橡胶。导电塑料是将树脂和导电物质混合，用塑料的加工方式进行加工的功能型高分子材料。导电橡胶是将玻璃镀银、铝镀银、银等导电颗粒均匀分布在硅橡胶中，通过压力使导电颗粒接触，达到良好的导电效果。但是传统的导电材料不具备修复能力而不能循环使用。

因此，需要提供一种具备修复能力而能循环使用的导电材料。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种纤维素-多巴胺-聚合物复合材料的自愈合水凝胶，机械性能良好。

本发明的第二个目的在于提供一种纤维素-多巴胺-聚合物复合材料的自愈合水凝胶的制备方法，该制备方法操作简单、反应时间较短、原料来源广泛且具有生物降解性能。

本发明的第三个目的在于提供上述自愈合水凝胶在制备导电材料或电容器隔膜材料上的应用。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明提供了一种纤维素-多巴胺-聚合物复合材料的自愈合水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

1)配制纤维素溶液；

2)加热条件下，将环氧氯丙烷溶于纤维素溶液中，反应，得到第一混合溶液；

3)冷却，将多巴胺溶于第一混合液中，得到第二混合液；

4)冰水浴条件下，将聚合物单体加入第二混合溶液中，再加入引发剂、双交联剂和催化剂，得到第三混合溶液；

5)第三混合溶液成型，得到纤维素-多巴胺-聚合物复合材料的自愈合水凝胶。

进一步，所述纤维素溶液中溶剂为碱、尿素和蒸馏水配制成碱脲溶液；具体方法为：将纤维素溶解预冷的碱脲溶液，搅拌，使得纤维素完全溶解后冷冻，然后在室温下搅拌溶解，得到分散更加均匀的纤维素溶液；其中，所述的碱为氢氧化钠或氢氧化钾；所述碱、尿素和蒸馏水的质量比为5～10： 10～15：75～85，优选的为7：12：81；所述纤维素与碱脲溶液的质量比为1： 10～500；所述预冷的温度为-10℃至-15℃，优选-12℃；所述冷冻的温度为-25 至-15℃，优选-20℃；所述冷冻的时间为10～15h，优选12h。

进一步，所述纤维素与聚合物单体的质量比为1:0.1～1.5；所述纤维素与多巴胺的质量比为1：0.05～0.5。

进一步，所述纤维素包括但不限于棉短绒、玉米芯、羧甲基纤维素和羟乙基纤维素；优选地，所述纤维素为玉米芯。

进一步，所述聚合物单体为羧基苯硼酸、羟甲基苯硼酸、乙烯吡咯烷酮、乙烯醇和丙烯酰胺；优选地，所述聚合物单体为丙烯酰胺。第二混合液中的聚合物单体通过引发剂作用得到结构稳定的纤维素-多巴胺-聚合物复合材料的自愈合水凝胶。

进一步，所述纤维素与双交联剂的质量比为1：0.01～0.2，所述纤维素与催化剂的质量比为1：0.001～0.01，所述引发剂与聚合物单体的质量比为 1:1～50。