[发明专利]一种3D打印水凝胶的制备方法及制备的水凝胶应用

权利要求书

1.一种3D打印水凝胶的制备方法，其特征在于，包括：

获得含有纳米黏土的凝胶预聚液，3D打印，聚合，得到3D打印水凝胶。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

获得含有纳米黏土的凝胶预聚液，3D打印，聚合I，获得的水凝胶置于含有导电聚合物单体的溶液中，聚合II，得到所述3D打印水凝胶。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述凝胶预聚液中包括：丙烯酰胺，响应性单体和纳米黏土。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述凝胶预聚液中丙烯酰胺的浓度为1～3mol/L；

所述凝胶预聚液中响应性单体的浓度为0.5～2mol/L；

所述凝胶预聚液中纳米黏土的浓度为2～12wt/vol％；

优选地，所述响应性单体包括温度响应性单体、pH响应性单体中的至少一种；

所述温度响应性单体选自N-异丙基丙烯酰胺、N-丙烯酰氯甘氨酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、N-乙烯基己内酰胺中的至少一种；

所述pH响应性单体选自丙烯酸、丁烯酸、戊烯酸、己烯酸、庚烯酸、辛烯酸、壬烯酸、癸烯酸、3-苯基-2-丙烯酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、2-甲基-4-己烯酸中的至少一种；

优选地，所述凝胶预聚液中还包括交联剂和光引发剂；

所述凝胶预聚液中交联剂的浓度为0.001～0.01wt/vol％；

所述凝胶预聚液中光引发剂的浓度为0.001～0.01wt/vol％。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述交联剂选自N,N-亚甲基双丙烯酰胺、二丙烯酸酯聚乙二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯或(甲基)丙烯酸乙烯氧基聚乙二醇酯中的至少一种；

所述光引发剂选自水溶性光引发剂中的至少一种；

所述水溶性光引发剂包括(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、1-羟环己基苯酮、1,1’-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮、2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、2-羟基-2-甲基苯丙酮中的至少一种。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述纳米黏土选自硅酸镁锂、硅酸镁铝、水性膨润土中的至少一种。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述导电聚合物单体选自苯胺、间苯二胺、邻苯二胺、吡咯中的至少一种；优选地，所述聚合I的条件为：5～50W功率下光照60～240秒；

优选地，所述含有导电聚合物单体的溶液中导电聚合物单体的浓度为0.01～2mol/L；

优选地，所述聚合II的条件为：在引发剂的存在下，氧化聚合2～24h。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)将响应性单体、丙烯酰胺以及纳米黏土溶于水中，得到混合溶液；将光引发剂与交联剂加入混合液中搅拌10～30分钟，混合均匀得到凝胶预聚液；

预聚液中各物质含量如下：

(2)将上述凝胶预聚液通过3D打印机打印得到预设结构的凝胶，采用蓝光或者紫外光固化，5～50W功率下光照60～240秒，得到纳米黏土增强的水凝胶；

(3)将上述凝胶浸泡于导电聚合物单体溶液1～10小时，然后浸泡在0.5～3mol/L的过硫酸铵溶液中，氧化聚合2～24h，得到所述3D打印水凝胶。

9.一种传感器，其特征在于，包含根据权利要求1至8任一项所述的方法制备得到的3D打印水凝胶中的至少一种。

10.一种可穿戴器件，其特征在于，包含根据权利要求1至8任一项所述的方法制备得到的3D打印水凝胶和/或权利要求9所述的传感器。