[发明专利]机械力诱导化学发光丙烯酰胺-海藻酸钠双网络水凝胶薄膜及制备方法

说明书

本发明公开了机械力诱导化学发光丙烯酰胺‑海藻酸钠双网络水凝胶薄膜及制备方法，其方法为：1)将丙烯酰胺、海藻酸钠和过硫酸铵加入容器中，加入去离子水，搅拌至完全溶解；加入化合物6和13的二甲基亚砜溶液，搅匀，脱气，得到混合物1；2)将硫酸钙和N，N，N'，N'‑四甲基乙二胺分散到去离子水中，得到悬浊液；将盛有混合物1的容器移入手套箱中；在氮气或氩气的氛围，将所述悬浊液加入到所述盛有混合物1的容器中，搅拌至分散均匀得混合物2，将混合物2转移至模具中，加热，得到机械力诱导化学发光丙烯酰胺‑海藻酸钠双网络水凝胶薄膜；本发明的双网络水凝胶薄膜，发光强度高，薄膜在断裂过程中的能量转移效率和发光强度高。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种机械力诱导化学发光丙烯酰胺-海藻酸钠双网络水凝胶薄膜及制备方法

背景技术

高分子水凝胶是一类重要的功能性软材料，其具有与生物组织相似的“软、湿态”等特性，因而在食品、仿生驱动器、医疗保健(如组织工程)等领域有着广泛的应用。在水凝胶的设计和应用过程中，其机械强度和耐损伤性是需重点考查的因素。在分子水平上对于水凝胶材料力学性能的表征和变形损伤过程的研究是提高其品质的基础，也是实际应用的需要，这方面的研究也一直是高分子化学家和材料学家关注的重要问题。已有的研究表明，高分子材料损伤与机械强度的变化源于机械能的传导和化学键的断裂，损伤行为与材料微结构和化学效应密切相关，并与应力累积过程相对应。对于脆性材料及组分单一的高分子弹性体，研究其疲劳损伤的一个重要参数是断裂能，即裂纹扩展所需能量，损伤机理研究相对容易。而在更为复杂的软材料体系中，特别是含有大量水分子的水凝胶中，其机械能传导机制复杂、转化效率低，对其内部的缺陷和多样的形变模式(如溶胀、拉伸等)下的应力分布与演变、损伤机理的研究还有待深入。研究者们利用有限元分析、本构模型等对水凝胶网络的力学问题开展了很多理论研究，而要在更细观层面上揭示特定的水凝胶网络的力学行为，还需在实验上依赖新型水凝胶材料的设计和高灵敏应力探针的应用。

1,2-二氧环丁烷这一具有机械力诱导化学发光性能的力色团，现在已经应用于其它的弹性体，可以用于在分子水平上探测材料的力学性质和损伤，但是水凝胶由于机械-化学转化效率低，如何实现其低力阈值下的高效发光具有挑战。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种机械力诱导化学发光丙烯酰胺-海藻酸钠双网络水凝胶薄膜。

本发明的第二个目的是提供第二种机械力诱导化学发光丙烯酰胺-海藻酸钠双网络水凝胶薄膜的制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

机械力诱导化学发光丙烯酰胺-海藻酸钠双网络水凝胶薄膜的制备方法，包括如下步骤：

1)将丙烯酰胺、海藻酸钠和过硫酸铵加入容器中，加入去离子水，搅拌至完全溶解；加入化合物6和化合物13的二甲基亚砜溶液，搅拌至混合均匀，脱气，得到混合物1；所述丙烯酰胺、海藻酸钠、过硫酸铵、去离子水、化合物6和化合物13的质量比为：(70-75):(8-10):1:(250-300):(10-15):(5-8)；

2)将硫酸钙和N，N，N'，N'-四甲基乙二胺分散到去离子水中，得到悬浊液；将步骤1)获得的盛有混合物1的容器移入手套箱中；在氮气或氩气的氛围，将所述悬浊液加入到所述盛有混合物1的容器中，搅拌至分散均匀得混合物2，将混合物2转移至模具中，45-55℃加热2.5-4h，得到机械力诱导化学发光丙烯酰胺-海藻酸钠双网络水凝胶薄膜；所述硫酸钙、N，N，N'，N'-四甲基乙二胺、本步骤的去离子水与步骤1)所述的过硫酸铵的质量比为：(1.8-3.6):(0.6-1.0):(80-120):1；

所述化合物6结构式如式6所示：

所述化合物13结构式如式13所示：