[发明专利]一种淀粉基功能型可降解导电水凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种淀粉基功能型可降解导电水凝胶的制备方法，其具体过程为：将羧甲基纤维素钠于室温均匀分散在水中，再加入吡咯单体，于0℃混合得到物料A；将支链淀粉和N‑异丙基丙烯酰胺混合，再分散在水中得到物料B；将氯化钠溶解在水中得到物料C；将交联剂聚乙二醇二丙烯酸酯、引发剂过硫酸钾溶解在水中得到物料D；将物料A、物料B、物料C和物料D混合均匀得到物料E；将物料E置于聚四氟乙烯模具中，于80~100℃加热，再于0~8℃冷冻，最终得到目标产物淀粉基功能型可降解导电水凝胶。本发明制备的淀粉基功能型可降解导电水凝胶材料的拉伸性能和导电性能均较为良好，且具有功能性和可降解性。

技术领域

本发明属于功能型导电水凝胶材料的制备技术领域，具体涉及一种淀粉基功能型可降解导电水凝胶的制备方法。

背景技术

随着人工智能的发展，仿生功能高分子材料受到了人们的广泛关注，尤其是综合性能优异的功能型高分子水凝胶材料的设计和应用，在最近几十年已成为一个非常热门的研究领域。目前市场上可用的功能水凝胶大多是使用合成聚合物进行制备，因为这类水凝胶具有优异的机械性能，但是这类水凝胶也存在环保性差、不可再生和降解困难等问题。多糖基水凝胶具有来源丰富、成本低、可再生、生物相容性高、可降解等优点，已成为绿色和可穿戴传感器领域备受关注的高分子材料。

目前，淀粉基水凝胶的发展均向功能化水凝胶的制备、应用等方面转变，例如张洪珊等以羟乙基淀粉为原料，通过改性合成叔氨基pH敏感淀粉衍生物，并以此为原料合成一系列叔氨基淀粉基pH敏感水凝胶。缪铭等人以来源于生物合成的淀粉粒子或天然可溶性植物淀粉为原料，利用糖基转移酶的转苷扩链-糖链缠结反应，获得空间网状结构的智能化水凝胶，对酶促响应不可逆、pH响应可逆。但是仍存在淀粉分子与其它功能性材料结合难，得到的水凝胶自修复效率低、力学性能差等问题，限制了其在水凝胶领域的应用。为了实现淀粉基水凝胶在可穿戴领域的应用，可以对淀粉链上大量的羟基进行化学/物理改性来增强淀粉的各方面性能，同时保留淀粉的可生物降解性能。

在与淀粉相互交联的功能型高分子材料中，N-异丙基丙烯酰胺是一种使用广泛的刺激响应性功能材料，可以迅速响应周围环境的变化，同时在自然条件下，可以进行物理降解、化学降解和生物降解。除此之外，导电高分子材料因其能提升淀粉基水凝胶的导电性能而受到研究者的青睐，其中聚吡咯是一种常见的导电聚合物，通过将其与羧甲基纤维素钠结合，可以增强聚吡咯在体系中的分散度，有助于在淀粉基水凝胶中构成均匀的导电网络从而增强水凝胶的导电性。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种工艺简单且成本低廉的淀粉基功能型可降解导电水凝胶的制备方法，该导电水凝胶以淀粉和N-异丙基丙烯酰胺为骨架材料，利用羧甲基纤维素钠修饰的聚吡咯和NaCl协同导电，将过硫酸钾和聚乙二醇二丙烯酸酯分别作为水凝胶的引发剂和交联剂，在室温下搅拌对物料进行分散，在高温下对材料进行加热，在低温下进行冷却得到水凝胶。本发明制备的淀粉基功能型可降解导电水凝胶材料的拉伸性能和导电性能均较为良好，且具有功能性和可降解性。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种淀粉基功能型可降解导电水凝胶的制备方法，其特征在于具体过程为：

步骤S1：将羧甲基纤维素钠于室温均匀分散在水中，再加入吡咯单体，于0℃搅拌分散均匀得到物料A；

步骤S2：将支链淀粉和N-异丙基丙烯酰胺混合搅拌2h，再均匀分散在水中得到物料B；将氯化钠溶解在水中得到物料C；

步骤S3：将交联剂聚乙二醇二丙烯酸酯、引发剂过硫酸钾于室温溶解在水中得到物料D；

步骤S4：将物料A、物料B、物料C和物料D于室温搅拌混合均匀得到物料E；

步骤S5：将物料E置于聚四氟乙烯模具中，于80~100℃加热10~20min，再于0~8℃冷冻6~8h，最终得到目标产物淀粉基功能型可降解导电水凝胶。