[发明专利]一种抗冻、高导电纤维素基离子弹性体的制备方法

说明书

本发明公开了一种抗冻、高导电纤维素基离子弹性体的制备方法，第一步：将氯化胆碱、单体A、纤维素按照一定比例于70～130℃反应0.5～5h制备反应型低共熔溶剂。第二步：向反应型低共熔溶剂中加入一定质量的光引发剂、氧化剂和交联剂于70～130℃反应5～30min后，加入一定量的单体B于25～50℃反应0.15～4min，最后将反应液倒入模具中紫外光固化5～60min得到抗冻、高导电纤维素基离子弹性体。通过本方法可以简单、高效制备性能优异的抗冻、高导电纤维素基离子弹性体，且得到的弹性体在柔性自供能可穿戴应变传感器领域具有巨大的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种抗冻、高导电纤维素基离子弹性体及其制备方法。

技术背景

随着世界人口的扩大，全球对能源、化学品和聚合物材料的需求持续增加。然而大多数化学品和聚合物材料都来源于化石资源，使用大量的化石资源制备化学品、聚合物材料等导致了能源短缺和环境问题的出现。因此聚焦于可再生生物质的可持续聚合物材料研究可以减少对化石资源的依赖，缓解环境问题，其中纤维素是世界上产量最大的生物质资源，具有来源广泛、价格低廉、可再生等优点，在石油替代材料中是最有潜力的可再生资源。

近年来，导电聚合物材料因其导电率高、结构可控性、电学和光学性能良好等优点引起科研工作者的兴趣并将其应用于各个领域，并且逐渐向工业应用方向发展。常见的导电聚合物材料主要有聚苯胺(PANI)、聚噻吩(PTh)、聚吡咯(PPy)及其衍生物。通过化学氧化合成法在反应溶剂中加入一定量的单体(苯胺、噻吩或者吡咯)，氧化剂和其它复合物质，在氧化剂和掺杂剂的作用下，单体发生聚合反应，从而与复合物质形成聚合物导电复合材料。此外，制备的聚合物导电复合材料不仅可以保留单个组件的功能以及其它功能材料集成时的协同效应，还能赋予材料新的性能，极大地提高了复合材料的导电性和应用范围。

纤维素具有良好的机械性能、柔韧性、亲水性以及化学和温度稳定性，已经被广泛应用于各个领域，基于纤维素材料多孔和富含羟基的特性，纤维素材料可以和导电聚合物材料实现有效连接。将纤维素作为模板，制备的聚合物导电复合材料除了具有基于导电聚合物材料的环境稳定性、高导电率外，还具有纤维材料的热稳定性、机械强度、柔韧和可弯曲性，在柔性可穿戴设备中具有较大的应用价值，同时设备具有能耗低、响应快、灵敏度高等优点。因此，通过制备抗冻、高导电纤维素基离子弹性体，可以缓解由传统石油基制备导电聚合物材料引起的环境污染，对进一步扩大纤维素的应用范围、提升纤维素的利用价值以及推动柔性电子器件的进一步发展具有重要意义。

发明内容

发明目的：本发明的目的之一是提供了一种抗冻、高导电纤维素基离子弹性体，该离子弹性体具有优异的抗冻性能和导电性能，可应用于柔性自供能可穿戴传感器用于监测人类运动的监测，且具有能在恶劣环境下工作的潜力，从而进一步提高纤维素的附加值，扩大其应用范围；本发明的目的之二是提供一种抗冻、高导电纤维素基离子弹性体的制备方法，具有绿色、便捷、高效和低成本的特点。

技术方案：本发明所述的抗冻、高导电纤维素基离子弹性体，其结构通式如下所示：

其中，R为纤维素的特征官能团，其为H、-CH₂CH₃、-COCH₃、-CH₂CH₂OH、-CH₂CH₂CH₂OH中的任一种。

本发明还提供了一种抗冻、高导电纤维素基离子弹性体的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氯化胆碱、单体A、纤维素按一定比例于70～130℃反应0.5～5h制备反应型低共熔溶剂；