[发明专利]一种监测人体运动的偶氮基离子导电凝胶及制备方法

说明书

本发明公开了一种监测人体运动的偶氮基离子导电凝胶及制备方法，属于高分子功能材料及其应用技术领域。本发明以不同分子量的聚乙烯醇作为凝胶主要的聚合物网络结构，利用纤维素纳米纤维/纤维素纳米晶作为纳米填料，主链含不同烷基链长度的羟基偶氮苯充当功能单体，得到所述功能性偶氮基离子导电凝胶。本发明在离子导电凝胶基础上引入功能性偶氮基团，具有高拉伸性、高透明性、强韧性、高导电率、耐候性以及良好的光响应性。偶氮基离子导电凝胶良好的机电及光电效应与灵敏的应力应变能力，在监测人体运动的传感领域具有一定优势，可用于体育器械的制造。

技术领域

本发明涉及高分子功能材料制备技术领域，具体涉及一种监测人体运动的偶氮基离子导电凝胶及制备方法。

背景技术

随着可穿戴电子器件及个人保健监测等的飞速发展，柔性导电凝胶因其固有的高拉伸性、高透明性及良好的机械性能在解决生物医学的可拉伸电子产品和光电子产品组件中的设计与制造工艺中取得了巨大进步。但传统的柔性导电凝胶存在保水性差、抗拉强度低、不良的耐候性及与其他器件兼容性差等较难解决的问题，而且离子导电凝胶还存在机械强度与离子导电率难以权衡的现状，实际应用受到一定的限制。

近年来，纤维素纳米纤维及纤维素纳米晶的表面可调电荷特性及羧基官能团的抗离子迁移速率效应可以有效的增强聚合物凝胶网络以及离子电导率的有效改善，引起了广泛关注。偶氮基团因其不同光源下的顺反异构特性，伴随着不同的外观形貌、机械性能、电信号转变等现象，因此广泛应用于信息存储、油水分离、光电电子器件等领域。

传统的离子导电凝胶选取水作为离子液体，因此处于零下温度时电子器件难以正常工作，并且单一的水溶剂失水率高，柔性电子器件工作寿命短，二元溶剂体系之间的强分子效应引起的机械强度的提高、失水率的下降以及耐冻性的增强，在柔性导电凝胶领域中进行了深入探究。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种新型的监测人体运动的偶氮基离子导电凝胶及制备方法，本发明以聚乙烯醇为柔性基体、纤维素纳米纤维或者纤维素纳米晶为填料、偶氮苯为功能基团，制备的偶氮基离子导电凝胶具有高拉伸性、高透明性、高离子电导率、良好的耐冻性以及优越的机/光-电效应，可用于传感器件的制备。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一方面，本发明提供一种监测人体运动的偶氮基离子导电凝胶的制备方法，包括：

S1：在室温搅拌状态下，将单体A分散在10g溶剂a中；

S2：配制不同质量分数的单体B的水溶液6g，滴加到S1溶液中，室温搅拌得均匀分散溶液；

S3:加入与单体B一定质量比的不同分子量的单体C，在连续搅拌下，油浴加热，直至单体C完全溶解；

S4：反应结束停止搅拌，在油浴中静置沉淀除去反应过程中生成的气泡，转移至特定模具中，放入冻干机/冰箱冷冻得到偶氮基凝胶；

S5：将偶氮基凝胶浸泡在不同盐溶液D中保持一段时间，得到最终产物偶氮基离子导电凝胶；

上述偶氮基离子导电凝胶制备反应式如下所示：

进一步的，所述步骤S1单体A为4，4-二羟基偶氮苯或者带有不同长度烷基链的二羟基偶氮苯中的一种，质量为0.01-0.05g，溶剂a为二甲基亚砜或者乙二醇，以此10g为计；

进一步的，所述步骤S2中，单体B为纤维素纳米纤维或者纤维素纳米晶，质量为0.018-0.36g，与单体C质量比为1：5、1：10、1：20、1：25、1：50及1：100；

进一步的，所述步骤S3中，单体C为M_W为47000、67000、195000的聚乙烯醇，加入量为1.5-2.0g，可适当调配,油浴加热温度为80-110℃；