[发明专利]一种动态低共熔溶剂、离子凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种动态低共熔溶剂、离子凝胶及其制备方法。以ChCl为氢键受体，LA为氢键供体，设计了一种特殊的高温下发生开环聚合的动态低共熔溶剂。为了得到室温下稳定的聚合物材料，向其中添加TA、DIB及AlClsubgt;3/subgt;·6Hsubgt;2/subgt;O形成多重动态键（二硫键、氢键、配位键）以引入物理和化学双重交联作用，从而无溶剂一锅法成功制备了动态低共熔溶剂基离子凝胶PDDES。该方法具有原料易得、绿色无溶剂、操作便捷等特点，本发明制备的离子凝胶表现出良好的力学性能、自修复性、粘附性、可回收能力、应变传感性等，拓宽了可聚合低共熔溶剂的单体范围，为设计更多新型低共熔溶剂的研究提供了思路。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种基于动态低共熔溶剂的离子凝胶的制备方法。

背景技术

可聚合低共熔溶剂（Polymerizable deep eutectic solvent, PDES）是一类新型的低共熔溶剂，其氢键供体（HBD）部分包含可聚合单元，而氢键受体（HBA）部分提供两性离子。除了具有与低共熔溶剂相同的制备简单、原子利用率100%和成本低的优点外，PDES还可以通过热或光刺激进行聚合，并已出现在有机合成和功能材料中。这样组成的PDES既做溶剂又做单体发生自由基聚合反应后可以制备得到性能良好的多功能弹性体材料。由于聚合过程中扮演着“一体化”的角色，不需要不方便其它过程，显示了一种快速、无溶剂和绿色的制备方法。然而，现有报道的PDES多通过双键官能团聚合，拓展这种可聚合低共熔溶剂的单体范围（例如环状单体）是很必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于动态低共熔溶剂的离子凝胶及其制备方法和传感应用。本发明提供的动态低共熔溶剂中以氯化胆碱为氢键受体，硫辛酸为氢键供体，引入动态共价键二硫键和动态非共价键氢键，以动态共价键和非共价键的交联形成三维交联结构，同时辅以金属配位键，使得体系具有良好的机械性能、自修复性、粘附性、应变传感性、可回收能力等。本发明使用易得的绿色生物基原料，运用简便的热诱导开环聚合方法制备得到离子凝胶材料。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种动态低共熔溶剂，包括氢键受体和氢键供体，所述氢键受体包括两性离子季铵盐单体；所述氢键供体包括双键羧酸或环状羧酸。优选的，所述氢键受体为氯化胆碱、无水甜菜碱、一水甜菜碱、氯化铵、甲基三苯基溴化磷、苄基三苯基氯化磷、N,N-二乙基乙醇氯化铵中的一种或多种；所述氢键供体为硫辛酸、山梨酸、油酸或亚油酸的一种或多种。

本发明中，所述氢键受体的质量为氢键供体质量的20%以上，优选20%～50%。

本发明公开了上述动态低共熔溶剂的制备方法，将氢键受体和氢键供体混合，得到动态低共熔溶剂；优选的，将氢键受体和氢键供体100～150℃混合0.5～2 h，得到动态低共熔溶剂。

一种动态低共熔溶剂基离子凝胶材料，由上述动态低共熔溶剂与稳定剂、交联剂、金属卤化物制备得到。本发明动态低共熔溶剂经过热引发开环聚合，与稳定剂、交联剂、金属卤化物混合后制备得到动态低共熔溶剂基离子凝胶材料。

本发明中，所述稳定剂为单宁酸、丙烯酸、衣康酸的一种或多种；所述交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯、二乙烯基苯、1,3-二异丙烯基苯、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸)酯中的一种或多种；所述金属卤化物包括硫酸铁、六水合三氯化铁、硝酸铁、硬脂酸铁、六水合三氯化铝中的一种或多种。