本發(fā)明涉及低共熔聚合物領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及全固態(tài)雙網(wǎng)絡(luò)離子導(dǎo)電彈性體及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、可拉伸離子導(dǎo)電彈性體憑借其優(yōu)異的可彎曲性、輕量化、高集成度以及在復(fù)雜環(huán)境中能保持機(jī)械和電氣穩(wěn)定性的能力，在智能制造、可穿戴設(shè)備和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。作為柔性電子器件的核心材料，本征可拉伸的全固態(tài)雙網(wǎng)絡(luò)離子導(dǎo)電彈性體的強(qiáng)度與拉伸性能之間的平衡對(duì)其在復(fù)雜環(huán)境中的長(zhǎng)期可靠性至關(guān)重要。
2、超分子低共熔聚合物因其獨(dú)特的可設(shè)計(jì)性和優(yōu)異的離子導(dǎo)電性，在全固態(tài)雙網(wǎng)絡(luò)離子導(dǎo)電彈性體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。然而，超分子低共熔聚合物網(wǎng)絡(luò)通常具有較高的致密性，這種致密結(jié)構(gòu)使其難以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)均由超分子低共熔聚合物構(gòu)成的設(shè)計(jì)目標(biāo)。這種局限性限制了超分子低共熔聚合物在雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，因此需要通過(guò)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)一種兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)均由超分子低共熔聚合物構(gòu)成的全固態(tài)離子導(dǎo)電彈性體，以實(shí)現(xiàn)力學(xué)性能的提升，并拓展其在柔性電子器件中的應(yīng)用潛力。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、基于此，本發(fā)明在于克服現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷，提供一種全固態(tài)雙網(wǎng)絡(luò)離子導(dǎo)電彈性體及其制備方法，通過(guò)雙網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用兩種超分子低共熔聚合物之間的高化學(xué)相容性，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)均由超分子低共熔聚合物構(gòu)成的設(shè)計(jì)目標(biāo)，使材料在應(yīng)力作用下能夠?qū)崿F(xiàn)同步變形，有效緩解應(yīng)力集中問(wèn)題，顯著提升材料的力學(xué)性能，從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度和拉伸性能的平衡，且所述超分子低共熔聚合物構(gòu)建的全固態(tài)雙網(wǎng)絡(luò)離子導(dǎo)電彈性體還具有優(yōu)異的透光性，自修復(fù)性能和電學(xué)性能。
2、其技術(shù)方案如下：
3、一種全固態(tài)雙網(wǎng)絡(luò)離子導(dǎo)電彈性體的制備方法，包括如下步驟：
4、s1、將第一類氫鍵供體、氫鍵受體及易揮發(fā)性極性溶劑于常溫?cái)嚢杌旌暇鶆?，得到第一網(wǎng)絡(luò)的可聚合低共熔溶劑；
5、s2、向第一網(wǎng)絡(luò)的可聚合低共熔溶劑中加入引發(fā)劑和交聯(lián)劑，繼續(xù)攪拌均勻，得到第一網(wǎng)絡(luò)的預(yù)聚體溶液；
6、s3、將得到的第一網(wǎng)絡(luò)的預(yù)聚體溶液在紫外光下照射，得到第一網(wǎng)絡(luò)凝膠；
7、s4、將第二類氫鍵供體、氫鍵受體于50～80℃攪拌混合均勻，得到第二網(wǎng)絡(luò)的可聚合低共熔溶劑；
8、s5、向第二網(wǎng)絡(luò)的可聚合低共熔溶劑加入引發(fā)劑，繼續(xù)攪拌均勻，得到第二網(wǎng)絡(luò)的預(yù)聚體溶液；
9、s6、將步驟s3得到的第一網(wǎng)絡(luò)凝膠放入步驟s5制備的第二網(wǎng)絡(luò)的預(yù)聚體溶液中，避光放置，置換96-120h，紫外光照射固化，隨后將樣品置于烘箱中干燥，得到全固態(tài)雙網(wǎng)絡(luò)離子導(dǎo)電彈性體；
10、其中，所述第一氫鍵供體包括含有c＝c雙鍵的硬單體，所述第二類氫鍵供體包括含有c＝c雙鍵的軟單體，所述氫鍵受體為季銨鹽；
11、所述第一氫鍵供體、氫鍵受體、易揮發(fā)性極性溶劑的摩爾比為(2～3)：1：(4～10)，第二氫鍵供體、氫鍵受體的摩爾比為2:(0.4～1)；
12、其中，步驟s6中第二網(wǎng)絡(luò)的預(yù)聚體溶液和第一網(wǎng)絡(luò)凝膠的用量滿足：第一網(wǎng)絡(luò)凝膠完全浸沒(méi)在第二網(wǎng)絡(luò)的預(yù)聚體溶液中。
13、在其中一種實(shí)施方式，所述含有c＝c雙鍵的硬單體為n-羥乙基丙烯酰胺、n-羥甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺中的一種或多種。
14、在其中一種實(shí)施方式，所述含有c＝c雙鍵的軟單體為丙烯酸和/或衣康酸。
15、在其中一種實(shí)施方式，所述季銨鹽為氯化膽堿和/或檸檬酸二氫膽堿。
16、在其中一種實(shí)施方式，所述易揮發(fā)性極性溶劑為無(wú)水乙醇和/或甲醇。
17、在其中一種實(shí)施方式，所述光引發(fā)劑為tpo(2,4,6-三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦)、2959(2-羥基-4′-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮、1173(2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮)、184(1-羥基環(huán)已基苯基甲酮)中的一種或多種，步驟s2中光引發(fā)劑的用量為第一類氫鍵供體質(zhì)量的0.5～2％，步驟s5中光引發(fā)劑的用量為第二類氫鍵供體質(zhì)量的0.5～2％。
18、在其中一種實(shí)施方式，所述交聯(lián)劑為聚乙二醇二丙烯酸酯、二縮三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、鄰苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯等中的一種或多種，步驟s2中交聯(lián)劑的用量為第一類氫鍵供體的0.5～2％。
19、由所述制備方法制備得到的全固態(tài)雙網(wǎng)絡(luò)離子導(dǎo)電彈性體。
20、在其中一種實(shí)施方式，所述全固態(tài)雙網(wǎng)絡(luò)離子導(dǎo)電彈性體為具有自修復(fù)性的導(dǎo)電彈性體；和/或所述全固態(tài)雙網(wǎng)絡(luò)離子導(dǎo)電彈性體對(duì)波長(zhǎng)范圍為400～800nm的光透過(guò)率大于90％；和/或所述固態(tài)雙網(wǎng)絡(luò)離子導(dǎo)電彈性體的電導(dǎo)率大于4×10-3s?m-1；和/或所述固態(tài)雙網(wǎng)絡(luò)離子導(dǎo)電彈性體的韌性大于150mj/m3；和/或所述固態(tài)雙網(wǎng)絡(luò)離子導(dǎo)電彈性體的楊氏模量大于10mpa；和/或所述固態(tài)雙網(wǎng)絡(luò)離子導(dǎo)電彈性體的強(qiáng)度大于13mpa，斷裂應(yīng)變大于2000％。
21、本發(fā)明另一方面還公開(kāi)所述全固態(tài)雙網(wǎng)絡(luò)離子導(dǎo)電彈性體在柔性電子器件、可穿戴設(shè)備或傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用。
22、本發(fā)明的有益效果在于：發(fā)明通過(guò)雙網(wǎng)絡(luò)策略調(diào)控全固態(tài)離子導(dǎo)電彈性體的聚合物網(wǎng)絡(luò)，以特定的氫鍵供體和氫鍵受體制備第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)在超分子低共熔聚合物的剛性網(wǎng)絡(luò)與柔性網(wǎng)絡(luò)之間構(gòu)建高度兼容的氫鍵和協(xié)同交聯(lián)結(jié)構(gòu)，顯著減少了兩相之間的性能差異，有效降低了界面處的應(yīng)力集中，從而顯著提升了材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和整體機(jī)械性能；本發(fā)明中的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)均由超分子低共熔聚合物組成，其良好的化學(xué)相容性使材料在應(yīng)力作用下能夠?qū)崿F(xiàn)同步變形，避免了局部失效問(wèn)題，這種設(shè)計(jì)不僅實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度、高拉伸性和高韌性的平衡，還賦予材料優(yōu)異的環(huán)境穩(wěn)定性，為柔性電子器件的開(kāi)發(fā)提供了理想的材料基礎(chǔ)；本發(fā)明所述的全固態(tài)雙網(wǎng)絡(luò)離子導(dǎo)電彈性體具有優(yōu)異的透光性、自修復(fù)性和優(yōu)異的力學(xué)性能、電學(xué)性能以及環(huán)境穩(wěn)定性能，能夠用于解決全固態(tài)離子導(dǎo)電彈性體在強(qiáng)度與拉伸性之間的矛盾，適用于柔性電子器件、可穿戴設(shè)備、傳感器等領(lǐng)域。
1.一種全固態(tài)雙網(wǎng)絡(luò)離子導(dǎo)電彈性體的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述全固態(tài)雙網(wǎng)絡(luò)離子導(dǎo)電彈性體的制備方法，其特征在于，所述含有c＝c雙鍵的硬單體為n-羥乙基丙烯酰胺、n-羥甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述全固態(tài)雙網(wǎng)絡(luò)離子導(dǎo)電彈性體的制備方法，其特征在于，所述含有c＝c雙鍵的軟單體為丙烯酸和/或衣康酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述全固態(tài)雙網(wǎng)絡(luò)離子導(dǎo)電彈性體的制備方法，其特征在于，所述季銨鹽為氯化膽堿和/或檸檬酸二氫膽堿。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述全固態(tài)雙網(wǎng)絡(luò)離子導(dǎo)電彈性體的制備方法，其特征在于，所述易揮發(fā)性極性溶劑為無(wú)水乙醇和/或甲醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述全固態(tài)雙網(wǎng)絡(luò)離子導(dǎo)電彈性體的制備方法，其特征在于，所述光引發(fā)劑為2,4,6-三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦、2-羥基-4′-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羥基環(huán)已基苯基甲酮中的一種或多種，步驟s2中光引發(fā)劑的用量為第一類氫鍵供體質(zhì)量的0.5～2％，步驟s5中光引發(fā)劑的用量為第二類氫鍵供體質(zhì)量的0.5～2％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述全固態(tài)雙網(wǎng)絡(luò)離子導(dǎo)電彈性體的制備方法，其特征在于，所述交聯(lián)劑為二縮三丙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、鄰苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯中的一種或多種，步驟s2中交聯(lián)劑的用量為第一類氫鍵供體的0.5～2％。
8.由權(quán)利要求1至7任一權(quán)利要求所述制備方法制備得到的全固態(tài)雙網(wǎng)絡(luò)離子導(dǎo)電彈性體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述全固態(tài)雙網(wǎng)絡(luò)離子導(dǎo)電彈性體，其特征在于，
10.權(quán)利要求8或者9所述全固態(tài)雙網(wǎng)絡(luò)離子導(dǎo)電彈性體在柔性電子器件、可穿戴設(shè)備或傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用。