1.本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种以多巴胺修饰聚吡咯-聚乙烯醇为芯材的高强皮芯导电水凝胶纤维的制备方法。
背景技术：
2.水凝胶是一类具有三维网络结构且含水量丰富的“软”物质，在水中能保持一定形状但不被水溶解，表现出优异的吸水保水性和凝胶稳定性，可以作为功能软材料的良好基质、载体或骨架。而将水凝胶作适当的处理，引入导电介质制成具有导电性的水凝胶材料更是成为了近些年的研究热点。
3.可拉伸导电材料对于新兴的可拉伸电子设备至关重要，在各种功能性水凝胶中，导电水凝胶作为可拉伸导电材料非常有前途，已被广泛研究用于可拉伸传感器和超级电容器等应用。大多数导电水凝胶通过模制方法制成二维薄膜或三维单块，从而产生具有聚合物链随机取向和无序排列的无定形材料。如果可以将导电水凝胶制成具有有序排列的聚合物链的一维纤维，则导电水凝胶纤维机械性能和导电性将比传统的导电水凝胶薄膜和整体材料大大增强。但由于目前的导电水凝胶或其前体溶液的可纺性较差，导电水凝胶很少通过纺丝制成长纤维。因此具有良好的机械性能和优良的导电性的导电水凝胶纤维对于可拉伸电子产品的开发是非常需要的，特别是对于基于纺织品的可拉伸电子设备，但仍然是一个挑战。
技术实现要素：
4.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种以多巴胺修饰聚吡咯-聚乙烯醇为芯材的高强皮芯导电水凝胶纤维的制备方法。本发明方法通过多巴胺修饰聚吡咯，使得聚吡咯在溶液中的分散性能更好，不易团聚；利用盐酸掺杂聚吡咯以获得更高的电导率的同时，它还提供了一个低ph环境来阻止多巴胺聚合，避免在聚吡咯表面形成绝缘的聚多巴胺层降低电导率。聚吡咯的添加有助于提升纤维的导电性能和力学性能，但聚吡咯颗粒不能自由移动，限制了电子的传输，而保存液中的自由离子恰好有助于转移电子，形成协同效应。利用同轴纺产生皮芯结构，皮层高强高韧，芯层导电性好，避免了力学性能与导电性能之间的矛盾。本发明所得水凝胶纤维具有高强、高导电的特点。
5.本发明的具体技术方案为：一种以多巴胺修饰聚吡咯-聚乙烯醇为芯材的高强皮芯导电水凝胶纤维的制备方法，包括以下步骤：
6.步骤1)：按0.10-0.12g∶0.01g∶15-25ml的比例将吡咯单体和盐酸多巴胺加入至0.8-1.2m的hcl溶液中，搅拌至完全溶解后转移至冰水浴中。
7.步骤2)：向步骤1)所得溶液中缓慢滴加三氯化铁/盐酸溶液并剧烈搅拌，直至反应完成，获得含有多巴胺修饰聚吡咯的溶液。
8.三氯化铁可通过fe
3+
诱导吡咯的水分散体共聚合成多巴胺修饰聚吡咯，使得聚吡
咯在溶液中的分散性能更好，不易团聚；盐酸的加入不仅能使聚吡咯获得更高的电导率，同时还提供了一个低ph环境来阻止多巴胺聚合，避免在聚吡咯表面形成绝缘的聚多巴胺层而影响电导率。
9.此外，由于本发明采用同轴共纺的纺丝方法，在纺丝液中原位聚合形成聚吡咯的方法便不再适用，其中的催化剂以及未反应单体较难穿过致密的皮层交换到外界，会留在芯层中成为缺陷，影响水凝胶纤维的力学性能和电学性能。因此本发明采用在外部合成提纯后再加入纺丝液的方法。
10.步骤3)：将步骤2)所得溶液离心、过滤、水洗沉淀物、冷冻干燥后，获得多巴胺修饰聚吡咯粉末。
11.步骤4)：取聚乙烯醇加入至水-甘油混合溶液中，在水浴加热条件下搅拌使聚乙烯醇完全溶解，冷却至室温，得到皮溶液；皮溶液中聚乙烯醇的浓度为15-25wt％，甘油：水的体积比为1∶4-1∶1。
12.聚乙烯醇由于具有较高的分子量，并且使用的质量比较大，因此溶液黏度较高，需要在升温和搅拌的条件下促进溶剂分子向聚合物内扩散，使得聚乙烯醇可以完全溶解。此外，皮层负责为水凝胶纤维提供足够的力学强度，因此聚乙烯醇的添加量较大；使用甘油代替皮层中的一部分水，得到有机水凝胶纤维，使水凝胶纤维中形成pva-甘油-pva动态共价交联，缓解凝固浴中四硼酸钠导致纤维应变的降低，可改善水凝胶纤维的力学性能；同时甘油还可极大地改善皮层的保水性。
13.步骤5)：取聚乙烯醇加入水中，加入多巴胺修饰聚吡咯粉末，在水浴加热条件下搅拌使聚乙烯醇完全溶解，冷却至室温，得到芯溶液；芯溶液中聚乙烯醇的浓度为5-15wt％，多巴胺修饰聚吡咯的浓度为0.2-1wt％。
14.聚吡咯是一种导电聚合物，它具有单体氧化电位低和高导电性等特点。聚乙烯醇与其他材料相容性好，机械强度高，可自交联形成三维网络，本发明将聚吡咯与聚乙烯醇有机地结合在一起，可明显提升水凝胶的导电性能，并且聚吡咯也可以和聚乙烯醇形成氢键，进一步提高水凝胶的力学性能。
15.此外，芯层负责为水凝胶纤维提供足够的导电性能，因此聚乙烯醇的添加量较低，较高的聚乙烯醇含量会增加内部的交联密度，降低电子传输效率；导电性能在一定范围内随着聚吡咯添加量的提高而提高，但添加量过多聚吡咯会发生团聚导致导电性能下降。
16.步骤6)：将步骤4)和5)所得溶液消泡处理后，分别加入注射器中，将注射器连接至同轴针头上，按皮溶液与芯溶液体积比为3∶1-1∶1将溶液同时注入凝固浴中形成纤维，静置使其充分交联得到水凝胶纤维；所述凝固浴为含有1-3m氢氧化钠和0.5-1wt％四硼酸钠的硫酸钠饱和溶液，或含有0.5-1wt％四硼酸钠的5-8m氢氧化钠溶液；
17.当纺丝液进入凝固浴后，凝固浴中的氢氧化钠和四硼酸钠扩散进入溶液中并与其中的聚乙烯醇发生快速交联，形成pva-硼砂-pva动态共价交联，并在凝固浴中饱和硫酸钠的作用下快速失水，从而使皮层快速固化，保持纤维良好的圆形截面。
18.在该步骤中，使聚乙烯醇在凝固浴中充分交联析出，提升水凝胶纤维的力学性能。
19.步骤7)：用水将水凝胶纤维表面残留的凝固浴洗净，转移至保存液中进行溶剂交换，得到以多巴胺修饰聚吡咯-聚乙烯醇为芯材的高强皮芯导电水凝胶纤维；所述保存液为含有1-3m氯化锂的水溶液。
20.本发明通过简单的一步溶剂替换，向水凝胶纤维中引入了大量的锂离子和氯离子，由于水凝胶中掺杂的聚吡咯颗粒不能自由移动，限制了电子的传输，而自由离子的存在恰好有助于聚吡咯颗粒之间转移电子，水凝胶的导电性能是由于聚吡咯颗粒与游离离子之间的协同效应。
21.综上，本发明方法通过多巴胺修饰聚吡咯，使得聚吡咯在溶液中的分散性能更好，不易团聚；利用盐酸掺杂聚吡咯以获得更高的电导率的同时，它还提供了一个低ph环境来阻止多巴胺聚合，避免在聚吡咯表面形成绝缘的聚多巴胺层降低电导率。聚吡咯的添加有助于提升纤维的导电性能和力学性能，但聚吡咯颗粒不能自由移动，限制了电子的传输，而保存液中的自由离子恰好有助于转移电子，形成协同效应。利用同轴纺产生皮芯结构，皮层高强高韧，芯层导电性好，避免了力学性能与导电性能之间的矛盾。本发明所得水凝胶纤维具有高强、高导电的特点。
22.作为优选，步骤1)中，冰水浴温度为0-10℃。
23.作为优选，步骤2)中，三氯化铁/盐酸溶液中三氯化铁和盐酸的用量比为0.3-0.5g：5ml。
24.作为优选，步骤2)中，搅拌时间为9-15h。
25.作为优选，步骤3)中，离心、过滤和水洗的次数为3次以上。
26.作为优选，步骤4)和5)中，所述聚乙烯醇的mw＝89000-98000，醇解率》99％。
27.作为优选，步骤4)和5)中，水浴温度为50-90℃。
28.作为优选，步骤6)中，所述消泡处理为真空消泡或静置消泡。作为优选，步骤6)中，静置时间为15-60min。
29.作为优选，步骤7)中，溶剂交换时间为24h以上。
30.与现有技术对比，本发明的有益效果是：
31.(1)本发明通过多巴胺修饰聚吡咯，使得聚吡咯在溶液中的分散性能更好，不易团聚；并通过在聚合时加入盐酸来阻止多巴胺聚合，避免在聚吡咯表面形成绝缘的聚多巴胺层，使聚吡咯获得更高的电导率。
32.(2)本发明方法制备的水凝胶纤维通过皮芯结构具有优良的机械性能和良好的导电性能。皮层通过高pva浓度、pva-硼砂-pva和pva-甘油-pva两种动态共价交联作用等化学交联和物理交联方式极大的提升了水凝胶的力学性能，使得水凝胶具有较高的强度与韧性，提高了材料的耐用性能，达到了制备成纤维的条件。皮层引入甘油还能有效地缓解水凝胶易干的问题，提高了水凝胶纤维的保水性。
33.(3)本发明方法制备的水凝胶纤维芯层使用较低的pva浓度，降低了pva交联密度，减少了电子转移的阻力，提高了电子转移的效率；并通过溶剂替换法将高浓度的锂离子和氯离子引入芯层中，有助于聚吡咯颗粒之间转移电子，弥补了纤维中聚吡咯颗粒不能自由移动限制电子传输的缺点，通过协同效应提升水凝胶的导电性能。
34.(4)本发明水凝胶纤维可单独编织成面料，或者和其它纤维混编为功能织物，也可单独作为导线使用。
具体实施方式
35.下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
36.实施例1
37.步骤一：取0.116g吡咯单体和0.01g盐酸多巴胺加入20ml 1m hcl中，搅拌使其完全溶解，完全溶解后转移至0℃冰水浴中；
38.步骤二：在冰水浴条件下，向吡咯溶液中缓慢滴加三氯化铁盐酸溶液(三氯化铁/盐酸：0.4g/5ml)，并且剧烈搅拌9h，在溶液中合成多巴胺修饰聚吡咯；
39.步骤三：将步骤二所得溶液离心并用去离子水洗涤，重复3次来过滤和收集沉淀物，然后将洗涤过的沉淀物冷冻干燥以得到多巴胺修饰聚吡咯粉末；
40.步骤四：取5g mw＝89000-98000，醇解率》99％的聚乙烯醇加入25ml水-甘油混合溶液中(水∶甘油＝4∶1)，在90℃水浴加热条件下搅拌使聚乙烯醇溶解，待聚乙烯醇完全溶解后，冷却至室温，得到皮溶液；
41.步骤五：取2.2g mw＝89000-98000，醇解率》99％的聚乙烯醇加入20ml去离子水中，并加入0.2g多巴胺修饰聚吡咯粉末，在70℃水浴加热条件下搅拌使聚乙烯醇溶解，待聚乙烯醇完全溶解后，冷却至室温，得到芯溶液；
42.步骤六：将步骤四、五所得溶液静置消泡处理后，按1∶1的体积比分别加入注射器中，将注射器连接至同轴针头上，同时注入含有3m氢氧化钠和0.5wt％四硼酸钠的硫酸钠饱和溶液凝固浴中形成纤维，静置15min使其充分交联得到水凝胶纤维；
43.步骤七：用去离子水将水凝胶纤维表面残留的凝固浴清洗干净，转移至含有3m氯化锂水溶液保存液中进行溶剂交换24h，得到以多巴胺修饰聚吡咯-聚乙烯醇为芯材的高强皮芯导电水凝胶纤维。
44.对所得水凝胶纤维进行多种测试，测得直径1mm的水凝胶纤维在40mm/min的拉伸速率下拉伸强度为2.64mpa，破坏应变为465％，电导率为0.92s/m，在室温条件下存放15d后质量损失率为15.4％。
45.实施例2
46.步骤一：取0.116g吡咯单体和0.01g盐酸多巴胺加入20ml 1m hcl中，搅拌使其完全溶解，完全溶解后转移至0℃冰水浴中；
47.步骤二：在冰水浴条件下，向吡咯溶液中缓慢滴加三氯化铁盐酸溶液(三氯化铁/盐酸：0.4g/5ml)，并且剧烈搅拌9h，在溶液中合成多巴胺修饰聚吡咯；
48.步骤三：将步骤二所得溶液离心并用去离子水洗涤，重复3次来过滤和收集沉淀物，然后将洗涤过的沉淀物冷冻干燥以得到多巴胺修饰聚吡咯粉末；
49.步骤四：取6.66g mw＝89000-98000，醇解率》99％的聚乙烯醇加入25ml水-甘油混合溶液中(水∶甘油＝4∶1)，在90℃水浴加热条件下搅拌使聚乙烯醇溶解，待聚乙烯醇完全溶解后，冷却至室温，得到皮溶液；
50.步骤五：取1.05g mw＝89000-98000，醇解率》99％的聚乙烯醇加入20ml去离子水中，并加入0.2g多巴胺修饰聚吡咯粉末，在70℃水浴加热条件下搅拌使聚乙烯醇溶解，待聚乙烯醇完全溶解后，冷却至室温，得到芯溶液；
51.步骤六：将步骤四、五所得溶液静置消泡处理后，按1∶1的体积比分别加入注射器中，将注射器连接至同轴针头上，同时注入含有3m氢氧化钠和0.5wt％四硼酸钠的硫酸钠饱和溶液凝固浴中形成纤维，静置15min使其充分交联得到水凝胶纤维；
52.步骤七：用去离子水将水凝胶纤维表面残留的凝固浴清洗干净，转移至含有3m氯
化锂水溶液保存液中进行溶剂交换24h，得到以多巴胺修饰聚吡咯-聚乙烯醇为芯材的高强皮芯导电水凝胶纤维。
53.对所得水凝胶纤维进行多种测试，测得直径1mm的水凝胶纤维在40mm/min的拉伸速率下拉伸强度为3.08mpa，破坏应变为480％，电导率为1.86s/m，在室温条件下存放15d后质量损失率为12.8％。
54.实施例3
55.步骤一：取0.116g吡咯单体和0.01g盐酸多巴胺加入20ml 1m hcl中，搅拌使其完全溶解，完全溶解后转移至0℃冰水浴中；
56.步骤二：在冰水浴条件下，向吡咯溶液中缓慢滴加三氯化铁盐酸溶液(三氯化铁/盐酸：0.4g/5ml)，并且剧烈搅拌9h，在溶液中合成多巴胺修饰聚吡咯；
57.步骤三：将步骤二所得溶液离心并用去离子水洗涤，重复3次来过滤和收集沉淀物，然后将洗涤过的沉淀物冷冻干燥以得到多巴胺修饰聚吡咯粉末；
58.步骤四：取3.53g mw＝89000-98000，醇解率》99％的聚乙烯醇加入25ml水-甘油混合溶液中(水∶甘油＝4∶1)，在90℃水浴加热条件下搅拌使聚乙烯醇溶解，待聚乙烯醇完全溶解后，冷却至室温，得到皮溶液；
59.步骤五：取3.53g mw＝89000-98000，醇解率》99％的聚乙烯醇加入20ml去离子水中，并加入0.2g多巴胺修饰聚吡咯粉末，在70℃水浴加热条件下搅拌使聚乙烯醇溶解，待聚乙烯醇完全溶解后，冷却至室温，得到芯溶液；
60.步骤六：将步骤四、五所得溶液静置消泡处理后，按1∶1的体积比分别加入注射器中，将注射器连接至同轴针头上，同时注入含有3m氢氧化钠和0.5wt％四硼酸钠的硫酸钠饱和溶液凝固浴中形成纤维，静置15min使其充分交联得到水凝胶纤维；
61.步骤七：用去离子水将水凝胶纤维表面残留的凝固浴清洗干净，转移至含有3m氯化锂水溶液保存液中进行溶剂交换24h，得到以多巴胺修饰聚吡咯-聚乙烯醇为芯材的高强皮芯导电水凝胶纤维。
62.对所得水凝胶纤维进行多种测试，测得直径1mm的水凝胶纤维在40mm/min的拉伸速率下拉伸强度为1.83mpa，破坏应变为440％，电导率为0.53s/m，在室温条件下存放15d后质量损失率为24.1％。
63.实施例4
64.步骤一：取0.116g吡咯单体和0.01g盐酸多巴胺加入20ml 1m hcl中，搅拌使其完全溶解，完全溶解后转移至0℃冰水浴中；
65.步骤二：在冰水浴条件下，向吡咯溶液中缓慢滴加三氯化铁盐酸溶液(三氯化铁/盐酸：0.4g/5ml)，并且剧烈搅拌9h，在溶液中合成多巴胺修饰聚吡咯；
66.步骤三：将步骤二所得溶液离心并用去离子水洗涤，重复3次来过滤和收集沉淀物，然后将洗涤过的沉淀物冷冻干燥以得到多巴胺修饰聚吡咯粉末；
67.步骤四：取5g mw＝89000-98000，醇解率》99％的聚乙烯醇加入25ml水-甘油混合溶液中(水∶甘油＝4∶1)，在90℃水浴加热条件下搅拌使聚乙烯醇溶解，待聚乙烯醇完全溶解后，冷却至室温，得到皮溶液；
68.步骤五：取2.2g mw＝89000-98000，醇解率》99％的聚乙烯醇加入20ml去离子水中，并加入0.1g多巴胺修饰聚吡咯粉末，在70℃水浴加热条件下搅拌使聚乙烯醇溶解，待聚
乙烯醇完全溶解后，冷却至室温，得到芯溶液；
69.步骤六：将步骤四、五所得溶液静置消泡处理后，按1∶1的体积比分别加入注射器中，将注射器连接至同轴针头上，同时注入含有3m氢氧化钠和0.5wt％四硼酸钠的硫酸钠饱和溶液凝固浴中形成纤维，静置15min使其充分交联得到水凝胶纤维；
70.步骤七：用去离子水将水凝胶纤维表面残留的凝固浴清洗干净，转移至含有3m氯化锂水溶液保存液中进行溶剂交换24h，得到以多巴胺修饰聚吡咯-聚乙烯醇为芯材的高强皮芯导电水凝胶纤维。
71.对所得水凝胶纤维进行多种测试，测得直径1mm的水凝胶纤维在40mm/min的拉伸速率下拉伸强度为2.59mpa，破坏应变为460％，电导率为0.66s/m，在室温条件下存放15d后质量损失率为15.6％。
72.实施例5
73.步骤一：取0.116g吡咯单体和0.01g盐酸多巴胺加入20ml 1m hcl中，搅拌使其完全溶解，完全溶解后转移至0℃冰水浴中；
74.步骤二：在冰水浴条件下，向吡咯溶液中缓慢滴加三氯化铁盐酸溶液(三氯化铁/盐酸：0.4g/5ml)，并且剧烈搅拌9h，在溶液中合成多巴胺修饰聚吡咯；
75.步骤三：将步骤二所得溶液离心并用去离子水洗涤，重复3次来过滤和收集沉淀物，然后将洗涤过的沉淀物冷冻干燥以得到多巴胺修饰聚吡咯粉末；
76.步骤四：取5g mw＝89000-98000，醇解率》99％的聚乙烯醇加入25ml水-甘油混合溶液中(水：甘油＝4∶1)，在90℃水浴加热条件下搅拌使聚乙烯醇溶解，待聚乙烯醇完全溶解后，冷却至室温，得到皮溶液；
77.步骤五：取2.2g mw＝89000-98000，醇解率》99％的聚乙烯醇加入20ml去离子水中，并加入0.3g多巴胺修饰聚吡咯粉末，在70℃水浴加热条件下搅拌使聚乙烯醇溶解，待聚乙烯醇完全溶解后，冷却至室温，得到芯溶液；
78.步骤六：将步骤四、五所得溶液静置消泡处理后，按1∶1的体积比分别加入注射器中，将注射器连接至同轴针头上，同时注入含有3m氢氧化钠和0.5wt％四硼酸钠的硫酸钠饱和溶液凝固浴中形成纤维，静置15min使其充分交联得到水凝胶纤维；
79.步骤七：用去离子水将水凝胶纤维表面残留的凝固浴清洗干净，转移至含有3m氯化锂水溶液保存液中进行溶剂交换24h，得到以多巴胺修饰聚吡咯-聚乙烯醇为芯材的高强皮芯导电水凝胶纤维。
80.对所得水凝胶纤维进行多种测试，测得直径1mm的水凝胶纤维在40mm/min的拉伸速率下拉伸强度为2.61mpa，破坏应变为460％，电导率为0.74s/m，在室温条件下存放15d后质量损失率为15.1％。
81.对比例1
82.步骤一：取0.116g吡咯单体和0.01g盐酸多巴胺加入20ml 1m hcl中，搅拌使其完全溶解，完全溶解后转移至0℃冰水浴中；
83.步骤二：在冰水浴条件下，向吡咯溶液中缓慢滴加三氯化铁盐酸溶液(三氯化铁/盐酸：0.4g/5ml)，并且剧烈搅拌9h，在溶液中合成多巴胺修饰聚吡咯；
84.步骤三：将步骤二所得溶液离心并用去离子水洗涤，重复3次来过滤和收集沉淀物，然后将洗涤过的沉淀物冷冻干燥以得到多巴胺修饰聚吡咯粉末；
85.步骤四：取2.2g mw＝89000-98000，醇解率》99％的聚乙烯醇加入20ml去离子水中，并加入0.2g多巴胺修饰聚吡咯粉末，在70℃水浴加热条件下搅拌使聚乙烯醇溶解，待聚乙烯醇完全溶解后，冷却至室温，得到纺丝溶液；
86.步骤五：将步骤四得溶液静置消泡处理后，加入注射器中，注入含有3m氢氧化钠和0.5wt％四硼酸钠的硫酸钠饱和溶液凝固浴中形成纤维，静置15min使其充分交联得到水凝胶纤维；
87.步骤七：用去离子水将水凝胶纤维表面残留的凝固浴清洗干净，转移至含有3m氯化锂水溶液保存液中进行溶剂交换24h，得到多巴胺修饰聚吡咯-聚乙烯醇水凝胶纤维。
88.对所得水凝胶纤维进行多种测试，测得直径1mm的水凝胶纤维在40mm/min的拉伸速率下拉伸强度为1.21mpa，破坏应变为280％，电导率为0.76s/m，在室温条件下存放15d后质量损失率为80.7％。
89.对比例2
90.步骤一：取0.116g吡咯单体和0.01g盐酸多巴胺加入20ml去离子水中，搅拌使其完全溶解，完全溶解后转移至0℃冰水浴中；
91.步骤二：在冰水浴条件下，向吡咯溶液中加入0.4g三氯化铁，并且剧烈搅拌9h，在溶液中合成多巴胺修饰聚吡咯；
92.步骤三：将步骤二所得溶液离心并用去离子水洗涤，重复3次来过滤和收集沉淀物，然后将洗涤过的沉淀物冷冻干燥以得到多巴胺修饰聚吡咯粉末；
93.步骤四：取5g mw＝89000-98000，醇解率》99％的聚乙烯醇加入25ml水-甘油混合溶液中(水∶甘油＝4∶1)，在90℃水浴加热条件下搅拌使聚乙烯醇溶解，待聚乙烯醇完全溶解后，冷却至室温，得到皮溶液；
94.步骤五：取2.2g mw＝89000-98000，醇解率》99％的聚乙烯醇加入20ml去离子水中，并加入0.2g多巴胺修饰聚吡咯粉末，在70℃水浴加热条件下搅拌使聚乙烯醇溶解，待聚乙烯醇完全溶解后，冷却至室温，得到芯溶液；
95.步骤六：将步骤四、五所得溶液静置消泡处理后，按1∶1的体积比分别加入注射器中，将注射器连接至同轴针头上，同时注入含有3m氢氧化钠和0.5wt％四硼酸钠的硫酸钠饱和溶液凝固浴中形成纤维，静置15min使其充分交联得到水凝胶纤维；
96.步骤七：用去离子水将水凝胶纤维表面残留的凝固浴清洗干净，转移至含有3m氯化锂水溶液保存液中进行溶剂交换24h，得到以多巴胺修饰聚吡咯-聚乙烯醇为芯材的高强皮芯导电水凝胶纤维。
97.对所得水凝胶纤维进行多种测试，测得直径1mm的水凝胶纤维在40mm/min的拉伸速率下拉伸强度为2.62mpa，破坏应变为470％，电导率为0.69s/m，在室温条件下存放15d后质量损失率为14.7％。
98.对比例3
99.步骤一：称取2.2g mw＝89000-98000，醇解率》99％的聚乙烯醇加入10ml去离子水中，放置于水浴锅环境中进行水浴加热至70℃，通过剧烈搅拌2h使得聚乙烯醇充分溶解于去离子水中，确认聚乙烯醇完全溶解后静置冷却至室温待用；
100.步骤二：在步骤一中制得的聚乙烯醇均一溶液中加入0.232g吡咯单体和0.02g盐酸多巴胺，搅拌使其完全溶解，完全溶解后转移至0℃冰水浴中；
101.步骤三：在冰水浴条件下，向步骤二所得溶液中缓慢滴加三氯化铁盐酸溶液(三氯化铁/盐酸：0.8g/10ml)，并且剧烈搅拌9h，在溶液中合成多巴胺修饰聚吡咯，得到芯溶液；
102.步骤四：取5g mw＝89000-98000，醇解率》99％的聚乙烯醇加入25ml水-甘油混合溶液中(水∶甘油＝4∶1)，在90℃水浴加热条件下搅拌使聚乙烯醇溶解，待聚乙烯醇完全溶解后，冷却至室温，得到皮溶液；
103.步骤五：将步骤三、四所得溶液静置消泡处理后，按1∶1的体积比分别加入注射器中，将注射器连接至同轴针头上，同时注入含有3m氢氧化钠和0.5wt％四硼酸钠的硫酸钠饱和溶液凝固浴中形成纤维，静置15min使其充分交联得到水凝胶纤维；
104.步骤六：用去离子水将水凝胶纤维表面残留的凝固浴清洗干净，转移至含有3m氯化锂水溶液保存液中进行溶剂交换24h，得到以多巴胺修饰聚吡咯-聚乙烯醇为芯材的高强皮芯导电水凝胶纤维。
105.对所得水凝胶纤维进行多种测试，测得直径1mm的水凝胶纤维在40mm/min的拉伸速率下拉伸强度为2.33mpa，破坏应变为330％，电导率为0.57s/m，在室温条件下存放15d后质量损失率为16.3％。
106.性能分析
[0107] 拉伸强度(mpa)破坏应变(％)电导率(s/m)存放15d质量损失率(％)实施例12.644650.9215.4实施例23.084801.8612.8实施例31.834400.5324.1实施例42.594600.6615.6实施例52.614600.7415.1对比例11.212800.7680.7对比例22.624700.6914.7对比例32.333300.5716.3
[0108]
由以上5个实施例的测试数据对比可以发现，皮层中聚乙烯醇的添加比例将直接影响水凝胶纤维的力学性能，水凝胶纤维的力学性能随着聚乙烯醇含量的增加而提高，并且随着聚乙烯醇添加比例的提高，水凝胶纤维的长期稳定性也略有提升，这是由于皮层变得致密而减少了水的挥发；纺丝液中的聚吡咯含量则是影响水凝胶纤维导电性能的直接原因，水凝胶纤维导电性能随着聚吡咯含量的降低而降低，而芯层中聚乙烯醇的添加比例也将影响水凝胶纤维的电学性能，水凝胶纤维的电学性能随着聚乙烯醇含量的增加而降低，因为聚乙烯醇含量的增加阻碍了水凝胶纤维中离子的运动，从而使电子的转移效率降低，降低了导电性。
[0109]
由以上3个对比例的测试数据对比可以发现，对比例1去除纤维皮层，只使用芯溶液纺丝，虽然依旧具有较好的导电性能，但其力学性能和长期稳定性大幅下降，并不适合用于生产；对比例2在合成多巴胺修饰聚吡咯时去除盐酸环境，虽然也可以合成聚吡咯颗粒，但多巴胺会聚合在聚吡咯表面形成绝缘的聚多巴胺层，降低聚吡咯颗粒电导率，从而导致水凝胶纤维整体电导率的下降；对比例3在芯溶液直接原位聚合多巴胺修饰聚吡咯，会导致催化剂以及未反应单体较难穿过致密的皮层交换到外界，成为缺陷影响水凝胶纤维的力学性能和电学性能。
[0110]
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
[0111]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。