本发明涉及一种高导电性复合水凝胶材料的制备方法，属于水凝胶材料技术领域。
背景技术：
水凝胶是一种拥有网状交联结构的聚合物，在水中可吸收大量的水分进而发生溶胀，且在溶胀之后依然能够保持其原有的结构而不发生溶解。而在外部环境因素如温度、ph值、离子、电场、磁场、溶剂、反应物、光或应力等的刺激下，其本身性质如体积、外形、反应速率、识别性能及导电性等也相应产生变化的此类水凝胶称为智能水凝胶。导电水凝胶已广泛用于实际生活中，如药物传输系统，废水的净化和生物电池。而将cmc作为基体的导电水凝胶材料的研究比较少，且制备水凝胶的步骤比较复杂以及在制备过程中多使用有毒交联剂（如ech，mba等），再结合导电水凝胶的实际应用需求（目前，大量的生物材料所需级别为千帕级，如人的鼻软骨（234kpa±27kpa）、猪的胸部主动脉（43.2kpa±15kpa）、狗的肾脏皮层和髓质（约10kpa）、胚胎的髓核和眼组织（约1kpa）等）。
作为一种新兴的功能材料，导电水凝胶已经引起广大学者的关注。经过十几年的开发和研究，导电水凝胶不仅具有很好的导电性和稳定性，同时还兼有可观的力学性能，这样水凝胶就具有很大的实际应用价值。导电水凝胶主要应用在电化促动器、传感器、生物材料、人造肌肉、化学阀、导电涂层或薄膜等。根据现今水凝胶发展的状况，导电水凝胶基本上可以分为四个大类：聚电解质导电水凝胶，酸掺杂导电水凝胶，无机物添加导电水凝胶和导电高分子基导电水凝胶。近年来，导电水凝胶作为智能水凝胶家族的一员受到人们广泛的关注，导电水凝胶的研究热点从起始的聚电解质导电水凝胶逐步过渡为无机物添加导电水凝胶和导电高分子基导电水凝胶，这主要是因为单一的聚电解质导电水凝胶的机械强度和稳定性都不尽如人意，所以如何准备一种高导电性稳定型的复合水凝胶很有必要。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对现有导电水凝胶材料单一的聚电解质组成，导致导电水凝胶的机械强度和稳定性都不尽如人意的问题，提供了一种高导电性复合水凝胶材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）按重量份数计，分别称量45～50份无水乙醇、25～30份正硅酸乙酯、45～50份去离子水和3～5份盐酸搅拌混合，水浴加热，，静置冷却至室温得水解液，按质量比1:8，将硼酸三丁酯溶液滴加至水解液中，搅拌混合并静置，得改性凝胶液；
（2）按质量比1:5，将碳纳米管添加至改性凝胶液中，研磨分散，得分散液，按重量份数计，分别称量45～50份质量分数0.5％盐酸溶液、10～15份环糊精、10～15份分散液、10～15份米糠纤维和6～8份碳纳米管置于搅拌机中，搅拌混合得混合液；
（3）按质量比1:8，将质量分数20％戊二醛溶液滴加至混合液中，待滴加完成后，调节ph至7.5，搅拌混合并静置冷却至室温过滤并收集滤饼，洗涤干燥得改性包覆纤维；
（4）按重量份数计，分别称量45～50份羧甲基纤维素钠、3～5份质量分数1％氢氧化钠溶液、3～5份丙二醇二环氧丙酯和10～15份改性包覆纤维置于搅拌机中，搅拌混合并交联处理，静置冷却至室温，得静置凝胶并按质量比1:10，将静置凝胶浸泡至苯胺溶液中，再在过硫酸钾溶液中浸泡，收集得交联改性水凝胶并真空冷冻干燥，即可制备得一种高导电性复合水凝胶材料。
步骤（1）所述的硼酸三丁酯溶液滴加速率为2～3ml/min。
步骤（3）所述的戊二醛溶液滴加时间为10～15min。
步骤（3）所述的调节ph采用的是0.5mol/l氢氧化钠溶液。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明技术方案通过米糠纤维吸附并将碳纳米管负载至纤维材料内部，通过环糊精材料包覆并以羧甲基纤维素钠为原料进行制备水凝胶材料，由于水凝胶材料在苯胺单体溶液中溶胀使苯胺被吸负在具有微观多孔结构的水凝胶中，经过硫酸钾改性处理，苯胺单体与凝胶的苯胺侧基发生接枝聚合，从而有效提高导电复合水凝胶材料的导电性能；
（2）本发明技术方案通过米糠纤维负载碳纳米管并通过凝胶包覆改性，由于包覆改性使其在复合纤维表面形成保护膜，将碳纳米管颗粒与空气隔绝开，从而提高碳纳米管颗粒的抗氧化性能同时并不影响铜粉的导电性，通过纤维负载的连续性能并使其在凝胶材料中均匀填充，进一步改善材料的导电稳定性能。
具体实施方式
按重量份数计，分别称量45～50份无水乙醇、25～30份正硅酸乙酯、45～50份去离子水和3～5份质量分数5％盐酸置于烧杯中，搅拌混合并置于45～55℃下水浴加热15～20min，静置冷却至室温得水解液，按质量比1:8，将质量分数1％硼酸三丁酯溶液滴加至水解液中，控制硼酸三丁酯溶液滴加速率为2～3ml/min，搅拌混合并静置6～8h，得改性凝胶液；按质量比1:5，将碳纳米管添加至改性凝胶液中，研磨分散2～3h，得分散液，按重量份数计，分别称量45～50份质量分数0.5％盐酸溶液、10～15份环糊精、10～15份分散液、10～15份米糠纤维和6～8份碳纳米管置于搅拌机中，搅拌混合得混合液，按质量比1:8，将质量分数20％戊二醛溶液滴加至混合液中，控制滴加时间为10～15min，待滴加完成后，再用0.5mol/l氢氧化钠溶液调节ph至7.5，搅拌混合并静置冷却至室温过滤并收集滤饼并用丙酮冲洗3～5次，真空冷冻干燥得改性包覆纤维；按重量份数计，分别称量45～50份羧甲基纤维素钠、3～5份质量分数1％氢氧化钠溶液、3～5份丙二醇二环氧丙酯和10～15份改性包覆纤维置于搅拌机中，搅拌混合并置于35～45℃下交联处理20～24h，静置冷却至室温，得静置凝胶并按质量比1:10，将静置凝胶浸泡至质量分数1％苯胺溶液中20～24h，再在质量分数1％过硫酸钾溶液中浸泡20～24h，收集得交联改性水凝胶并真空冷冻干燥，即可制备得一种高导电性复合水凝胶材料。
按重量份数计，分别称量45份无水乙醇、25份正硅酸乙酯、45份去离子水和3份质量分数5％盐酸置于烧杯中，搅拌混合并置于45℃下水浴加热15min，静置冷却至室温得水解液，按质量比1:8，将质量分数1％硼酸三丁酯溶液滴加至水解液中，控制硼酸三丁酯溶液滴加速率为2ml/min，搅拌混合并静置6h，得改性凝胶液；按质量比1:5，将碳纳米管添加至改性凝胶液中，研磨分散2h，得分散液，按重量份数计，分别称量45份质量分数0.5％盐酸溶液、10份环糊精、10份分散液、10份米糠纤维和6～8份碳纳米管置于搅拌机中，搅拌混合得混合液，按质量比1:8，将质量分数20％戊二醛溶液滴加至混合液中，控制滴加时间为10min，待滴加完成后，再用0.5mol/l氢氧化钠溶液调节ph至7.5，搅拌混合并静置冷却至室温过滤并收集滤饼并用丙酮冲洗3次，真空冷冻干燥得改性包覆纤维；按重量份数计，分别称量45份羧甲基纤维素钠、3份质量分数1％氢氧化钠溶液、3份丙二醇二环氧丙酯和10份改性包覆纤维置于搅拌机中，搅拌混合并置于35℃下交联处理20～24h，静置冷却至室温，得静置凝胶并按质量比1:10，将静置凝胶浸泡至质量分数1％苯胺溶液中20h，再在质量分数1％过硫酸钾溶液中浸泡20h，收集得交联改性水凝胶并真空冷冻干燥，即可制备得一种高导电性复合水凝胶材料。
按重量份数计，分别称量47份无水乙醇、28份正硅酸乙酯、47份去离子水和4份质量分数5％盐酸置于烧杯中，搅拌混合并置于50℃下水浴加热17min，静置冷却至室温得水解液，按质量比1:8，将质量分数1％硼酸三丁酯溶液滴加至水解液中，控制硼酸三丁酯溶液滴加速率为2ml/min，搅拌混合并静置7h，得改性凝胶液；按质量比1:5，将碳纳米管添加至改性凝胶液中，研磨分散2h，得分散液，按重量份数计，分别称量47份质量分数0.5％盐酸溶液、12份环糊精、12份分散液、12份米糠纤维和7份碳纳米管置于搅拌机中，搅拌混合得混合液，按质量比1:8，将质量分数20％戊二醛溶液滴加至混合液中，控制滴加时间为12min，待滴加完成后，再用0.5mol/l氢氧化钠溶液调节ph至7.5，搅拌混合并静置冷却至室温过滤并收集滤饼并用丙酮冲洗4次，真空冷冻干燥得改性包覆纤维；按重量份数计，分别称量47份羧甲基纤维素钠、4份质量分数1％氢氧化钠溶液、4份丙二醇二环氧丙酯和12份改性包覆纤维置于搅拌机中，搅拌混合并置于40℃下交联处理22h，静置冷却至室温，得静置凝胶并按质量比1:10，将静置凝胶浸泡至质量分数1％苯胺溶液中22h，再在质量分数1％过硫酸钾溶液中浸泡22h，收集得交联改性水凝胶并真空冷冻干燥，即可制备得一种高导电性复合水凝胶材料。
按重量份数计，分别称量50份无水乙醇、30份正硅酸乙酯、50份去离子水和5份质量分数5％盐酸置于烧杯中，搅拌混合并置于55℃下水浴加热20min，静置冷却至室温得水解液，按质量比1:8，将质量分数1％硼酸三丁酯溶液滴加至水解液中，控制硼酸三丁酯溶液滴加速率为3ml/min，搅拌混合并静置8h，得改性凝胶液；按质量比1:5，将碳纳米管添加至改性凝胶液中，研磨分散3h，得分散液，按重量份数计，分别称量50份质量分数0.5％盐酸溶液、15份环糊精、15份分散液、15份米糠纤维和8份碳纳米管置于搅拌机中，搅拌混合得混合液，按质量比1:8，将质量分数20％戊二醛溶液滴加至混合液中，控制滴加时间为15min，待滴加完成后，再用0.5mol/l氢氧化钠溶液调节ph至7.5，搅拌混合并静置冷却至室温过滤并收集滤饼并用丙酮冲洗5次，真空冷冻干燥得改性包覆纤维；按重量份数计，分别称量50份羧甲基纤维素钠、5份质量分数1％氢氧化钠溶液、5份丙二醇二环氧丙酯和15份改性包覆纤维置于搅拌机中，搅拌混合并置于45℃下交联处理24h，静置冷却至室温，得静置凝胶并按质量比1:10，将静置凝胶浸泡至质量分数1％苯胺溶液中24h，再在质量分数1％过硫酸钾溶液中浸泡24h，收集得交联改性水凝胶并真空冷冻干燥，即可制备得一种高导电性复合水凝胶材料。
将本发明制备的实例1，2，3进行性能测试，具体测试结果如下表表1所示：
表1性能测试表
由上表可知，本发明制备的水凝胶材料具有优异的力学性能和导电性。