一种保水性好的可穿戴水凝胶制备方法

本发明涉及水凝胶，尤其涉及一种保水性好的可穿戴水凝胶制备方法。

背景技术：

1、在医疗健康监测需求日益旺盛的今天，可穿戴电子设备在我们生活中越来越普及，得到了人们的广泛关注，其主要的核心部件是传感器，由于柔性传感器克服了传统刚性传感器坚硬不可弯曲的缺点，更好地满足于人体穿戴需求，因此，柔性传感器的应用是当前可穿戴电子设备领域的热点，其中水凝胶是柔性传感器的主要材传感材料。

2、水凝胶在应用过程中容易失水，保水性能较差，导致其寿命较短，影响水凝胶的电导率，对于长期应用具有较大的局限性。

3、目前研究水凝胶的抗失水性的方法主要有表面覆盖弹性体的水凝胶、盐凝胶和有机-水双溶剂凝胶三种。表面覆盖弹性体的水凝胶由于其外引的弹性体与水凝胶模量不匹配，容易发生分层脱落；盐凝胶由于引入多余离子，对其所生成的水凝胶的生物相容性产生影响，并会降低溶液的凝固点，导致通过冻融循环增加水凝胶的机械性能无法实现；有机-水双溶剂凝胶由于有机溶剂的存在，其生物相容性和生物毒性难以控制。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在应用过程中容易失水，保水性能较差，导致其寿命较短，影响水凝胶的电导率，对于长期应用具有较大局限性，同时其他保水方法也会有分层脱落、生物毒性的缺点，而提出的一种保水性好的可穿戴水凝胶制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种保水性好的可穿戴水凝胶制备方法，包括以下重量份数的各组分：聚乙烯醇1.5～3份，导电填料0.5～2份，去离子水25～35份，丙烯酰胺预聚合溶液10～20份；

4、所述可穿戴水凝胶的制备方法包括以下步骤：

5、s1：将聚乙烯醇与导电填料溶解于去离子水中；

6、s2：将s1中得到的溶液在油浴锅中加热搅拌2小时，加热完成后自然冷却至室温；

7、s3：将s2中得到的溶液至于冷冻环境下冻融多次循环得到聚乙烯醇导电水凝胶；

8、s4：将聚乙烯醇导电水凝胶在丙烯酰胺预聚合溶液中浸泡10～30分钟后取出，将其暴露与365mm紫外光下照射30～90分钟，使外层丙烯酰胺光聚合，完成具有防护层的聚乙烯醇导电水凝胶的制备。

9、优选的，所述导电填料为羧基化多壁碳纳米管、氨基化多壁碳纳米管、银纳米线、mxene、石墨烯中的其中一种或多种。

10、优选的，所述丙烯酰胺预聚合溶液包括以下重量份数的组分：丙烯酰胺1.5～3，光引发剂0.1～0.3份，交联剂0.05～0.1份，乙二醇5～10份。

11、更优选的，所述丙烯酰胺预聚合溶液由丙烯酰胺、光引发剂、交联剂溶解于乙二醇溶液中制得。

12、更优选的，所述光引发剂为2-羟基-4’-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、1-羟基环已基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯的一种或几种混合使用。

13、优选的，所述交联剂为n-n亚甲基双丙烯酰胺。

14、优选的，所述s2中的油浴锅温度设置为90～95℃。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

16、1、本发明制备的可穿戴水凝胶具有良好的保水性，相较于传统水凝胶寿命明显延长，并且由于聚丙烯酰胺吸收了微量的水分，其质量还有一定的增加，有效的提高了水凝胶的保水能力；

17、2、本发明中制备的可穿戴水凝胶具有良好的电机械性能，对于施加在水凝胶上的应力变形，其能将形变转化为电响应信号，提高水凝胶在穿戴时的监测能力；

18、3、本发明制备的可穿戴水凝胶防护层与水凝胶基体有良好的贴合效果，不会改变内部结构，并且也不会有分层脱落等现象产生，提高了水凝胶的生物相容性和使用寿命。

19、本发明设计新颖，有效的提高了可穿戴水凝胶的保水性能，对于水凝胶的使用寿命和生物相容性都有显著提高，并且不会产生生物毒性，使用安全，同时导电率良好，具有良好的电机械性能。

技术特征：

1.一种保水性好的可穿戴水凝胶制备方法，其特征在于，所述可穿戴水凝胶包括以下重量份数的各组分：聚乙烯醇1.5～3份，导电填料0.5～2份，去离子水25～35份，丙烯酰胺预聚合溶液10～20份；

2.根据权利要求1所述的一种保水性好的可穿戴水凝胶制备方法，其特征在于，所述导电填料为羧基化多壁碳纳米管、氨基化多壁碳纳米管、银纳米线、mxene、石墨烯中的其中一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种保水性好的可穿戴水凝胶制备方法，其特征在于，所述丙烯酰胺预聚合溶液包括以下重量份数的组分：丙烯酰胺1.5～3，光引发剂0.1～0.3份，交联剂0.05～0.1份，乙二醇5～10份。

4.根据权利要求3所述的一种保水性好的可穿戴水凝胶制备方法，其特征在于，所述丙烯酰胺预聚合溶液由丙烯酰胺、光引发剂、交联剂溶解于乙二醇溶液中制得。

5.根据权利要求3所述的一种保水性好的可穿戴水凝胶制备方法，其特征在于，所述光引发剂为2-羟基-4’-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、1-羟基环已基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯的一种或几种混合使用。

6.根据权利要求1所述的一种保水性好的可穿戴水凝胶制备方法，其特征在于，所述交联剂为n-n亚甲基双丙烯酰胺。

7.根据权利要求1所述的一种保水性好的可穿戴水凝胶制备方法，其特征在于，所述s2中的油浴锅温度设置为90～95℃。

技术总结
本发明公开了一种保水性好的可穿戴水凝胶制备方法，包括以下重量份数的各组分：聚乙烯醇1.5～3份，导电填料0.5～2份，去离子水25～35份，丙烯酰胺预聚合溶液10～20份；所述可穿戴水凝胶的制备方法包括以下步骤：首先，将聚乙烯醇与导电填料溶解于去离子水中；其次，将S1中得到的溶液在油浴锅中加热搅拌2小时，加热完成后自然冷却至室温；再次，将S2中得到的溶液至于冷冻环境下冻融多次循环得到聚乙烯醇导电水凝胶。本发明设计新颖，有效的提高了可穿戴水凝胶的保水性能，对于水凝胶的使用寿命和生物相容性都有显著提高，并且不会产生生物毒性，使用安全，同时导电率良好，具有良好的电机械性能。

技术研发人员：程华,王方阔,董华泽,朱金苗,陈虎,郑斌,宫艺,王慧,章佳萍
受保护的技术使用者：合肥师范学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14