一种湿润导电水凝胶及其制备方法与流程

本发明涉及导电水凝胶，具体为一种湿润导电水凝胶及其制备方法。

背景技术：

1、水凝胶是水分子和聚合物网络的聚集体，被认可为人造组织、药物递送和生物研究模型的理想材料，近年来更是被广泛用于医疗器械和生物电子器件等前沿领域，为人类健康做出了巨大的贡献。

2、导电水凝胶是水凝胶中的一种，在保持固相尺寸稳定性的前提下，显现了不同的电导率区间的特点，它可以被应用在导电薄膜、传感器、化学阀、生物材料等诸多方面。水凝胶电极片是一种新型的电极材料，它利用了导电水凝胶的水溶性和可塑性，将其作为电极材料，实现高灵敏度、高稳定性的电信号检测，可应用于各种电信号检测领域，如生物传感、环境监测、化学分析等。

3、目前，现有技术的导电水凝胶往往存在湿润度不足的问题，由于水凝胶中含有大量的水分，容易在使用环境中失水变干从而导致模量升高、电导率下降等使用性能下降，从而降低了其在实际使用中的性能稳定性。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种湿润导电水凝胶及其制备方法，改善了湿润度较低，状态较硬的问题。

2、为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

3、一种湿润导电水凝胶，包括以下重量组分：12-14份水性聚氨酯、4-8份丙烯酸、2-3份改性碳纳米管、1-3份引发剂、1-4份相容剂、8-10份纳米羟基磷灰石-海藻酸钠-透明质酸、15-20份明胶。

4、进一步地，所述纳米羟基磷灰石-海藻酸钠-透明质酸的制备方法为：将海藻酸钠、去离子水、透明质酸加入到反应器中搅拌1-5h，再向其加入0.5-0.6mol/l硝酸钙溶液混合均匀，反应温度40-50℃，反应20-30min后再滴加亚磷酸氢胺，调节ph，搅拌2-24h，沉淀、洗涤、过滤、超声分散、干燥得到纳米羟基磷灰石-海藻酸钠-透明质酸。

5、更进一步地，所述海藻酸钠、透明质酸的质量比为：62:65-66。

6、进一步地，所述亚磷酸氢胺滴加速度为4-5ml/min；所述反应ph为9-10。

7、进一步地，所述改性碳纳米管的制备方法为：向反应瓶中加入环己酮溶剂、阻聚剂对苯二酚、催化剂五氧化二磷、羟基化碳纳米管，超声分散均匀，加入乙烯基乙酸，其中对苯二酚、五氧化二磷、羟基化碳纳米管、乙烯基乙酸的质量比为2-2.5:40-80:10:30-50，超声分散均匀，冷却至室温，离心分离，用去离子水洗涤干净并干燥，得到改性碳纳米管。

8、更进一步地，所述超声分散为：在100-105℃下反应1-25h。

9、进一步地，所述相容剂为：丙烯酸接枝水性聚氨酯、马来酸酐接枝改性碳纳米管、丙烯酸接枝明胶、丙烯酸接枝海藻酸钠中的任意一种或几种。

10、进一步地，所述引发剂为：２,-偶氮二（２-甲基丙基咪）二盐酸盐、４,４-偶氮（４-氰基戊酸）、偶氮二异丁咪盐酸钠、偶氮氰基戊酸中的任意一种或几种。

11、前述湿润导电水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

12、（1）将水性聚氨酯、丙烯酸、改性碳纳米管、纳米羟基磷灰石-海藻酸钠-透明质酸、明胶加入反应器中形成混合物，反应温度为16-20℃，搅拌机速度600-700r/min，搅拌20-30min，然后向混合物加入相容剂搅拌3-5h后，再加入引发剂继续搅拌2-3h得到初料；

13、（2）将初料取出，在16-20℃下除泡5-7h，启动制胶机，固化机设定所需温度且进行升温，装上聚对苯二甲酸乙二醇酯胶膜，装上pet蓝膜，装上脉丝，调整好所有的纠偏系统，设置抽胶泵的基数与收卷机的基数同步，打开固化机的进气过滤器，当固化机温度到达150-180℃后，打开固化机排气系统，然后按下制胶机的自动按钮，出料再处理生产出所述湿润导电水凝胶。

14、进一步地，所述（2）中再处理为：对出料洗涤、过滤、离心、干燥。

15、相比于现有技术，本发明的有益效果为：

16、本发明引入丙烯酸单体和改性碳纳米管会形成分子交联网，在带来优异的电学性能的同时还具有较好的力学性能，丙烯酸和纳米羟基磷灰石-海藻酸钠-透明质酸、水性聚氨酯之间存在氢键作用产生交联，比表面积大，改善了导电水凝胶的柔性，提高了湿润性，而且制备工艺较为简单。

技术特征：

1.一种湿润导电水凝胶，其特征在于，包括以下重量组分：12-14份水性聚氨酯、4-8份丙烯酸、2-3份改性碳纳米管、1-3份引发剂、1-4份相容剂、8-10份纳米羟基磷灰石-海藻酸钠-透明质酸、15-20份明胶。

2.根据权利要求1所述的湿润导电水凝胶，其特征在于，所述纳米羟基磷灰石-海藻酸钠-透明质酸的制备方法为：将海藻酸钠、去离子水、透明质酸加入到反应器中搅拌1-5h，再向其加入0.5-0.6mol/l硝酸钙溶液混合均匀，反应温度40-50℃，反应20-30min后再滴加亚磷酸氢胺，调节ph，搅拌2-24h，沉淀、洗涤、过滤、超声分散、干燥得到纳米羟基磷灰石-海藻酸钠-透明质酸。

3.根据权利要求2所述的湿润导电水凝胶，其特征在于，所述海藻酸钠、透明质酸的质量比为：62:65-66。

4.根据权利要求1所述的湿润导电水凝胶，其特征在于，所述亚磷酸氢胺滴加速度为4-5ml/min；所述反应ph为9-10。

5.根据权利要求1或4所述的湿润导电水凝胶，其特征在于，所述改性碳纳米管的制备方法为：向反应瓶中加入环己酮溶剂、阻聚剂对苯二酚、催化剂五氧化二磷、羟基化碳纳米管，超声分散均匀，加入乙烯基乙酸，其中对苯二酚、五氧化二磷、羟基化碳纳米管、乙烯基乙酸的质量比为2-2.5:40-80:10:30-50，超声分散均匀，冷却至室温，离心分离，用去离子水洗涤干净并干燥，得到改性碳纳米管。

6.根据权利要求5所述的湿润导电水凝胶，其特征在于，所述超声分散为：在100-105℃下反应1-25h。

7.根据权利要求1所述的湿润导电水凝胶，其特征在于，所述相容剂为：丙烯酸接枝水性聚氨酯、马来酸酐接枝改性碳纳米管、丙烯酸接枝明胶、丙烯酸接枝海藻酸钠中的任意一种或几种。

8.根据权利要求1所述的湿润导电水凝胶，其特征在于，所述引发剂为：２,-偶氮二（２-甲基丙基咪）二盐酸盐、４,４-偶氮（４-氰基戊酸）、偶氮二异丁咪盐酸钠、偶氮氰基戊酸中的任意一种或几种。

9.根据权利要求1~8中任一项所述的湿润导电水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述（2）中再处理为：对出料洗涤、过滤、离心、干燥。

技术总结
本发明涉及导电水凝胶技术领域，且公开了一种湿润导电水凝胶及其制备方法，该导电水凝胶包括以下重量组分：12‑14份水性聚氨酯、4‑8份丙烯酸、2‑3份改性碳纳米管、1‑3份引发剂、1‑4份相容剂、8‑10份纳米羟基磷灰石‑海藻酸钠‑透明质酸、15‑20份明胶。本发明引入丙烯酸单体和改性碳纳米管会形成分子交联网，在带来优异的电学性能的同时还具有较好的力学性能，丙烯酸和纳米羟基磷灰石‑海藻酸钠‑透明质酸、水性聚氨酯之间存在氢键作用产生交联，比表面积大，改善了导电水凝胶的柔性，提高了湿润性，而且制备工艺较为简单。

技术研发人员：曾涛,许佳,刘昌涛,陈琦,江学煌,蒋忠
受保护的技术使用者：上海英科心电图医疗产品有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15