CN103788284B - 一种高伸长率及弹性模量可调的离子液体凝胶制备方法 - Google Patents
一种高伸长率及弹性模量可调的离子液体凝胶制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103788284B CN103788284B CN201410024886.3A CN201410024886A CN103788284B CN 103788284 B CN103788284 B CN 103788284B CN 201410024886 A CN201410024886 A CN 201410024886A CN 103788284 B CN103788284 B CN 103788284B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ionic liquid
- adjustable
- respect
- elastic modelling
- elongation rate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)
- Polymerisation Methods In General (AREA)
Abstract
一种高伸长率及弹性模量可调的离子液体凝胶制备方法，将丙烯酸类单体加入咪唑类离子液体中，再加入丙烯酸交联剂和光引发剂，搅拌充分混合，倒入夹有硅胶垫片的玻璃板模具中，放在紫外交联仪中紫外辐射1-10小时，即可得到一种高伸长率及弹性模量可调的离子液体凝胶；本发明通过在离子液体中原位交联丙烯酸类单体将离子液体固化而制备一种高伸长率及弹性模量可调的离子液体凝胶，方法简单可控，与传统的离子液体固化方法相比，其制备出的离子液体凝胶的拉伸模量（2-50kPa）和拉伸应变（伸长率为3-22倍）可调，拓宽了离子液体作为生物材料、能量储存材料和驱动器材料等的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及离子液体和高分子聚合物制备技术2领域，特别涉及一种高伸长率及弹性模量可调的离子液体凝胶制备方法。
背景技术
作为一种“绿色溶剂”，离子液体由于其具有不挥发性（几乎无饱和蒸汽压），不可燃性、热稳定性和高的电导率等优点而引起了人们的广泛关注。离子液体主要应用于电解质（如锂离子电池、燃料电池、太阳能电池）、功能膜材料（如分离膜、催化膜）和生物传感器（如检测葡萄糖和多巴胺）等领域。然而大多数离子液体在常温下都是液体的，在实际应用中受到很多限制。将离子液体固化不但可更好的发挥离子液体的作用，而且可拓展其应用范围，所以如何将离子液体固化是实际应用中需要解决的关键问题。
制备离子液体凝胶是固化离子液体的一种有效方法，目前关于制备离子液体凝胶的方法主要有在离子液体中原位聚合乙烯基单体形成凝胶，以及将离子液体自身交联形成凝胶两种方式。但是目前报道的大多数离子液体凝胶的力学性能较弱，伸长率较低，此外，弹性模量较高（>100kPa），与软材料的模量不匹配，依附性较差，从而限制了其作为生物材料、能量储存材料和驱动器材料等的应用。为了更好的发挥离子液体的作用，拓宽离子液体的应用领域，本发明通过在离子液体中原位交联聚合丙烯酸类单体，将离子液体固化而制备得到了一种高伸长率及弹性模量可调性能的离子液体凝胶，该材料有望拓宽离子液体的应用领域。
目前报道的有关研究具有可拉伸及弹性模量可调性能的离子液体凝胶的制备方法有以下三例。
SSaricilar等(ElectrochemCommun,2013,32:47-50)用甲基丙烯酸甲酯(methylmethacrylate,MMA)为单体，聚乙二醇二丙烯酸酯(poly(ethyleneglycol)diacrylate,PEGDA，平均分子量285g/mol)为交联剂,过氧化甲乙酮(methylethylketoneperoxide)为光催化剂，在(1-乙基-3-甲基咪唑双（三氟甲磺酰）亚胺(1-ethyl-3-methylimidazoliumbis(trifluoromethanesulfonyl)imide,[C2mIm][TFSI])离子液体中通过自由基聚合生成了拉伸模量在130-470kPa，拉伸应变约6倍的离子液体凝胶。
KFujii等(SoftMatter,2012,8:1756-1759)将四臂聚乙二醇(tetra-armpoly(ethyleneglycol),Tetra-PEG)与1-乙基-3-甲基咪唑双（氟磺酰）亚胺(1-ethyl-3-methylimidazoliumbis(trifluoromethanesulfonyl)amide,[C2mIm][TFSA])离子液体混合后制备出拉伸模量为2.8-7.7kPa，拉伸应变在3.8-4.7倍的离子液体凝胶。
AFVisentin等(ACSAppl.Mater.Interfaces,2012,4:2836-2839)将聚乙二醇二丙烯酸酯(poly(ethyleneglycol)diacrylate,PEGDA,平均分子量575g/mol)作为前驱体，2-羟基-2-甲基苯丙酮(2-hydroxy-2-methylpropiophenone,HOMPP)为光引发剂，1-乙基-3-甲基咪唑双（三氟甲磺酰）亚胺(1-ethyl-3-methylimidazoliumbis(trifluoromethanesulfonyl)imide,[C2mIm][TFSI])为离子液体，通过原位交联聚合制备了压缩模量为2×10-3-15MPa，最大压缩应变为0.4倍的离子液体凝胶。
以上三例离子液体凝胶虽然都可归为具有可拉伸和弹性模量可调性能的离子液体凝胶，但是其应变范围较小，远远不能满足对具有高伸长率及弹性模量可调性能的软弹性材料的要求。为了更好的发挥离子液体以及离子液体凝胶的作用，拓宽离子液体的应用领域，高伸长率的软弹性离子液体凝胶的制备需求相当迫切。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种高伸长率及弹性模量可调的离子液体凝胶制备方法，将丙烯酸类单体加入离子液体中，再加入交联剂和引发剂，通过自由基聚合就可制备离子液体凝胶，与传统的离子液体凝胶相比，本发明制备出的离子液体凝胶的拉伸模量（2-50kPa）和拉伸应变（伸长率为3-22倍）可调，拓宽了离子液体作为生物材料、能量储存材料和驱动器材料等的应用范围。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种高伸长率及弹性模量可调的离子液体凝胶制备方法，将相对于离子液体4-60wt%的丙烯酸类单体加入咪唑类离子液体中，再加入相对于丙烯酸0.001-5.0wt%的交联剂和相对于丙烯酸0.01-2.0wt%的光引发剂，搅拌充分混合，倒入夹有硅胶垫片的玻璃板模具中，放在紫外交联仪中紫外辐射1-10小时，即可得到一种高伸长率及弹性模量可调的离子液体凝胶。
所述的交联剂为聚乙二醇类交联剂，如聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、四臂聚乙二醇丙烯酸酯、四臂聚乙二醇甲基丙烯酸酯，平均分子量200-10000g/mol；
所述的光引发剂为光裂解型引发剂，包括2-羟基-甲基苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-2-（4-吗啉基）-1-[4-（甲硫基）苯基]-1-丙酮或α-酮戊二酸。
所述的咪唑类离子液体包括1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯、1-甲基-3-甲基咪唑硫酸乙酯、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸甲酯或1-丁基-3-甲基咪唑硫酸甲酯。
本发明的特点和优点：
本发明提供了一种新的固化离子液体的方法，通过在离子液体中原位交联丙烯酸类单体将离子液体固化而制备一种高伸长率及弹性模量可调的离子液体凝胶。本发明方法简单可控，与传统的离子液体固化方法相比，其制备出的离子液体凝胶的拉伸模量（2-50kPa）和拉伸应变（伸长率为3-22倍）可调，拓宽了离子液体作为生物材料、能量储存材料和驱动器材料等的应用范围。
具体实施方式
实施例一：
将相对于离子液体4-15wt%的丙烯酸类单体—丙烯酸加入到1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯离子液体中，再加入相对于丙烯酸类单体3-5wt%的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和相对于丙烯酸类单体1-2wt%的2-羟基-2-甲基苯丙酮，搅拌充分混合后，倒入夹有硅胶垫片的玻璃板模具中，放在紫外交联仪中紫外辐射1-10小时，即可得到一种高伸长率及弹性模量可调的离子液体凝胶。
该实例制备的离子液体凝胶的模量在2.0-8.0kPa，应变可以达到3-10倍，断裂应力在5-15kPa。
实施例二：
将相对于离子液体15-20wt%的丙烯酸类单体—甲基丙烯酸加入到1-甲基-3-甲基咪唑硫酸乙酯离子液体中，再加入相对于丙烯酸类单体0.1-0.5wt%的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和相对于丙烯酸类单体0.1-1wt%的1-羟基环己基苯基甲酮，搅拌充分混合后，倒入夹有硅胶垫片的玻璃板模具中，放在紫外交联仪中紫外辐射1-10小时，即可得到一种高伸长率及弹性模量可调的离子液体凝胶。
该实例制备的离子液体凝胶的模量在5-14kPa，应变可以达到8-15倍，断裂应力在30-50kPa。
实施例三：
将相对于离子液体20-35wt%的丙烯酸类单体—丙烯酸加入到1-丁基-3-甲基咪唑硫酸乙酯离子液体中，再加入相对于丙烯酸类单体0.05-0.2wt%的四臂聚乙二醇丙烯酸酯和相对于丙烯酸类单体1-2wt%的2-甲基-2-（4-吗啉基）-1-[4-（甲硫基）苯基]-1-丙酮，搅拌充分混合后，倒入夹有硅胶垫片的玻璃板模具中，放在紫外交联仪中紫外辐射1-10小时，即可得到一种高伸长率及弹性模量可调的离子液体凝胶。
该实例制备的离子液体凝胶的模量在12-20kPa，应变可以达到10-20倍，断裂应力在40-80kPa。
实施例四：
将相对于离子液体35-60wt%的丙烯酸类单体—甲基丙烯酸加入到1-丁基-3-甲基咪唑硫酸甲酯离子液体中，再加入相对于丙烯酸类单体0.001-0.01wt%的四臂聚乙二醇甲基丙烯酸酯和相对于丙烯酸类单体0.01-0.1wt%的α-酮戊二酸，搅拌充分混合后，倒入夹有硅胶垫片的玻璃板模具中，放在紫外交联仪中紫外辐射1-10小时，即可得到一种高伸长率及弹性模量可调的离子液体凝胶。
该实例制备的离子液体凝胶的模量在18-30kPa，应变可以达到18-35倍，断裂应力在75-130kPa。
前述实例说明了根据本发明提供的方法可以制备出一系列拉伸性能及弹性模量可调的离子液体凝胶。本领域的技术人员依据上述方案做出非本质的调整和改进均属于本案的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种高伸长率及弹性模量可调的离子液体凝胶制备方法，其特征在于，将相对于离子液体4-60wt％的丙烯酸类单体加入咪唑类离子液体中，再加入相对于丙烯酸0.001-5wt％的交联剂和相对于丙烯酸0.01-2wt％的光引发剂，搅拌充分混合，倒入夹有硅胶垫片的玻璃板磨具中，放在紫外交联仪中紫外辐射1-10小时，即可得到一种高伸长率及弹性模量可调的离子液体凝胶；
所述的交联剂为聚乙二醇类交联剂，包括聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、四臂聚乙二醇丙烯酸酯、四臂聚乙二醇甲基丙烯酸酯，平均分子量200-10000g/mol；
所述的光引发剂为光裂解型引发剂，包括2-羟基-甲基苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮或α-酮戊二酸；
所述的咪唑类离子液体包括1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯、1-甲基-3-甲基咪唑硫酸乙酯、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸甲酯或1-丁基-3-甲基咪唑硫酸甲酯。
2.根据权利要求1所述的一种高伸长率及弹性模量可调的离子液体凝胶制备方法，其特征在于，
将相对于离子液体4-15wt％的丙烯酸类单体—丙烯酸加入到1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯离子液体中，再加入相对于丙烯酸类单体3-5wt％的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和相对于丙烯酸类单体1-2wt％的2-羟基-2-甲基苯丙酮，搅拌充分混合后，倒入夹有硅胶垫片的玻璃板模具中，放在紫外交联仪中紫外辐射1-10小时，即可得到一种高伸长率及弹性模量可调的离子液体凝胶。
3.根据权利要求1所述的一种高伸长率及弹性模量可调的离子液体凝胶制备方法，其特征在于，将相对于离子液体15-20wt％的丙烯酸类单体—甲基丙烯酸加入到1-甲基-3-甲基咪唑硫酸乙酯离子液体中，再加入相对于丙烯酸类单体0.1-0.5wt％的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和相对于丙烯酸类单体0.1-1wt％的1-羟基环己基苯基甲酮，搅拌充分混合后，倒入夹有硅胶垫片的玻璃板模具中，放在紫外交联仪中紫外辐射1-10小时，即可得到一种高伸长率及弹性模量可调的离子液体凝胶。
4.根据权利要求1所述的一种高伸长率及弹性模量可调的离子液体凝胶制备方法，其特征在于，将相对于离子液体20-35wt％的丙烯酸类单体—丙烯酸加入到1-丁基-3-甲基咪唑硫酸乙酯离子液体中，再加入相对于丙烯酸类单体0.05-0.2wt％的四臂聚乙二醇丙烯酸酯和相对于丙烯酸类单体1-2wt％的2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮，搅拌充分混合后，倒入夹有硅胶垫片的玻璃板模具中，放在紫外交联仪中紫外辐射1-10小时，即可得到一种高伸长率及弹性模量可调的离子液体凝胶。
5.根据权利要求1所述的一种高伸长率及弹性模量可调的离子液体凝胶制备方法，其特征在于，将相对于离子液体35-60wt％的丙烯酸类单体—甲基丙烯酸加入到1-丁基-3-甲基咪唑硫酸甲酯离子液体中，再加入相对于丙烯酸类单体0.001-0.01wt％的四臂聚乙二醇甲基丙烯酸酯和相对于丙烯酸类单体0.01-0.1wt％的α-酮戊二酸，搅拌充分混合后，倒入夹有硅胶垫片的玻璃板模具中，放在紫外交联仪中紫外辐射1-10小时，即可得到一种高伸长率及弹性模量可调的离子液体凝胶。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410024886.3A CN103788284B (zh) | 2014-01-20 | 2014-01-20 | 一种高伸长率及弹性模量可调的离子液体凝胶制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410024886.3A CN103788284B (zh) | 2014-01-20 | 2014-01-20 | 一种高伸长率及弹性模量可调的离子液体凝胶制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103788284A CN103788284A (zh) | 2014-05-14 |
| CN103788284B true CN103788284B (zh) | 2016-05-04 |
Family
ID=50664371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410024886.3A Expired - Fee Related CN103788284B (zh) | 2014-01-20 | 2014-01-20 | 一种高伸长率及弹性模量可调的离子液体凝胶制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103788284B (zh) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10934568B2 (en) * | 2016-06-07 | 2021-03-02 | National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc | Conversion of sugars to ionic liquids |
| CN106632775A (zh) * | 2016-09-13 | 2017-05-10 | 西安交通大学 | 一种力学性能优良、高透光且自愈合的离子液体凝胶的制备方法 |
| CN106643462A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-05-10 | 西安交通大学 | 使用离子液体凝胶的大变形电阻式应变片及制作方法 |
| CN108707252B (zh) * | 2018-05-31 | 2020-10-27 | 西安交通大学 | 一种纳米复合离子液体凝胶材料及其制备和基于该材料的应变传感器 |
| CN109856391B (zh) * | 2019-02-28 | 2022-05-27 | 深圳大学 | 一种基于有机光晶体的免疫检测芯片、装置及其制备方法 |
| CN109929074A (zh) * | 2019-03-12 | 2019-06-25 | 东华大学 | 一种离子导体弹性体及其制备和应用 |
| CN110128586A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-08-16 | 西安交通大学 | 一种疏水型离子液体凝胶的制备方法 |
| CN110437504B (zh) * | 2019-08-13 | 2021-04-30 | 湖南工业大学 | 一种双层复合生物质基流延抗菌膜及其制备工艺 |
| CN112645917B (zh) * | 2020-12-16 | 2022-12-20 | 苏州阿德旺斯新材料有限公司 | 一种光响应相变材料及应用 |
| CN113736131B (zh) * | 2021-09-08 | 2022-05-27 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种海藻酸钠离子凝胶及其制备方法 |
| CN115472910B (zh) * | 2022-01-20 | 2023-06-20 | 长虹三杰新能源有限公司 | 一种含电聚合交联助剂的防过充电解液、锂离子电池 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10247578A1 (de) * | 2002-10-13 | 2004-04-22 | Solvent Innovation Gmbh | Neuartige, funktionalisierte ionische Flüssigkeiten und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| CN101274154A (zh) * | 2007-12-29 | 2008-10-01 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 表面被含萃取剂的离子液膜覆盖的浸渍树脂及其制法和应用 |
| WO2013039071A1 (ja) * | 2011-09-12 | 2013-03-21 | 国立大学法人 東京大学 | イオン液体含有ゲル状組成物、ゲル状薄膜、及びその製造方法 |
-
2014
- 2014-01-20 CN CN201410024886.3A patent/CN103788284B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10247578A1 (de) * | 2002-10-13 | 2004-04-22 | Solvent Innovation Gmbh | Neuartige, funktionalisierte ionische Flüssigkeiten und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| CN101274154A (zh) * | 2007-12-29 | 2008-10-01 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 表面被含萃取剂的离子液膜覆盖的浸渍树脂及其制法和应用 |
| WO2013039071A1 (ja) * | 2011-09-12 | 2013-03-21 | 国立大学法人 東京大学 | イオン液体含有ゲル状組成物、ゲル状薄膜、及びその製造方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| High strain stretchable solid electrolytes;Saricilar.S;《Electrochemistry Comumunications》;20130731;第32卷;47-50 * |
| Stretchable,Transparent,Ionic Conductors;Christoph Keplinger;《Science》;20130830;第341卷;984-987 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103788284A (zh) | 2014-05-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103788284B (zh) | 一种高伸长率及弹性模量可调的离子液体凝胶制备方法 | |
| Wang et al. | Multifunctional liquid‐free ionic conductive elastomer fabricated by liquid metal induced polymerization | |
| Song et al. | Rheological behavior of tough PVP-in situ-PAAm hydrogels physically cross-linked by cooperative hydrogen bonding | |
| Schulze et al. | High-modulus, high-conductivity nanostructured polymer electrolyte membranes via polymerization-induced phase separation | |
| CN110128586A (zh) | 一种疏水型离子液体凝胶的制备方法 | |
| CN107492680B (zh) | 一种碳酸亚乙烯酯及聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯基聚合物电解质及其制备方法 | |
| Snyder et al. | Electrochemical and mechanical behavior in mechanically robust solid polymer electrolytes for use in multifunctional structural batteries | |
| CN108257785A (zh) | 光固化的凝胶离子液体电解质及其制备方法、铝电解电容器 | |
| Song et al. | Self-healing materials: A review of recent developments | |
| Su et al. | Hybrid cross-linked poly (2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid) hydrogels with tunable viscoelastic, mechanical and self-healing properties | |
| CN104610562B (zh) | 一种聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的制备方法 | |
| Sun et al. | Mechanically strong ionogels formed by immobilizing ionic liquid in polyzwitterion networks | |
| Liang et al. | Toughness enhancement and stick–slip tearing of double-network hydrogels in poly (ethylene glycol) solution | |
| CN108172399A (zh) | 热固化的凝胶离子液体电解质及其制备方法、铝电解电容器 | |
| CN112185712A (zh) | 一种咪唑类聚离子液体凝胶电解质及其制备方法 | |
| CN105590759A (zh) | 一种半导体自引发聚合制备离子液体凝胶电解质的方法 | |
| Yi et al. | Movable cross-linking in adhesives: superior stretching and adhesion properties via a supramolecular sliding effect | |
| Bouvier-Fontes et al. | Seeded semicontinuous emulsion copolymerization of butyl acrylate with cross-linkers | |
| CN106832135A (zh) | 一种改性聚乙烯醇共聚物及其制备和凝胶聚合物电解质 | |
| EP2829638A1 (en) | Adhesive hydrogel and method for electrolytic protection of concrete structure | |
| CN105949367A (zh) | 一种亲水/疏水互穿网络结构聚合物电解质膜及其制备方法 | |
| JP5200213B2 (ja) | 高分子ゲルおよびその製造方法 | |
| CA2560377A1 (en) | Electrolyte membrane and fuel cell | |
| CN1294155C (zh) | 一种分子量梯度聚合物的制备方法 | |
| JP4412598B2 (ja) | イオンポリマーゲル電解質およびその前駆体組成物 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160504 Termination date: 20200120 |