CN106632775A - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Abstract

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，向离子液体中加入单体和光引发剂，混合均匀，排除氧气后加入到透光的容器中，在紫外灯下照射后，得到离子液体凝胶；或通过以下方法制备：向离子液体中加入单体和热引发剂，混合均匀，排除氧气后加入到模具中，搅拌下混合均匀，然后进行熟化，得到离子液体凝胶；本发明通过改进反应的单体、单体的摩尔配比、反应时间、引发方式等离子液体凝胶合成工艺，成功地将自愈合性能引入离子液体凝胶领域，使其具有一定的抗逆性；并且显著提升了其力学性能，且解决了离子凝胶较为普遍的发黄问题，具有较好的透光率。此凝胶在电、力学尤其是其交叉领域具有较好的应用前景。

Description

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
技术领域
本发明涉及一种离子液体凝胶，具体涉及一种力学性能优良、高透光且自愈合的离子液体凝胶的制备方法。
背景技术
离子液体在室温或室温附近呈现液体状态的有机熔融盐，由阴阳离子构成，也称为低温熔融盐。离子液体具有蒸汽压低、电导率高、电化学窗口宽、热稳定性好等独特的物理化学性质，已经引起学术界和工业界的兴趣与广泛关注。
通过将离子液体聚合的方法可以得到聚离子液体。按照化学结构，聚离子液体可分为以下几类：(1)聚阳离子型离子液体，即阳离子以共价键与聚合物主链相连；(2)聚阴离子型离子液体，即阴离子以共价键与聚合物主链相连；(3)两性型聚离子液体，即阳离子和阴离子都通过共价键与聚合物主链相连。由于离子液体固有的流动性，使其在实际的应用中经常并不方便使用，而离子液体的聚合刚好克服了离子液体的流动性的缺点，并将其可以导电的特性与高分子聚合物的各种优良特性巧妙地结合起来，近年来引起了学者们越来越多的关注。因为合成离子液凝胶的初始原料可以是单体、聚合物或者是单体和聚合物的混合体，所以其制备过程也各有特点，典型的合成方法为：自由基聚合、浇铸法和离子液体自聚。例如Kenta Fujii等成功合成了四臂聚乙二醇离子液体凝胶，以作为一种独立的高电导率的离子液体聚合物体系，可以在较低的固含量的条件下打到一定的力学性能，并且具有和离子液体凝胶相似的电导率，证实了固态材料下达到和液态电解质相似电导率的可能性，并且断裂拉伸强度在35KPa左右。
但在已报道的文献中，普遍存在力学性能不足(抗拉强度和断裂伸长率较小)的缺陷，透光率较低等不足，关于离子凝胶自愈合的研究尚无文献报道。此外，离子凝胶也存在着透光率不足的问题。
发明内容
本发明为克服现有技术中的问题，目的在于提供一种力学性能优良、高透光且自愈合的离子液体凝胶的制备方法，基于有机高分子聚合以及自由基引发的机理，通过光引发或热引发的方式，将一种或多种单体聚合，以制备新型的离子液体凝胶。所得产品同时具备高强度和高伸长率，而且具有优异的透光性能，自愈合性能，以作为一种新型材料，具有良好的应用前景。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
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，向离子液体中加入单体和光引发剂，混合均匀，排除氧气后加入到透光的容器中，在紫外灯下照射后，得到离子液体凝胶；其中，单体包括自交联乙烯基单体，单体的质量为离子液体、单体和光引发剂总质量的0.5％～60％，光引发剂的量为单体摩尔量的0.1％～10％；
或通过以下方法制备：向离子液体中加入单体和热引发剂，混合均匀，排除氧气后加入到模具中，搅拌下混合均匀，然后在0℃～60℃进行熟化0.5h～48h，得到离子液体凝胶；其中，单体包括自交联乙烯基单体，单体的质量为离子液体、单体和热引发剂总质量的0.5％～60％，热引发剂的量为单体摩尔量的0.1％～10％。
本发明进一步的改进在于，所述单体还包括丙烯酸、丙烯酸的衍生物、丙烯酰胺、丙烯酰胺的衍生物中的一种或多种。
本发明进一步的改进在于，所述丙烯酸的衍生物为甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯一种或多种；丙烯酰胺的衍生物为N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺和N，N-二甲基丙烯酰胺中的一种或多种。
本发明进一步的改进在于，所述自交联乙烯基单体为N，N-二甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺或N-羟乙基丙烯酰胺。
本发明进一步的改进在于，所述光引发剂为α-酮戊二酸、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮、苯甲酰甲酸甲酯、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、N-羟乙基丙烯酰胺、2-羟基-甲基苯基丙酮、2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮或2-二甲氨基-2-苄基-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮；照射的时间为2min～9h。
本发明进一步的改进在于，所述离子液体为吡啶类离子液体、吡咯烷类离子液体、一取代咪唑类离子液体、二取代咪唑类离子液体或三取代咪唑类离子液体。
本发明进一步的改进在于，所述一取代咪唑类离子液体为氯化1-甲基咪唑、1-甲基咪唑磷酸二氢盐、1-甲基咪唑高氯酸盐、1-甲基咪唑对甲苯磺酸盐、1-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐或1-甲基咪唑硝酸盐；二取代咪唑类离子液体为溴化1-乙基-3-甲基咪唑、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐或1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯盐；三取代咪唑类离子液体为1,2,3-三甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐或1-己基-2,3-二甲基咪唑溴盐；吡啶类离子液体为1-丁基吡啶溴盐或1-丁基吡啶氯盐；吡咯烷类离子液体为1-乙基-1-甲基吡咯烷四氟硼酸盐、1-乙基-1-甲基吡咯烷氯盐或1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐。
本发明进一步的改进在于，所述热引发剂为过硫酸钾、过氧化苯甲酰、过硫酸铵或过氧化二异丙苯。
本发明进一步的改进在于，所述加入热引发剂后加入还原剂，再混合均匀，还原剂的量为热引发剂摩尔量的5％～100％。
本发明进一步的改进在于，所述还原剂为四甲基乙二胺。与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
本发明中自交联乙烯基单体为一种具有高强度、高伸长率、高透光率且具有优良自愈合性能的新型离子液体凝胶，本发明的创新点在于采用了改进的制备工艺以及制备了具有综合的优良特性的新型离子液体凝胶，首先构建出由一种或多种单体组成的小分子单体的聚合物网络，在未形成凝胶之前，在该网络中加入某种填充液(例如离子液体)，通过热引发或光引发自由基聚合的原理，将小分子单体连接成长链，并且引入某种具有自交联作用的单体无需外加交联剂，即可实现离子液体的固化，即制备了一种新型的离子液体凝胶。本发明单体中由于含有自交联有机小分子，所以不用外加交联剂。本发明中由于加入了热引发剂，可以在特定温度下某种化学键发生断裂产生自由基，进一步熟化即可得到具有优良特性的新型离子液体凝胶。与传统的离子液体凝胶相比具有一定的抗逆性，很高的断裂伸长率(2000％～3000％)，很高的拉伸强度(可达0.5MPa左右)，很高的透光率，优良的自愈合功能(5min几乎完全愈合)，且解决了离子凝胶较为普遍的发黄问题，具有较好的透光率，拓宽了该离子凝胶的应用领域。
进一步的，本发明中通过加入适量的还原剂，能够加快引发速率。
进一步的，咪唑类离子液体，简单可控易操作，将某种含有碳碳双键以及酰胺键的单体(如DMAAm(N，N-二甲基丙烯酰胺)和HEAA(N-羟乙基丙烯酰胺)加入某种离子液体(如1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐)中，再加入引发剂(热引发剂或光引发剂)，且借助某种单体(如DMAAm)自交联作用无需外加交联剂，通过自由基聚合(原位交联丙烯酸类单体)将离子液体固化而制备一种不挥发、导电的软弹性离子液体凝胶。
附图说明
图1为本发明实施例1的饼状模型自愈合性能测试图。
图2为本发明实施例1的柱状的离子液体凝胶的力学性能测试。
图3为本发明实施例1的桥式荷载模型。
图4为本发明实施例1外加荷载负重试验测试图。
图5为本发明实施例1极限拉伸实验测试图。
具体实施方式
下面通过具体实施例进行详细说明。
向离子液体中加入单体和光引发剂，混合均匀，排除氧气后加入到透光的容器中，在紫外灯下照射后，得到离子液体凝胶；其中，单体包括自交联乙烯基单体，单体的质量为离子液体、单体和光引发剂总质量的0.5％～60％，光引发剂的量为单体摩尔量的0.1％～10％；
单体还包括丙烯酸、丙烯酸的衍生物、丙烯酰胺、丙烯酰胺的衍生物中的一种或多种。
所述丙烯酸的衍生物为甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯一种或多种；丙烯酰胺的衍生物为N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺中的一种或多种。
所述自交联乙烯基单体为N，N-二甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺或N-羟乙基丙烯酰胺。
所述光引发剂为α-酮戊二酸、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮、苯甲酰甲酸甲酯、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、N-羟乙基丙烯酰胺、2-羟基-甲基苯基丙酮、2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮或2-二甲氨基-2-苄基-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮；照射的时间为2min～9h。
所述离子液体为吡啶类离子液体、吡咯烷类离子液体、一取代咪唑类离子液体、二取代咪唑类离子液体或三取代咪唑类离子液体。
所述一取代咪唑类离子液体为氯化1-甲基咪唑、1-甲基咪唑磷酸二氢盐、1-甲基咪唑高氯酸盐、1-甲基咪唑对甲苯磺酸盐、1-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐或1-甲基咪唑硝酸盐；二取代咪唑类离子液体为溴化1-乙基-3-甲基咪唑、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐或1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯盐；三取代咪唑类离子液体为1,2,3-三甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐或1-己基-2,3-二甲基咪唑溴盐；吡啶类离子液体为1-丁基吡啶溴盐或1-丁基吡啶氯盐；吡咯烷类离子液体为1-乙基-1-甲基吡咯烷四氟硼酸盐、1-乙基-1-甲基吡咯烷氯盐或1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐。
或通过以下方法制备：向离子液体中加入单体和热引发剂，混合均匀，排除氧气后加入到模具中，搅拌下混合均匀，然后在0℃～60℃进行熟化0.5h～48h，得到离子液体凝胶；其中，单体包括自交联乙烯基单体，单体的质量为离子液体、单体和热引发剂总质量的0.5％～60％，热引发剂的量为单体摩尔量的0.1％～10％。
所述热引发剂为过硫酸钾、过氧化苯甲酰、过硫酸铵或过氧化二异丙苯。
所述加入热引发剂后加入还原剂，再混合均匀，还原剂的量为热引发剂摩尔量的5％～50％。
所述还原剂为四甲基乙二胺。
本发明中仅以有限的是实施例对本发明进行描述，本发明中限定的单体、离子液体、光引发剂均能够制得离子液体凝胶。
本发明中透光的容器为普通玻璃容器或塑料容器。单体中除自交联有机小分子外为含有碳碳双键和/或酰胺键的化合物。
实施例1
以1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐作为离子液体填充液，向其中加入N，N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)和α-酮戊二酸，充分搅拌混合均匀后，放入连接有氮气瓶和抽气管的小烧瓶中，交替进行抽气和充气过程，以排除体系中的氧气，随后加入玻璃模具或透明塑料模具中，放在紫外灯下照射2h引发自由基聚会反应，即可得到抗拉强度为0.35MPa，断裂伸长率为3000％，透光率为94％的离子液体凝胶。其中，DMAA为1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐、DMAA与α-酮戊二酸总质量的33％，α-酮戊二酸的量为DMAA物质的量的0.5％。
实施例2
以1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐作为离子液体填充液，向其中加入N-羟乙基丙烯酰胺(HEAA)和2-羟基-甲基苯基丙酮，充分搅拌混合后，放入连接有氮气瓶和抽气管的小烧瓶中，交替进行抽气和充气过程，以排除体系中的氧气，随后加入玻璃模具或透明塑料模具中，放在紫外灯下照射4h，即可得到抗拉强度为0.38MPa，断裂伸长率为2800％，透光率为93％的离子液体凝胶。其中，HEAA的量为1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐、HEAA与2-羟基-甲基苯基丙酮总质量的36％。2-羟基-甲基苯基丙酮的量为HEAA的物质的量的1％。
实施例3
以1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐作为离子液体填充液，向其中加入单体和2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮，充分搅拌混合均匀后，放入连接有氮气瓶和抽气管的小烧瓶中，交替进行抽气和充气过程，以排除体系中的氧气，随后加入玻璃模具或透明塑料模具中，放在紫外灯下照射2h，即可得到抗拉强度为0.65MPa，断裂伸长率为2000％，透光率为95％的离子液体凝胶。其中，单体的质量为1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐、单体、2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮总质量的45％。
单体为任意比例的N，N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、N-羟甲基丙烯酰胺(HMAA)与N-羟乙基丙烯酰胺(HEAA)的混合物。
2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮的物质的量为单体物质的量的0.5％。
实施例4
以1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐作为离子液体填充液，向其中加入N，N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)和α-酮戊二酸，充分搅拌混合均匀后，放入连接有氮气瓶和抽气管的小烧瓶中，交替进行抽气和充气过程，以排除体系中的氧气，随后加入玻璃模具或透明塑料模具中，放在紫外灯下照射4h，即可得到抗拉强度为0.22MPa，断裂伸长率为8000％，透光率为96％的离子液体凝胶。
其中，DMAA的质量为1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐、DMAA与α-酮戊二酸总质量的20％。α-酮戊二酸的物质的量为DMAA物质的量的0.5％。
实施例5
以1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐作为离子液体填充液，向其中加入N，N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)和α-酮戊二酸，充分搅拌混合后，放入连接有氮气瓶和抽气管的小烧瓶中，交替进行抽气和充气过程，以排除体系中的氧气，随后加入玻璃模具或透明塑料模具中，放在紫外灯下照射2h，即可得到抗拉强度为0.35MPa，断裂伸长率为3500％，透光率为95％的离子液体凝胶。其中，DMAA的质量为1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐、DMAA与α-酮戊二酸总质量的33％。α-酮戊二酸的物质的量为DMAA物质的量的0.5％。
实施例6
以1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐作为离子液体填充液，向其中加入单体和α-酮戊二酸，充分搅拌混合均匀后，放入连接有氮气瓶和抽气管的小烧瓶中，交替进行抽气和充气过程，以排除体系中的氧气，随后加入玻璃模具或透明塑料模具中，放在紫外灯下照射5h，即可得到抗拉强度为0.30MPa，断裂伸长率为3800％，透光率为94％的离子液体凝胶。其中，单体为N-羟乙基丙烯酰胺(HEAA)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)以任意比例混合的混合物。
HEAA的质量为单体总质量的36％，α-酮戊二酸的物质的量为单体物质的量的1％。
实施例7
以1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐作为离子液体填充液，向其中加入N-羟甲基丙烯酰胺(HMAA)、过硫酸铵和四甲基乙二胺，充分搅拌混合均匀后，放入连接有氮气瓶和抽气管的小烧瓶中，交替进行抽气和充气过程，以排除体系中的氧气，加入模具中并放在恒温箱(37℃)中熟化9h，即可得到抗拉强度0.55MPa，断裂伸长率1500％，透光率96％的离子液体凝胶。其中，N-羟甲基丙烯酰胺(N-MA)占1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐、N-羟甲基丙烯酰胺、过硫酸铵和四甲基乙二胺总质量的39％；过硫酸铵的量为N-羟甲基丙烯酰胺物质的量的0.5％；四甲基乙二胺的物质的量为过硫酸铵物质的量的10％。
实施例8
以1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐作为离子液体填充液，向其中加入N，N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、N-羟乙基丙烯酰胺(HEAA)、过硫酸铵以及四甲基乙二胺，充分搅拌混合均匀后，放入连接有氮气瓶和抽气管的小烧瓶中，交替进行抽气和充气过程，以排除体系中的氧气，加入模具中并放在恒温箱(50℃)中熟化5h，即可得到抗拉强度为0.50MPa，断裂伸长率为2500％，透光率为94％的离子液体凝胶。
其中，N，N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)与N-羟乙基丙烯酰胺(HEAA)的总质量占1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐、N，N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、N-羟乙基丙烯酰胺(HEAA)、过硫酸铵以及总质量的42％；N，N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)与N-羟乙基丙烯酰胺(HEAA)为任意比例。
过硫酸铵的物质的量为N，N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)与N-羟乙基丙烯酰胺(HEAA)的总物质的量的1％。四甲基乙二胺的物质的量为过硫酸铵物质的量的100％。
实施例9
以1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐作为离子液体填充液，向其中N-羟甲基丙烯酰胺(N-MA)、过硫酸铵以及四甲基乙二胺，充分搅拌混合后，放入连接有氮气瓶和抽气管的小烧瓶中，交替进行抽气和充气过程，以排除体系中的氧气，加入模具中并放在恒温箱(37℃)中熟化9h，即可得到抗拉强度为0.67MPa，断裂伸长率为1400％，透光率为98％的离子液体凝胶。其中，N-MA的加入量为1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐、N-MA、过硫酸铵与四甲基乙二胺总质量的39％。过硫酸铵的物质的量为N-MA物质的量为2％。四甲基乙二胺的物质的量为过硫酸铵物质的量的50％。
实施例10
以1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐作为离子液体填充液，向其中加入单体、过硫酸铵和四甲基乙二胺，充分搅拌混合均匀后，放入连接有氮气瓶和抽气管的小烧瓶中，交替进行抽气和充气过程，以排除体系中的氧气，加入模具中并放在恒温箱(50℃)中熟化5h，即可得到抗拉强度0.64MPa，断裂伸长率2400％，透光率93％的离子液体凝胶。
其中，单体的质量为1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐、单体、过硫酸铵与四甲基乙二胺总质量的42％。
单体为N，N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、N-羟甲基丙烯酰胺(HMAA)、甲基丙烯酸与甲基丙烯酸甲酯的任意比例的混合物。
过硫酸铵的物质的量为单体物质的量的1％，四甲基乙二胺的物质的量为过硫酸铵物质的量的100％。
实施例11
向离子液体中加入单体和光引发剂，混合均匀，排除氧气后加入到透光的容器中，在紫外灯下照射2min后，得到离子液体凝胶；其中，单体为自交联乙烯基单体，单体的质量为离子液体、单体和光引发剂总质量的0.5％，光引发剂的量为单体摩尔量的50％；
其中，所述自交联乙烯基单体为N，N-二甲基丙烯酰胺。
所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮；
所述离子液体为1-甲基咪唑硝酸盐；
所述热引发剂为过氧化苯甲酰。
实施例12
向离子液体中加入单体和光引发剂，混合均匀，排除氧气后加入到透光的容器中，在紫外灯下照射9min后，得到离子液体凝胶；其中，单体为自交联乙烯基单体与丙烯酸的衍生物的混合物，单体的质量为离子液体、单体和光引发剂总质量的60％，光引发剂的量为单体摩尔量的0.1％；
其中，所述自交联乙烯基单体为N-羟甲基丙烯酰胺。
所述丙烯酸的衍生物为甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯与甲基丙烯酸羟丁酯任意比例的混合物。
所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮。
所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐；
所述热引发剂为过硫酸铵。
实施例13
向离子液体中加入单体和光引发剂，混合均匀，排除氧气后加入到透光的容器中，在紫外灯下照射1h后，得到离子液体凝胶；其中，单体为自交联乙烯基单体与丙烯酰胺的衍生物的混合物，单体的质量为离子液体、单体和光引发剂总质量的5％，光引发剂的量为单体摩尔量的10％；
其中，所述丙烯酰胺的衍生物为N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺与N，N-二甲基丙烯酰胺任意比例的混合物。
所述自交联乙烯基单体为N-羟乙基丙烯酰胺。
所述光引发剂为2-二甲氨基-2-苄基-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮。
所述离子液体为1-丁基吡啶溴盐；
所述热引发剂为过氧化二异丙苯。
实施例14
向离子液体中加入单体和光引发剂，混合均匀，排除氧气后加入到透光的容器中，在紫外灯下照射6h后，得到离子液体凝胶；其中，单体为自交联乙烯基单体、丙烯酰胺的衍生物与丙烯酰胺的混合物，单体的质量为离子液体、单体和光引发剂总质量的50％，光引发剂的量为单体摩尔量的7％；
所述丙烯酰胺的衍生物为N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺与N，N-二甲基丙烯酰胺的混合物。
所述自交联乙烯基单体为N-羟乙基丙烯酰胺。
所述光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦；
所述离子液体为1-乙基-1-甲基吡咯烷四氟硼酸盐。
所述热引发剂为过氧化二异丙苯。
实施例15
向离子液体中加入单体和热引发剂，混合均匀，排除氧气后加入到模具中，搅拌下混合均匀，然后在0℃进行熟化48h，得到离子液体凝胶；其中，单体为自交联乙烯基单体，单体的质量为离子液体、单体和热引发剂总质量的0.5％，热引发剂的量为单体摩尔量的0.8％。
其中，所述自交联乙烯基单体为N，N-二甲基丙烯酰胺。
所述离子液体为1-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐。
所述热引发剂为过硫酸钾。
实施例16
向离子液体中加入单体、热引发剂和还原剂，混合均匀，排除氧气后加入到模具中，搅拌下混合均匀，然后在10℃进行熟化40h，得到离子液体凝胶；其中，单体为丙烯酸与自交联乙烯基单体的混合物，单体的质量为离子液体、单体和热引发剂总质量的10％，热引发剂的量为单体摩尔量的0.1％，还原剂的量为热引发剂摩尔量的5％。
其中，所述自交联乙烯基单体为N-羟甲基丙烯酰胺。
所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯盐；
所述热引发剂为过氧化苯甲酰。
所述还原剂为四甲基乙二胺。
实施例17
向离子液体中加入单体、热引发剂和还原剂，混合均匀，排除氧气后加入到模具中，搅拌下混合均匀，然后在20℃进行熟化20h，得到离子液体凝胶；其中，单体为丙烯酸的衍生物与自交联乙烯基单体的混合物，单体的质量为离子液体、单体和热引发剂总质量的60％，热引发剂的量为单体摩尔量的5％，还原剂的量为热引发剂摩尔量的30％。
所述丙烯酸的衍生物为甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯与甲基丙烯酸丁酯的混合物；
所述自交联乙烯基单体为N-羟甲基丙烯酰胺。
所述离子液体为1-乙基-2,3-二甲基咪唑四氟硼酸盐。
所述热引发剂为过硫酸铵。
所述还原剂为四甲基乙二胺。
实施例18
向离子液体中加入单体、热引发剂和还原剂，混合均匀，排除氧气后加入到模具中，搅拌下混合均匀，然后在60℃进行熟化0.5h，得到离子液体凝胶；其中，单体为丙烯酰胺与自交联乙烯基单体的混合物，单体的质量为离子液体、单体和热引发剂总质量的20％，热引发剂的量为单体摩尔量的7％，还原剂的量为热引发剂摩尔量的100％。
所述自交联乙烯基单体为N-羟乙基丙烯酰胺。
所述离子液体为1-己基-2,3-二甲基咪唑溴盐。
所述热引发剂为过氧化二异丙苯。
所述还原剂为四甲基乙二胺。
实施例19
向离子液体中加入单体、热引发剂和还原剂，混合均匀，排除氧气后加入到模具中，搅拌下混合均匀，然后在30℃进行熟化10h，得到离子液体凝胶；其中，单体为丙烯酰胺的衍生物与自交联乙烯基单体的混合物，单体的质量为离子液体、单体和热引发剂总质量的2％，热引发剂的量为单体摩尔量的4％，还原剂的量为热引发剂摩尔量的50％。
丙烯酰胺的衍生物为N-羟甲基丙烯酰胺与双丙酮丙烯酰胺的混合物。
所述自交联乙烯基单体为N-羟乙基丙烯酰胺。
所述1-丁基吡啶溴盐；
所述热引发剂为过氧化二异丙苯。
所述还原剂为四甲基乙二胺。
实施例20
向离子液体中加入单体、热引发剂和还原剂，混合均匀，排除氧气后加入到模具中，搅拌下混合均匀，然后在5℃进行熟化30h，得到离子液体凝胶；其中，单体为自交联乙烯基单体，单体的质量为离子液体、单体和热引发剂总质量的50％，热引发剂的量为单体摩尔量的8％，还原剂的量为热引发剂摩尔量的80％。
所述自交联乙烯基单体为N，N-二甲基丙烯酰胺。
所述离子液体为1-乙基-1-甲基吡咯烷氯盐。
所述热引发剂为过氧化苯甲酰。
所述还原剂为四甲基乙二胺。
本发明中的离子液体凝胶可以做成不同形状。
饼状模型如图1，首先合成片状的离子液体凝胶，然后利用圆形裁刀将片状离子液体凝胶取出圆形试样(图1(a))，用刀片将离子液体凝胶切成4份(图1(b))，之后将4份离子液体凝胶重新拼接成圆形凝胶，经过5s后进行自重荷载力学实验(图1(c))，观察到已经发生自愈合，之后进行卸载，放置5s后，观察到卸载后凝胶还能恢复到原来的形状(图1(d))。
柱状模型如图2，取10mL塑料管做模具(图2(a))，加入之前配制好的前驱体溶液(即进行引发之前体系)，采用热引发体系交联，得到柱状的离子液体凝胶(图2(b))，表面涂抹适量的氯化铜晶体，用刀片将凝胶切成4份(图2(c))，之后将4份凝胶乱序拼接(不同区段氯化铜晶体的涂抹量不同，以在外观上区分不同区段)，放置5s(图2(d))。桥式荷载模型如图3，将拼接后的凝胶悬空放置，可以看到凝胶仍能维持较好的稳定性。
外加荷载负重试验(图4)，在拼接后的离子液体凝胶一端负重40g的钢柱(图4(a))，5s后做负重实验(图4(b))，可以看到可以承重40g，并且还有很大的安全余量。极限拉伸实验：将拼接后的离子液体凝胶放置5s后，用手拉伸，并且用频闪相机记录拉伸的全过程，拉伸之初的凝胶状态(图5(a))和刚好拉断时的凝胶状态相比(图5(b))，可以看出经过短时间的自愈合，凝胶的力学性能已经有了明显的恢复，由此可以推测在自愈合过程中，凝胶的微观结构发生了明显的变化，断裂面两侧凝胶的物理化学性质逐渐趋于一致。
本发明通过技术改进，即通过改进反应的单体、单体的摩尔配比、反应时间、引发方式等离子液体凝胶合成工艺，成功地将自愈合性能引入离子液体凝胶领域，使其具有一定的抗逆性；并且显著提升了其力学性能(断裂伸长率提高到了3000％以上，抗拉强度提高到了0.5MPa以上)，且解决了离子凝胶较为普遍的发黄问题，具有较好的透光率。此凝胶在电、力学尤其是其交叉领域具有较好的应用前景。
本发明提供一种通过有机物聚合制得一种力学性能优良(抗拉强度可达0.5MPa以上，断裂伸长率可达3000％以上)、高透光率(95％左右)的新型离子液体凝胶的方案，且该新型离子液体凝胶具有优良自愈合(5min内几乎完全自修复损伤)性能，拓宽了离子液体凝胶的应用领域，具有较好的应用前景。
以上提供了一种制备新型具有优良力学性能、光学性能以及自愈合功能的新型离子液体凝胶的方案，依据上述方案做出非本质的调整和改进均属于保护范围之内。

Claims (10)

1.一种力学性能优良、高透光且自愈合的离子液体凝胶的制备方法，其特征在于，
向离子液体中加入单体和光引发剂，混合均匀，排除氧气后加入到透光的容器中，在紫外灯下照射后，得到离子液体凝胶；其中，单体包括自交联乙烯基单体，单体的质量为离子液体、单体和光引发剂总质量的0.5％～60％，光引发剂的量为单体摩尔量的0.1％～10％；
或通过以下方法制备：向离子液体中加入单体和热引发剂，混合均匀，排除氧气后加入到模具中，搅拌下混合均匀，然后在0℃～60℃进行熟化0.5h～48h，得到离子液体凝胶；其中，单体包括自交联乙烯基单体，单体的质量为离子液体、单体和热引发剂总质量的0.5％～60％，热引发剂的量为单体摩尔量的0.1％～10％。
2.根据权利要求1所述的一种力学性能优良、高透光且自愈合的离子液体凝胶的制备方法，其特征在于，所述单体还包括丙烯酸、丙烯酸的衍生物、丙烯酰胺、丙烯酰胺的衍生物中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种力学性能优良、高透光且自愈合的离子液体凝胶的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸的衍生物为甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯一种或多种；丙烯酰胺的衍生物为N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种力学性能优良、高透光且自愈合的离子液体凝胶的制备方法，其特征在于，所述自交联乙烯基单体为N，N-二甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺或N-羟乙基丙烯酰胺。
5.根据权利要求1所述的一种力学性能优良、高透光且自愈合的离子液体凝胶的制备方法，其特征在于，所述光引发剂为α-酮戊二酸、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮、苯甲酰甲酸甲酯、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、N-羟乙基丙烯酰胺、2-羟基-甲基苯基丙酮、2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮或2-二甲氨基-2-苄基-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮；照射的时间为2min～9h。
6.根据权利要求1所述的一种力学性能优良、高透光且自愈合的离子液体凝胶的制备方法，其特征在于，所述离子液体为吡啶类离子液体、吡咯烷类离子液体、一取代咪唑类离子液体、二取代咪唑类离子液体或三取代咪唑类离子液体。
7.根据权利要求6所述的一种力学性能优良、高透光且自愈合的离子液体凝胶的制备方法，其特征在于，所述一取代咪唑类离子液体为氯化1-甲基咪唑、1-甲基咪唑磷酸二氢盐、1-甲基咪唑高氯酸盐、1-甲基咪唑对甲苯磺酸盐、1-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐或1-甲基咪唑硝酸盐；二取代咪唑类离子液体为溴化1-乙基-3-甲基咪唑、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐或1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯盐；三取代咪唑类离子液体为1,2,3-三甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐或1-己基-2,3-二甲基咪唑溴盐；吡啶类离子液体为1-丁基吡啶溴盐或1-丁基吡啶氯盐；吡咯烷类离子液体为1-乙基-1-甲基吡咯烷四氟硼酸盐、1-乙基-1-甲基吡咯烷氯盐或1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐。
8.根据权利要求1所述的一种力学性能优良、高透光且自愈合的离子液体凝胶的制备方法，其特征在于，所述热引发剂为过硫酸钾、过氧化苯甲酰、过硫酸铵或过氧化二异丙苯。
9.根据权利要求1所述的一种力学性能优良、高透光且自愈合的离子液体凝胶的制备方法，其特征在于，所述加入热引发剂后加入还原剂，再混合均匀，还原剂的量为热引发剂摩尔量的5％～100％。
10.根据权利要求9所述的一种力学性能优良、高透光且自愈合的离子液体凝胶的制备方法，其特征在于，所述还原剂为四甲基乙二胺。
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