CN113621100B - 可聚合低共熔溶剂及所制得的干式离子导体及其制备方法 - Google Patents
可聚合低共熔溶剂及所制得的干式离子导体及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113621100B CN113621100B CN202110972589.1A CN202110972589A CN113621100B CN 113621100 B CN113621100 B CN 113621100B CN 202110972589 A CN202110972589 A CN 202110972589A CN 113621100 B CN113621100 B CN 113621100B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hydrogen bond
- ion conductor
- bond donor
- dry
- initiator
- 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.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
- C08F220/04—Acids; Metal salts or ammonium salts thereof
- C08F220/06—Acrylic acid; Methacrylic acid; Metal salts or ammonium salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
- C08F220/52—Amides or imides
- C08F220/54—Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
- C08F220/56—Acrylamide; Methacrylamide
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
- H01B1/12—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances organic substances
- H01B1/122—Ionic conductors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Polymerisation Methods In General (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
Abstract
本发明涉及公开了柔性电子设备领域,具体公开了一种用于制备干式离子导体的可聚合低共熔溶剂以及所制得的干式离子导体。其中可聚合低共熔溶剂包括含有两者以上混合保存或各自独立保存的以下组分在一定条件下混合得到:第一氢键供体、第二氢键供体与氢键受体,其中所述第一氢键供体含有不饱和双键,所述第二氢键供体不含不饱和双键;所述第一氢键供体:第二种氢键供体:氢键受体之间的摩尔比为1:(0.1~2):(0.1~0.5)。本发明创造性地提出了一种通过动态地调控强弱交联密度以形成分等级的聚合物网络的新型策略,实现了对聚合物网络中的强弱交联密度的调节,从而最终得到一种具有高机械韧性、自修复和粘附性能的干式离子导体。
Description
技术领域
本发明涉及柔性电子设备领域,具体涉及一种用于制备干式离子导体的可聚合低共熔溶剂以及所制得的干式离子导体及其制备方法。
背景技术
柔性电子设备常常需要固着在被测试物体/人上,以记录设备在各种环境下产生的各种电学信号,如其可以检测对运动形变、感知周围环境变化(如温度、湿度、不同液体),甚至可以监测身体健康状况以帮助医生诊断。传统情况下常常是用胶带固着、界面间相互物理作用或者化学偶联等方法将电子器件固着在物体表面。由于柔性电子设备良好的机械顺从性和导电性,这种方法在一定程度上能反应物体运动的规律。但是,对于物理方法而言,器件与和界面之间的弱相互作用使器件在微小运动和细节方面表现不足,且在大形变时容易发生脱落。使用化学偶联方法虽然可以大幅提升界面之间的粘附力,但是一旦化学键被破坏,粘附力也不复存在了。而且,当器件发生损坏时需要及时地恢复机械和电学性能,自修复性能的引入可以大幅延长设备使用寿命,减少设备故障和成本。此外,光学透明度在一些触控盘和电致发光设备等领域是必须的。因此,开发一种集可逆强粘附性、可拉伸性、导电性、自修复性能和光学透明度于一身的材料是富有挑战性的。
为了解决以上问题,研究人员提出了各种解决方案。如Wang等开发了一种生物仿真人体皮肤特性的水凝胶,其具有优异的自粘附能力、弹性、透明度、自修复能力和热响应能力等。Gao及其同事利用聚两亲离子/黏土制备了纳米复合水凝胶,由于其良好的透明度、粘附、自修复、导电性被应用于触控盘。虽然制备的水凝胶具有多样的功能性,但却具有适中的粘附强度(20-40 kPa), 而且水凝胶本身具有的含水量使其环境耐受性很差,如在高温环境下发生脱水,低温环境下易结晶的特性限制了其广泛的应用。为了绕开水凝胶的弊端,研究人员通过将有机溶剂引入到聚合物网络中开发了有机凝胶以增强其环境稳定性,但是仍然获得了有限的粘附强度(6-32 kPa)。因此,开发一种具有优异环境稳定性的高粘附强度的透明导电自修复材料将能在很大程度上拓宽应用范围。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术的水凝胶材料所存在的至少一种缺陷(不足),发明人通过创造性地采用一种通过动态地调控强弱交联密度以形成分等级的聚合物网络的新型策略,将两种不同的氢键供体与氢键受体混合,在一定条件下,其中一类氢键供体与氢键受体两者之间的强氢键作用可以形成强力的韧性网络结构,同时引入的第二类氢键供体能够通过其与其它两组分之间形成的弱、但高度动态可逆地交联点,进而调节聚合物网络中的强弱交联密度。按照这种设计思路,可以轻易地制备具有高机械韧性、自修复和粘附性能的超分子聚合物材料。采用本发明人的设计思路,可以很容易地制备具有高机械韧性、自修复和粘附性能的超分子聚合物材料,制备工艺简单。该聚合物具有优异的导电性能,可作为多用途的电子皮肤附着在各种材料表面,且其优异的光学透过率也可以在不阻碍光学信号的情况下稳定的传输电学信号。
本发明提出的技术方案能够应用于多功能电子皮肤等柔性电子设备中。
为了实现上述目的,本发明第一方面提供一种应用于制备干式离子导体的可聚合低共熔溶剂,其制备原料包括:第一氢键供体、第二氢键供体与氢键受体,其中所述第一氢键供体含有不饱和双键,所述第二氢键供体不含不饱和双键;所述第一氢键供体:第二种氢键供体:氢键受体之间的摩尔比为1 :(0.1~2): (0.1~0.5)。
本申请中所述的干式离子导体指的是一种不含水,无溶剂,透明度>90%、可拉伸、离子导电、高粘附强度(基材上粘附强度>0.1 MPa)、可以自修复的聚合物材料。
本发明第二方面提供一种干式离子导体,包括含有两者以上混合保存或各自独立保存的以下原料组分:第一方面所述的可聚合低共熔溶剂,还包括引发剂和交联剂。
本发明利用所述低共熔溶剂与交联剂反应可制备自修复的干式离子导体,无需另外添加导电纳米材料,适量交联剂的加入能够进一步提高自修复导电弹性体的柔韧性,所得干式离子导体外观透明、导电性好、粘附性能优异、自修复性能优异且环境稳定性好。
本发明第三方面提供一种干式离子导体的制备方法,包括如下步骤:
S1:将所述第一氢键供体、第二氢键供体与所述氢键供受体按照一定摩尔比混合;
S2:将三种组分于一定温度下搅拌至澄清透明,即得到可聚合低共熔溶剂;
S3:向步骤S2配制的溶液中加入一定量的引发剂和交联剂,继续均匀搅拌一定时间,得到预聚物溶液;
S4:将步骤S3制备的预聚物溶液在一定条件下聚合即可得到干式离子导体。
本发明提供上述制备方法制备得到的干式离子导体,是一种具有高透明、可拉伸、导电、快速自修复、高粘附性能的弹性体。
本发明第四方面提供一种第四方面所述的干式离子导体在柔性电子设备中的应用。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
(1)本发明创造性地提出了一种通过动态地调控强弱交联密度以形成分等级的聚合物网络的新型策略,通过使用两种不同的氢键供体与氢键受体在一定比例和一定条件下混合,形成的弱、但高度动态可逆地交联点,实现了对聚合物网络中的强弱交联密度的调节,得到一种可应用于制备粘附强度、环境稳定性等性能优异的干式离子导体的可聚合低共熔溶剂。
(2)本发明提供了一种用于高性能干式离子导体以及制备方法,本发明制备方法简单、绿色、合成时间短、成本低;本发明所制备的干式离子导体具有远高于现有干式离子导体的粘附强度,且环境稳定性好;制备的干式离子导体还具有综合的其它性能如高透明、离子导电、可拉伸和可自修复。
附图说明
图1为实施例1~2制备得到的干式离子导体在各种基材表面粘附的光学照片。
图2为实施例1~2制备得到的干式离子导体的机械拉伸性能测试图(应力-应变曲线图)。
图3为实施例1制备得到的干式离子导体在不同基材上的粘附性能的测试数据(搭接-剪切实验)
图4为实施例1制备得到的干式离子导体在不同基材上的粘附性能的测试数据图(90°剥离实验)。
图5为实施例1~2制备得到的干式离子导体干的自修复能力测试图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面对本发明实施方式作进一步详细地说明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
发明人,在试验中通过对氢键供体进行探究和筛选时发现,采用带有双键氢键供体和不带双键的氢键供体与氢键受体在一定条件下混合,能够在形成强力的韧性网络结构同时,还形成弱、但高度动态可逆地交联点,从而调节聚合物网络中的强弱交联密度,实现最终制得的干式离子导体具有远高于现有干式离子导体的粘附强度,且环境稳定性好,同时还具有综合的其他性能,如高透明、离子导电、可拉伸和可自修复。
本实施例中所述的干式离子导体指的是一种不含水,无溶剂,透明度>90%、可拉伸、离子导电、高粘附强度(基材上粘附强度>0.1 MPa)、可以自修复的聚合物材料。
如前所述,本发明第一方面提供一种应用于制备干式离子导体的可聚合低共熔溶剂,包括含有两者以上混合保存或各自独立保存的以下组分在一定条件下混合得到:第一氢键供体、第二氢键供体与氢键受体,其中所述第一氢键供体含有不饱和双键,所述第二氢键供体不含不饱和双键;所述第一氢键供体:第二种氢键供体:氢键受体之间的摩尔比为1 :(0.1~2): (0.1~0.5)。
发明人在研发过程中发现,采用上述摩尔比例下最终制得的干式离子导体除了具有高透明度、导电性能好、可自修复外,还具有优异的粘附强度。当第二氢键供体添加比例较少时,粘附性稍有不足;当第二氢键供体添加量过大时,所制备的材料粘度过大,无法成型。
在其中一个实施例中,所述第一氢键供体的添加摩尔量多于所述第二种氢键供体。发明人发现,采用该优选情况的具体实施方式,能够获得粘附强度性能更好的产品。进一步优选地,所述第一氢键供体:第二种氢键供体:氢键受体之间的摩尔比为1 :(0.1~0.5): 0.5。
在其中一个实施例中,所述第一氢键供体为丙烯酸(酯)或丙烯酰胺类氢键供体。具体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的至少一种。
在其中一个实施例中,所述第二氢键供体不含不饱和双键且含有至少两个羧基的氢键供体或磺酸类氢键供体。具体为草酸、二水草酸、对甲苯磺酸、酒石酸、柠檬酸、苹果酸中的至少一种。
在其中一个实施例中,氢键受体为柠檬酸二氢胆碱、氯化胆碱、酒石酸胆碱中的至少一种。
如前所述,本发明第二方面提供一种干式离子导体,包括含有两者以上混合保存或各自独立保存的以下原料组分:第一方面所述的可聚合低共熔溶剂,还包括引发剂和交联剂。其中,交联剂和引发剂的用量(摩尔量)为第一氢键供体的0.05%~2%。
当引发剂采用光引发剂时,该组合物作为一种前驱体溶液,该液体的前驱体溶液还可以作为光固化的胶水使用,直接通过光聚合过程附着在物体表面。采用紫外光固化的方式,制备时具有优异的可控性。
优选地,所述光引发剂为苯偶姻及衍生物光引发剂、苯偶酰类光引发剂、烷基苯酮类光引发剂、酰基磷氧化物光引发剂中的一种或多种。具体的,所述苯偶姻及衍生物光引发剂可以为安息香、安息香双甲醚、安息香乙醚、安息香异丙醚、安息香丁醚等。所述苯偶酰类引发剂可以为二苯基乙酮、α,α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮等。所述烷基苯酮类可以为α,α-二乙氧基苯乙酮、α-羟烷基苯酮、α-胺烷基苯酮等。所述酰基磷氧化物可以为芳酰基膦氧化物、双苯甲酰基苯基氧化膦等。更具体的,所述光引发剂可以为1173(2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮)、184(1-羟基环己基苯基甲酮)、TPO-L(2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯)、819DW(苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦)、2959(2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮)中的一种或多种。
当引发剂采用热引发剂,所述热引发剂为有机过氧化物引发剂或偶氮类引发剂。具体的,可以选用硫酸铵、过硫酸钾、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈中的一种或多种。
优选,所述交联剂为二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯等中的一种或多种。
优选地,所述干式离子导体与基材的粘附强度>0.1 MPa。本方案中的干式离子导体的粘附性在不同基材上有所不同:在ITO导电玻璃上最大,可达0.84 MPa;在PDMS和聚四氟乙烯板上相对较小,可达0.1 MPa左右。其中,所述粘附强度通过搭接-剪切实验测得。
如前所述,本发明第三方面提供一种干式离子导体的制备方法,包括如下步骤:
S1:将所述第一氢键供体、第二氢键供体与所述氢键供受体按照一定摩尔比混合;
S2:将三种组分于一定温度下搅拌至澄清透明,即获得可聚合低共熔溶剂;
S3:向步骤S2配制的溶液中加入一定量的引发剂和交联剂,继续均匀搅拌一定时间,得到预聚物溶液;
S4:将步骤S3制备的预聚物溶液在一定条件下聚合即可得到干式离子导体。
在其中一个实施例中,步骤 S2中的所述一定温度为50℃~80℃;步骤 S4的聚合条件为紫外光辐射聚合或热聚合;当引发剂为光引发剂时,采用紫外光辐射聚合;当引发剂为热引发剂是,采用热聚合,聚合温度60-100 ℃。具体的,所述紫外光的固化能量为2kW,所述紫外光的固化时间为1~10 min。
本发明第三方面涉及的各个组分的用量、种类与本发明第一方面和第二方面所述的相应组分的含量、种类相同,在此不再赘述,本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
本发明提供上述制备方法制备得到的干式离子导体,是一种具有高透明、可拉伸、导电、快速自修复、高粘附性能的弹性体。
如前所述,本发明第四方面提供一种第四方面所述的干式离子导体在柔性电子设备中的应用。
以下将通过实例对本发明进行详细描述。以下实例中,在没有特别说明的情况下,使用的各种原料均为市售品。
实施例1
本实施例提供了一种基于可聚合低共熔溶剂的干式离子导体,本实施例用于说明本发明所述的干式离子导体按照表1中的配方和工艺参数,并按如下所述的方法制备:
S1:称取第一氢键供体、第二氢键供体和氢键受体混合均匀,于65℃下加热搅拌至澄清透明液体,即可完成可聚合低共熔溶剂的制备。
S2:配制预聚物溶液:称取交联剂和引发剂加入到步骤S1制备的可聚合低共熔溶剂中搅拌均匀。
S3:制备干式离子导体:将S2配制的溶液倒入到上下均盖有离型膜表面的玻璃板中间,隔层用硅胶垫隔开以控制膜的厚度,然后将玻璃板置于2kW的紫外灯下照射1min即可得到干式离子导体。
实施例2~9
在没有特别说明的情况下,实施例2-9采用与实施例1相同的流程进行,不同的是所采用的组合物配方不同,具体参见表1。
对比例1
对比例1采用与实施例1相同的流程进行,不同的是,对比例1未添加第二氢键供体。
对比例2
对比例2采用与实施例7相同的流程进行,不同的是,对比例2采用甘油(非氢键供体)替换第二氢键供体。
表1
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | |
第一氢键供体 | ||||||
种类 | 丙烯酸 | 丙烯酸 | 丙烯酸 | 丙烯酸 | 甲基丙烯酸 | 甲基丙烯酰胺 |
用量/g | 3.603(0.05mol) | 3.603(0.05mol) | 3.603(0.05mol) | 3.603(0.05mol) | 4.304(0.05mol) | 4.255(0.05mol) |
第二氢键供体 | ||||||
种类 | 二水草酸 | 二水草酸 | 二水草酸 | 二水草酸 | 对甲苯磺酸 | 酒石酸 |
用量/g | 1.125(0.009mol) | 2.250(0.018 mol) | 0.630(0.005 mol) | 12.610(0.1 mol) | 4.305(0.025mol) | 7.505(0.05 mol) |
氢键受体 | ||||||
种类 | 柠檬酸二氢胆碱 | 柠檬酸二氢胆碱 | 柠檬酸二氢胆碱 | 柠檬酸二氢胆碱 | 酒石酸胆碱 | 柠檬酸二氢胆碱 |
用量/g | 7.332(0.025mol) | 7.332(0.025mol) | 7.332(0.025mol) | 7.332(0.025mol) | 6.331(0.025mol) | 7.332(0.025mol) |
引发剂 | ||||||
种类 | 光引发剂2959 | 光引发剂2959 | 光引发剂2959 | 光引发剂2959 | 光引发剂819DW | 光引发剂1173 |
用量/g | 0.012(0.00005mol) | 0.012(0.00005mol) | 0.012(0.00005mol) | 0.012(0.00005mol) | 0.021(0.00005mol) | 0.009(0.00005mol) |
交联剂 | ||||||
种类 | 聚乙二醇二丙烯酸酯(分子量170) | 聚乙二醇二丙烯酸酯(分子量170) | 聚乙二醇二丙烯酸酯(分子量170) | 聚乙二醇二丙烯酸酯(分子量170) | 季戊四醇四丙烯酸酯 | 聚乙二醇二丙烯酸酯(分子量170) |
用量/g | 0.085(0.0005mol) | 0.085(0.0005mol) | 0.085(0.0005mol) | 0.085(0.0005mol) | 0.176(0.0005mol) | 0.085(0.0005mol) |
续表1
实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | 对比例1 | 对比例2 | |
第一氢键供体 | |||||
种类 | 丙烯酰胺 | 丙烯酸 | 丙烯酸 | 丙烯酸 | 丙烯酰胺 |
用量/g | 3.554(0.05mol) | 3.603(0.05mol) | 3.603(0.05mol) | 3.603(0.05mol) | 3.554(0.05mol) |
第二氢键供体 | |||||
种类 | 柠檬酸 | 草酸 | 二水草酸 | / | 甘油(非氢键供体) |
用量/g | 3.843(0.02mol) | 6.753(0.075 mol) | 0.630(0.005 mol) | / | 1.842(0.02mol) |
氢键受体 | |||||
种类 | 氯化胆碱 | 氯化胆碱 | 酒石酸胆碱 | 柠檬酸二氢胆碱 | 氯化胆碱 |
用量/g | 3.491(0.025mol) | 1.396(0.01mol) | 1.266(0.005mol) | 7.332(0.025mol) | 3.491(0.025mol) |
引发剂 | |||||
种类 | 光引发剂2959 | 偶氮二异丁腈 | 过硫酸钾 | 光引发剂2959 | 光引发剂2959 |
用量/g | 0.012(0.00005mol) | 0.008(0.00005mol) | 0.014(0.00005mol) | 0.012(0.00005mol) | 0.012(0.00005mol) |
交联剂 | |||||
种类 | 二缩三丙二醇二丙烯酸酯 | 三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 | 聚乙二醇二丙烯酸酯(分子量170) | 聚乙二醇二丙烯酸酯(分子量170) | 二缩三丙二醇二丙烯酸酯 |
用量/g | 0.150(0.0005mol) | 0.148(0.0005mol) | 0.085(0.0005mol) | 0.085(0.0005mol) | 0.150(0.0005mol) |
性能测试
实施例1~9所制备的干式离子导体外观如图1所示,具有优异的透明度和柔性,几乎和玻璃一样透明。其中图1为对实施例1-2制备得到的干式离子导体在各种基材表面粘附的光学照片。从图1可以看出,干式离子导体在各种基材表面均有强的粘附力,在本次测试所采用的基材为玻璃、木材、陶瓷、橡胶、钢、聚四氟乙烯、铜、石头等。同样,实施例3~9所制备得到的干式离子导体,如实施例1~2一样,对上述各种基材表面有较强的粘附力。对对比例1和对比例2做上述粘附性能测试,对比例1~2对上述基材的粘附力弱,难以实现对上述基材的很好地粘附。
对实施例1-2制备得到的干是离子导体的机械拉伸性能测试,如图2所示。从图2可以看出,通过改变体系中二水草酸的含量,可以轻松调节制备离子导体的机械性能。随着二水草酸添加量增加,离子导体的塑性增加,所制备得到的材料会越来越粘,直至像糖浆一样难以成型。
如图3~4均为实施例1在不同基材上的粘附性能的测试数据,测试的模式分别为搭接-剪切实验(如图3)和90°剥离实验(如图4)。如图3~4所示,实施例1所提供的干式离子导体,其中,在ITO导电玻璃上的粘附强度最大,在在ITO导电玻璃上最大,但在PDMS和聚四氟乙烯板上相对较小。如图3,通过搭接-剪切实验测得,实施例1所提供的干式离子导体在ITO导电玻璃上的拉伸强度可达0.84 MPa;在PDMS和聚四氟乙烯板上相对较小,可达0.1 MPa左右。
其中,搭接-剪切实验步骤具体为:准备测试物体2份,将测试物体裁切成4cm(长)×2cm(宽)×1mm(厚)大小,同时将制备的离子导体裁切成2cm(长)×1cm(宽)×1mm(厚)大小。将离子导体紧贴在测试物体的一端,随后再紧盖上另一测试物体,使测试接触面积为2cm(长)×1cm(宽)×1mm(厚)大小,具体示意图见图3右上角。准备好后将样品两端夹在电子万能材料试验机instron 5565上进行测试,仪器拉伸载荷为100N,拉伸速度为50mm/min。
90°剥离实验具体为:如图4右上角所示,将实施例1样品被固定在拉伸试验机上(INSTRON 5565,100N载荷)。聚乙烯亚胺(PEI)薄膜作为硬的背板粘合在样品上。测试时的接触面积为10×2 cm2。在测试前,从基材上预剥离出2 cm的长度夹在测试机上。测试时的拉伸速度被设定为50 mm/min。
本发明所制备的干式离子导体具有优异的自修复性能,图5为对实施例1-2制备得到的干式离子导体在切断重新连接后依旧可以使电路重新发光的照片,用刀片对实施例1~2制备得到的干式离子导体进行切割,切成两块,然后再将切割后的两块干式离子导体拼凑在一起,实验结果显示,拼凑在一起的两块干式离子导体立马会自行粘合在一起(两块干式离子导体之间形成一层薄膜,如图5(iii)所示),且电路重新连通发光。由图中可以看出制备的干式离子导体具有优异的电学和机械自修复性能。同时测试实施例3~9所制备得到的干式离子导体,如实施例1~2一样,实施例3~9具有优异的黏附性能、自修复性能和导电性,实施例1~2的黏附性能相对更优。对对比例1~2的进行相同的自修复性能测试,对比例1自修复性能较差,对比例2虽然有一定的自修复效果,但是其粘附性能较差。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例,而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种应用于制备干式离子导体的可聚合低共熔溶剂,其特征在于,其制备原料包括:第一氢键供体、第二氢键供体与氢键受体,其中所述第一氢键供体含有不饱和双键,所述第二氢键供体不含不饱和双键;
所述第一氢键供体:第二种氢键供体:氢键受体之间的摩尔比为1:(0.1~0.5):0.5;
其中,所述第一氢键供体为丙烯酸或丙烯酰胺类氢键供体,所述第二氢键供体不含不饱和双键且含有至少两个羧基的氢键供体或磺酸类氢键供体。
2.根据权利要求1所述的可聚合低共熔溶剂,其特征在于,所述第一氢键供体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的至少一种;和/或,所述第二氢键供体为草酸、二水草酸、对甲苯磺酸、酒石酸、柠檬酸、苹果酸中的至少一种;和/或,氢键受体为柠檬酸二氢胆碱、氯化胆碱、酒石酸胆碱中的至少一种。
3.一种干式离子导体,其特征在于,包括含有两者以上混合保存或各自独立保存的以下原料组分:权利要求1或2所述的可聚合低共熔溶剂、引发剂和交联剂。
4.根据权利要求3所述的干式离子导体,其特征在于,所述引发剂为光引发剂或热引发剂。
5.根据权利要求3或4所述的干式离子导体,其特征在于,所述光引发剂为苯偶姻及衍生物光引发剂、苯偶酰类光引发剂、烷基苯酮类光引发剂、酰基磷氧化物光引发剂中的至少一种;所述热引发剂为有机过氧化物引发剂或偶氮类引发剂。
6.根据权利要求3或4所述的干式离子导体,其特征在于,所述交联剂为二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯中的至少一种。
7.根据权利要求3所述的干式离子导体,其特征在于,通过剪切拉伸测试,所述干式离子导体与基材的拉伸强度>0.1MPa。
8.一种干式离子导体的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1:将根据权利要求3~7任一项的所述第一氢键供体、第二氢键供体与所述氢键供受体按照一定摩尔比混合;
S2:将三种组分于一定温度下搅拌至澄清透明,即得到可聚合低共熔溶剂;
S3:向步骤S2配制的溶液中加入一定量的引发剂和交联剂,继续均匀搅拌一定时间,得到预聚物溶液;
S4:将步骤S3制备的预聚物溶液在一定条件下聚合即可得到干式离子导体。
9.根据权利要求8所述的干式离子导体的制备方法,其特征在于,步骤S2中的所述一定温度为50℃~80℃。
10.根据权利要求8所述的干式离子导体的制备方法,其特征在于,步骤S4的聚合条件为紫外光辐射聚合或热聚合;当引发剂为光引发剂时,采用紫外光辐射聚合;当引发剂为热引发剂时,采用热聚合。
11.权利要求3~7任一项所述的干式离子导体在柔性电子设备中的应用。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110972589.1A CN113621100B (zh) | 2021-08-24 | 2021-08-24 | 可聚合低共熔溶剂及所制得的干式离子导体及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110972589.1A CN113621100B (zh) | 2021-08-24 | 2021-08-24 | 可聚合低共熔溶剂及所制得的干式离子导体及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113621100A CN113621100A (zh) | 2021-11-09 |
CN113621100B true CN113621100B (zh) | 2023-08-01 |
Family
ID=78387443
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110972589.1A Active CN113621100B (zh) | 2021-08-24 | 2021-08-24 | 可聚合低共熔溶剂及所制得的干式离子导体及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113621100B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114044852B (zh) * | 2021-12-17 | 2022-11-22 | 江南大学 | 一种可聚合低共熔溶剂、导电弹性体及其制备方法 |
CN116285454B (zh) * | 2023-03-22 | 2024-09-03 | 中南大学 | 一种可聚合单体型低共熔溶剂及其聚合所得粘合剂及其制备方法 |
CN116283516B (zh) * | 2023-03-27 | 2023-11-14 | 宁夏中星显示材料有限公司 | 一种低共熔溶剂及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107312172B (zh) * | 2017-07-06 | 2019-08-09 | 中北大学 | 一种微纳结构聚苯胺材料的制备方法 |
CN111253520B (zh) * | 2018-12-03 | 2021-07-02 | 华南理工大学 | 自修复材料用可聚合低共熔溶剂、导电弹性体及制备方法 |
CN110982093B (zh) * | 2019-12-25 | 2021-09-28 | 湖北理工学院 | 一种采用室温低共熔溶剂液体前端聚合制备快速响应温度敏感水凝胶的方法 |
CN112876611B (zh) * | 2021-01-21 | 2022-03-15 | 湖北理工学院 | 一种采用多糖低共熔溶剂混合物溶液前端聚合制备导电多糖复合物水凝胶的方法 |
-
2021
- 2021-08-24 CN CN202110972589.1A patent/CN113621100B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113621100A (zh) | 2021-11-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN113621100B (zh) | 可聚合低共熔溶剂及所制得的干式离子导体及其制备方法 | |
CN111253520B (zh) | 自修复材料用可聚合低共熔溶剂、导电弹性体及制备方法 | |
CN102086351B (zh) | 装配胶带 | |
EP0069775B1 (en) | Pressure-sensitive adhesive copolymers of acrylic acid ester and n-vinyl pyrrolidone | |
EP0638096B1 (en) | Pressure sensitive adhesive with filler | |
KR102263773B1 (ko) | 아크릴 화합물을 포함하는 감압성 접착제 및 이의 제조 방법 | |
CN112708014B (zh) | 可循环可自修复的透明导电弹性体及其制备方法与应用 | |
US20230026468A1 (en) | Adhesive formulations | |
CN108676519A (zh) | 压敏粘合片 | |
Zhou et al. | Pressure-sensitive adhesive with enhanced and phototunable underwater adhesion | |
TW202045653A (zh) | 黏著片材及其利用 | |
KR20110001119A (ko) | 아크릴폼테이프 및 그의 제조방법 | |
CN109868084A (zh) | 一种uv聚合型poss改性丙烯酸酯压敏胶及制备方法 | |
KR102010993B1 (ko) | 3성분으로 구성된 pa 하이드로겔 | |
Wang et al. | Poly (N, N-dimethyl) acrylamide-based ion-conductive gel with transparency, self-adhesion and rapid self-healing properties for human motion detection | |
KR101370389B1 (ko) | 수성 접착 조성물 및 이의 제조방법 | |
KR101647156B1 (ko) | 터치패널용 점착제 조성물, 점착필름 및 터치패널 | |
CN107236477B (zh) | 一种无残留型临时固定粘合剂及其制备方法 | |
CN112538131B (zh) | 一种水凝胶的粘接方法、水凝胶粘接体及其脱粘方法 | |
KR101146253B1 (ko) | 탄소나노튜브를 포함하는 아크릴계 점착제 및 그 제조방법 | |
KR20190031153A (ko) | 점착제 조성물, 편광판, 및 광학부재 | |
CN113577370A (zh) | 一种Janus水凝胶粘合剂及其制备方法与应用 | |
CN114891447B (zh) | 一种丙烯酸酯/聚异丁烯橡胶杂化压敏胶组合物 | |
JPH0578635A (ja) | 感圧性接着剤ないし接着シ―ト類の製造法 | |
CN107936159A (zh) | 一种高拉伸快速自修复物理水凝胶的制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |