CN117866270A - 一种自愈合水凝胶及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种自愈合水凝胶及其制备方法和应用，所述制备方法包括：(1)将含乙烯基单体、金属盐与引发剂在水中进行聚合反应，得到水凝胶；(2)将步骤(1)得到的水凝胶浸泡于离子溶液中，得到所述自愈合水凝胶。本发明提供的制备方法，在温和的聚合条件下，实现了可回收和再加工性能的自愈合水凝胶的制备；本发明体系中大量的可逆氢键以及金属配位物理相互作用，赋予自愈合水凝胶良好的自愈合性能、可回收性和再加工性，金属盐的引入，使自愈合水凝胶具备良好的抗冻性，拓展了其在柔性传感器中的应用。
Description
技术领域
本发明属于水凝胶技术领域，具体涉及一种自愈合水凝胶及其制备方法和应用。
背景技术
与传统的刚性材料相比，水凝胶材料往往存在使用寿命短，力学性能差等缺点。为了延长水凝胶的机械使用寿命，可以从以下两个角度进行解决，一是通过增强材料的机械性能特别是抗疲劳性能，二是通过赋予水凝胶材料自愈合性能使其具有自发修复损伤的能力。这一优越的性质引起众多科学研究者的关注，使自愈合的水凝胶在生物医学、组织工程和仿生等领域得到了广泛的应用。
赋予材料自愈合性质的方式有两种：通过动态化学交联和可逆物理交联。CN116640326A公开了一种高强韧、可自愈合导电水凝胶的制备方法，以丙烯酰胺和丙烯酸为双网络体系，通过化学交联而制备的水凝胶。然后该制备方法由于其不可逆的化学键，导致可回收性能大大降低，自愈合后也难以达到初始状态。
CN112940295A公开了一种以天然来源的壳聚糖衍生物为载体基底，引入Cu2+螯合，同时添加氯化钠溶液，制备得到可干态恢复水凝胶。但该制备方法过程复杂、工艺条件要求较高，且可干态恢复水凝胶的力学性能较差。
为了扩展柔性传感器的使用范围以及适应复杂的使用环境，柔性传感器除了需要满足良好的力学性能和导电性能等基本性能外，还需要具备粘附性能、抗冻性能、自愈合性能、可回收和再加工性能等功能性要求。
因此，开发一种具备粘附性能、抗冻性能、自愈合性能、可回收和再加工性能的自愈合水凝胶的制备方法，是本领域亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种自愈合水凝胶及其制备方法和应用，所述制备方法通过简单的聚合条件及简单的后处理，以赋予水凝胶良好的机械性能、可回收和再加工性能，实现水凝胶的绿色再生。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明一种自愈合水凝胶的制备方法，所述制备方法包括：
(1)将含乙烯基单体、金属盐与引发剂在水中进行聚合反应，得到水凝胶；
(2)将步骤(1)得到的水凝胶浸泡于离子溶液中，得到所述自愈合水凝胶。
本发明制备可回收和再加工性能的自愈合水凝胶聚合条件简单、温和、高效，同时后处理方法简单，十分有潜力替代传统制备方法。
优选地，步骤(1)所述乙烯基单体包括丙烯酸和/或可选的丙烯酰胺，所述丙烯酰胺的质量为含乙烯基单体总质量的0-15wt％，例如可以为0wt％、1wt％、2wt％、3wt％、5wt％、10wt％、12wt％、15wt％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，步骤(1)所述金属盐包括氯化铁、硝酸亚铁、硝酸铁、硝酸铝、氯化锌或硫酸铜中的任意一种或至少两种的组合。优选为氯化铁。
所述金属盐中的金属离子与含乙烯基单体的质量比为0.5-2wt％，例如可以为0.5wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，步骤(1)所述引发剂包括过硫酸铵。
优选地，以所述单体用量为1mol计所述水的用量为5-10g，例如可以为5g、6g、7g、8g、9g、10g，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。优选为8g。
所述引发剂与含乙烯基单体的质量比为1-3％，例如可以为1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，步骤(1)所述聚合反应的温度为40-80℃，例如可以为40℃、50℃、60℃、70℃、80℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。优选为50℃。
优选地，所述聚合反应的时间为6-18h，例如可以为6h、7h、8h、10h、12h、15h、16h、18h，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。优选为12h。
优选地，步骤(2)所述离子溶液包括氯化钾溶液、氯化锂溶液或氯化钠溶液中的任意一种或至少两种的组合。优选为氯化锂溶液。
优选地，步骤(2)所述浸泡的时间为6-30h，例如可以为6h、8h、10h、15h、20h、25h、30h，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述制备方法具体包括：
S1.将含乙烯基单体溶解于水中，加入金属离子和引发剂混合，得到混合物；
S2.将S1得到的混合物注入模具，于40-80℃进行聚合6-18h，得到水凝胶；
S 3.将S2得到的水凝胶浸泡于离子溶液中6-30h，得到所述自愈合水凝胶。
本发明选择丙烯酸、丙烯酰胺作为含乙烯基单体，金属盐为物理交联剂，一步法合成水凝胶，通过引入无机盐，制备具备良好机械性能和导电性能的自愈合水凝胶。本发明通过利用羧基和金属离子的金属配位作用以及丙烯酸和丙烯酰胺的氢键作用获得高自愈合效率的水凝胶。此外，水凝胶无机盐的引入，不仅使材料具有高导电性，还赋予水凝胶良好的透光性、力学性能和抗冻性。优选地，金属盐氯化铁和无机盐氯化锂会产生协同增效的作用，使力学性能和抗冻性都得到更大的提升。与现有的技术相比，本发明通过简单的聚合条件及简单的后处理，以赋予水凝胶良好的机械性能、可回收和再加工性能，实现水凝胶的绿色再生。
将自愈合水凝胶浸泡在水中，自愈合水凝胶由固体转变为均匀的自愈合水凝胶溶液。
将溶解在水中的均匀的自愈合水凝胶溶液放在冷冻干燥机中，将水分去除得到干凝胶。向干凝胶加入水，得到与初始水凝胶相同含水量的水凝胶，可以得到比初始力学性能更优异的水凝胶。
第二方面，本发明提供一种自愈合水凝胶，所述自愈合水凝胶按照如第一方面所述的制备方法制备得到。
第三方面，本发明提供一种如第二方面所述的自愈合水凝胶在人体健康监测设备、人体活动监测设备、可穿戴设备或机器人中的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的自愈合水凝胶的制备方法，在温和的聚合条件及简单的后处理下，实现了可回收和再加工性能的自愈合水凝胶的制备。本发明体系中大量的可逆氢键以及金属配位物理相互作用，赋予自愈合水凝胶良好的自愈合性能、可回收性和再加工性能，金属盐的引入，使自愈合水凝胶具备良好的抗冻性，拓展了其在柔性传感器中的应用。自愈合水凝胶中羧基的存在，使自愈合水凝胶具有良好的粘附性。离子溶液的引入，不仅使材料具有高导电性，还赋予自愈合水凝胶良好的透光性、力学性能和抗冻性，使力学性能和抗冻性都得到了更大的提升，拉伸强度可以达到0.41-1.49MPa，粘结强度为16.1-22kPa，导电率为0.23-0.51S/m，回收后拉伸强度为0.33-1.56MPa，拉伸强度的自愈合效率为49-82％。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
本发明实施例及对比例中用到的实验材料如下：
丙烯酰胺：CAS号：79-06-1，购于上海阿拉丁生化科技股份有限公司；
丙烯酸：CAS号：79-10-7，购于上海迈瑞尔生化科技有限公司；
过硫酸铵：CAS号：7727-54-0，购于北京百灵威科技有限公司；
氯化铁：CAS号：7705-08-0，购于福晨(天津)化学试剂有限公司；
硝酸亚铁：CAS号：14013-86-6，购于上海迈瑞尔生化科技有限公司；
硝酸铁：CAS号：10421-48-4，购于北京百灵威科技有限公司；
硝酸铝：CAS号：13473-90-0，购于西陇化工股份有限公司；
氯化锌：CAS号：7646-85-7，购于上海阿拉丁生化科技股份有限公司；
硫酸铜：CAS号：10257-54-2，购于上海迈瑞尔生化科技有限公司；
氯化锂：CAS号：7747-41-8，购于北京百灵威科技有限公司；
氯化钾：CAS号：7747-40-7，购于福晨(天津)化学试剂有限公司；
氯化钠：CAS号：7647-14-5，购于福晨(天津)化学试剂有限公司。
实施例1
本实施例提供一种自愈合水凝胶及其制备方法，所述制备方法包括：
(1)将0.25g的丙烯酰胺和4.75g的丙烯酸加入溶解到8mL去离子水中。再加入0.1g氯化铁，采用磁力搅拌器搅拌5min。将500μL的过硫酸铵(0.1g/mL)加入上述溶液中，搅拌10min形成均匀透明溶液。
(2)搅拌结束后，将上述溶液注入100mm＊100mm＊3mm的完全透明玻璃模具中。然后置于烘箱中在50℃下反应12h，形成水凝胶。
(3)将制备的水凝胶浸泡在氯化锂(1mol/L)水溶液中24h，得到所述自愈合水凝胶。
实施例2
本实施例提供一种自愈合水凝胶及其制备方法，所述制备方法包括：
(1)将0.25g的丙烯酰胺和4.75g的丙烯酸加入溶解到8mL去离子水中。再加入0.05g氯化铁，采用磁力搅拌器搅拌5min。将500μL的过硫酸铵(0.1g/mL)加入上述溶液中，搅拌10min形成均匀透明溶液。
(2)搅拌结束后，将上述溶液注入100mm＊100mm＊3mm的完全透明玻璃模具中。然后置于烘箱中在50℃下反应12h，形成水凝胶。
(3)将制备的水凝胶浸泡在氯化锂(1mol/L)水溶液中24h，得到所述自愈合水凝胶。
实施例3
本实施例提供一种自愈合水凝胶及其制备方法，所述制备方法包括：
(1)将0.5g的丙烯酰胺和4.5g的丙烯酸加入溶解到8mL去离子水中。再加入0.1g氯化铁，采用磁力搅拌器搅拌5min。将500μL的过硫酸铵(0.1g/mL)加入上述溶液中，搅拌10min形成均匀透明溶液。
(2)搅拌结束后，将上述溶液注入100mm＊100mm＊3mm的完全透明玻璃模具中。然后置于烘箱中在50℃下反应12h，形成水凝胶。
(3)将制备的水凝胶浸泡在氯化锂(1mol/L)水溶液中24h，得到所述自愈合水凝胶。
实施例4
本实施例提供一种自愈合水凝胶及其制备方法，所述制备方法包括：
(1)将0.25g的丙烯酰胺和4.75g的丙烯酸加入溶解到8mL去离子水中。再加入0.1g硝酸亚铁，采用磁力搅拌器搅拌5min。将500μL的过硫酸铵(0.1g/mL)加入上述溶液中，搅拌10min形成均匀透明溶液。
(2)搅拌结束后，将上述溶液注入100mm＊100mm＊3mm的完全透明玻璃模具中。然后置于烘箱中在50℃下反应12h，形成水凝胶。
(3)将制备的水凝胶浸泡在氯化锂(1mol/L)水溶液中24h，得到所述自愈合水凝胶。
实施例5
本实施例提供一种自愈合水凝胶及其制备方法，所述制备方法包括：
(1)将0.25g的丙烯酰胺和4.75g的丙烯酸加入溶解到8mL去离子水中。再加入0.1g硝酸铝，采用磁力搅拌器搅拌5min。将500μL的过硫酸铵(0.1g/mL)加入上述溶液中，搅拌10min形成均匀透明溶液。
(2)搅拌结束后，将上述溶液注入100mm＊100mm＊3mm的完全透明玻璃模具中。然后置于烘箱中在50℃下反应12h，形成水凝胶。
(3)将制备的水凝胶浸泡在氯化锂(1mol/L)水溶液中24h，得到所述自愈合水凝胶。
实施例6
本实施例提供一种自愈合水凝胶及其制备方法，所述制备方法包括：
(1)将0.25g的丙烯酰胺和4.75g的丙烯酸加入溶解到8mL去离子水中。再加入0.1g硫酸铜，采用磁力搅拌器搅拌5min。将500μL的过硫酸铵(0.1g/mL)k入上述溶液中，搅拌10min形成均匀透明溶液。
(2)搅拌结束后，将上述溶液注入100mm100mm＊3mm的完全透明玻璃模具中。然后置于烘箱中在50℃下反应12h，形成水凝胶。
(3)将制备的水凝胶浸泡在氯化锂(1mol/L)水溶液中24h，得到所述自愈合水凝胶。
实施例7
本实施例提供一种自愈合水凝胶及其制备方法，所述制备方法包括：
(1)将0.25g的丙烯酰胺和4.75g的丙烯酸加入溶解到8mL去离子水中。再加入0.1g氯化铁，采用磁力搅拌器搅拌5mmn。将500μL的过硫酸铵(0.1g/mL)加入上述溶液中，搅拌10min形成均匀透明溶液。
(2)搅拌结束后，将上述溶液注入100mm＊100mm＊3mm的完全透明玻璃模具中。然后置于烘箱中在60℃下反应12h，形成水凝胶。
(3)将制备的水凝胶浸泡在氯化锂(1mol/L)水溶液中24h，得到所述自愈合水凝胶。
实施例8
本实施例提供一种自愈合水凝胶及其制备方法，所述制备方法包括：
(1)将0.25g的丙烯酰胺和4.75g的丙烯酸加入溶解到8mL去离子水中。再加入0.1g氯化铁，采用磁力搅拌器搅拌5min。将500μL的过硫酸铵(0.1g/mL)加入上述溶液中，搅拌10min形成均匀透明溶液。
(2)搅拌结束后，将上述溶液注入100mm＊100mm＊3mm的完全透明玻璃模具中。然后置于烘箱中在50℃下反应16h，形成水凝胶。
(3)将制备的水凝胶浸泡在氯化锂(1mol/L)水溶液中24h，得到所述自愈合水凝胶。
实施例9
本实施例提供一种自愈合水凝胶及其制备方法，所述制备方法包括：
(1)将0.25g的丙烯酰胺和4.75g的丙烯酸加入溶解到8mL去离子水中。再加入0.1g氯化铁，采用磁力搅拌器搅拌5min。将500μL的过硫酸铵(0.1g/mL)加入上述溶液中，搅拌10min形成均匀透明溶液。
(2)搅拌结束后，将上述溶液注入100mm＊100mm＊3mm的完全透明玻璃模具中。然后置于烘箱中在50℃下反应12h，形成水凝胶。
(3)将制备的水凝胶浸泡在氯化锂(2mol/L)水溶液中24h，得到所述自愈合水凝胶。
实施例10
本实施例提供一种自愈合水凝胶及其制备方法，所述制备方法包括：
(1)将0.25g的丙烯酰胺和4.75g的丙烯酸加入溶解到8mL去离子水中。再加入0.1g氯化铁，采用磁力搅拌器搅拌5min。将500μL的过硫酸铵(0.1g/mL)加入上述溶液中，搅拌10min形成均匀透明溶液。
(2)搅拌结束后，将上述溶液注入100mm＊100mm＊3mm的完全透明玻璃模具中。然后置于烘箱中在50℃下反应12h，形成水凝胶。
(3)将制备的水凝胶浸泡在氯化钾(1mol/L)水溶液中24h，得到所述自愈合水凝胶。
实施例11
本实施例提供一种自愈合水凝胶及其制备方法，所述制备方法包括：
(1)将0.25g的丙烯酰胺和4.75g的丙烯酸加入溶解到8mL去离子水中。再加入0.1g氯化铁，采用磁力搅拌器搅拌5min。将500μL的过硫酸铵(0.1g/mL)加入上述溶液中，搅拌10min形成均匀透明溶液。
(2)搅拌结束后，将上述溶液注入100mm＊100mm＊3mm的完全透明玻璃模具中。然后置于烘箱中在50℃下反应12h，形成水凝胶。
(3)将制备的水凝胶浸泡在氯化锂(1mol/L)水溶液中18h，得到所述自愈合水凝胶。
实施例12
本实施例提供一种自愈合水凝胶及其制备方法，所述制备方法包括：
(1)将5g的丙烯酸加入溶解到8mL去离子水中。再加入0.1g氯化铁，采用磁力搅拌器搅拌5min。将500μL的过硫酸铵(0.1g/mL)加入上述溶液中，搅拌10min形成均匀透明溶液。
(2)搅拌结束后，将上述溶液注入100mm＊100mm＊3mm的完全透明玻璃模具中。然后置于烘箱中在50℃下反应12h，形成水凝胶。
(3)将制备的水凝胶浸泡在氯化锂(1mol/L)水溶液中24h，得到所述自愈合水凝胶。
对比例1
本对比例提供一种自愈合水凝胶及其制备方法，所述制备方法包括：
(1)将0.25g的丙烯酰胺和4.75g的丙烯酸加入溶解到8mL去离子水中，采用磁力搅拌器搅拌5min。将500μL的过硫酸铵(0.1g/mL)加入上述溶液中，搅拌10min形成均匀透明溶液。
(2)搅拌结束后，将上述溶液注入100m＊100mm＊3mm的完全透明玻璃模具中。然后置于烘箱中在50℃下反应12h，形成水凝胶。
(3)将制备的水凝胶浸泡在氯化锂(1mol/L)水溶液中24h，得到所述自愈合水凝胶。
对比例2
本对比例提供一种自愈合水凝胶及其制备方法，所述制备方法包括：
(1)将0.25g的丙烯酰胺和4.75g的丙烯酸加入溶解到8mL去离子水中。再加入0.1g氯化铁，采用磁力搅拌器搅拌5min。将500μL的过硫酸铵(0.1g/mL)加入上述溶液中，搅拌10min形成均匀透明溶液。
(2)搅拌结束后，将上述溶液注入100mm＊100mm＊3mm的完全透明玻璃模具中。然后置于烘箱中在50℃下反应12h，得到所述自愈合水凝胶。
对实施例1-12、对比例1-2提供的自愈合水凝胶进行性能测试，具体方法如下：
(1)拉伸强度：采用电子万能试验机对水凝胶的拉伸力学性能进行测试，测试温度为室温。将水凝胶样品切割成哑铃状，哑铃型水凝胶的标距为12mm(Lo)，宽度为2mm，厚度为1.5mm。拉伸速率设定为恒定应变速率100mm/min。拉伸力学传感器选用100N的荷重传感器。
(2)粘结强度：将水凝胶放在两块被粘附的铝基底中间，用长尾夹夹持粘合区域12h,以确保水凝胶完全均匀地粘附到重叠区域。基底的尺寸为100mmm*25mm*2mm。水凝胶在基底上的粘附面积为25.0mm*12.5
mm*0.1mm。在室温条件下，使用电子万能试验机对水凝胶样品进行拉伸剪切测试，设置拉伸速率为5mm/min，拉伸直至粘附区域与水凝键之间分离。水凝胶的粘附强度是通过最大载荷与初始粘附面积之比计算得到的。每组水凝胶样品至少测试5次以减少误差。
(3)冰点：采用带有冷冻冷却系统的差示扫描量热仪(DSC)对水凝胶样品的抗冻性能进行表征。将水凝胶样品放在密封的铝盘中进行测试，以空盘作为惰性参考。水凝胶样品的质量为5-10mg。DSC测试在流动的氮气气氛中进行，温度范围为-50～50℃,升温速率为10℃/min。
(4)导电率：使用数字源表测试，设定恒定电压1v，将长度、厚度、宽度分别为13mm、2mm和6.5mm的长方型水凝胶两端夹上电极，在
室温下记录电阻值。通过以下公式计算水凝胶的电导率：
其中σ表示水凝胶的电导率，S/m，L表示水凝胶的长度，m，R表示测得的水凝胶的电阻值，Ω，A表示水凝胶的横截面面积，m2。在室温下将每组样品重复三遍计算平均值。
(1)拉伸强度自愈合效率：用手术刀将哑铃型水凝胶切成两半之后，使两部分水凝胶再次接触，在室温下愈合24h，过程中不对样条施加任何外力。所有水凝胶都储存在密封容器中，以尽量减少水分蒸发。拉伸
强度自愈合效率HE(TS)的计算公式如下：
其中HE(TS)表示拉伸强度自愈合效率，σhealedtensilestrength表示愈合拉伸应力强度，σoriginaltensilestrength表示原始拉伸应力强度。
对实施例1-12、对比例1-2提供的自愈合水凝胶进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1
由表1可知，本发明选择的丙烯酸和丙烯酰胺单体，由于单体间的氢键，以及丙烯酸和三价铁离子的金属配位物理相互作用以及疏水畴的相互协调作用制备的水凝胶具有良好的力学性能。通过利用羧基和离子的金属配位作用以及丙烯酸和丙烯酰胺的氢键作用获得高自愈合效率的自愈合水凝胶。此外，水凝胶无机盐的引入，不仅使材料具有高导电性，还赋予自愈合水凝胶良好的透光性、力学性能和抗冻性。氯化铁和无机盐氯化锂会产生协同增效的作用，使力学性能和抗冻性都得到了更大的提升。与现有的技术相比，本发明通过简单的聚合条件及简单的后处理，以赋予自愈合水凝胶良好的机械性能、可回收和再加工性能，实现水凝胶的绿色再生。
通过对比实施例1、实施例2与实施例3可知，相同条件下，丙烯酰胺含量越高，自愈合性能和粘附性越差，力学性能越好。金属离子含量越高，自愈合、粘附性和力学性能越好；通过对比实施例1、实施例4、实施例5与实施例6可知，相同反应条件下，使用氯化铁拥有更好的力学性能，更高的自愈合效率，更强的粘附性，回收后也拥有更强的力学性能。通过对比实施例1、实施例9、实施例10与实施例11可知，相同反应条件下，浸泡的金属离子含量越高，导电性越差，抗冻性越好。通过对比实施例1、实施例2与对比例1可知，聚合时加入金属铁离子，拥有更好的力学性能，更高的自愈合效率，回收后也拥有更强的力学性能；通过对比实施例1与实施例12可知，丙烯酰胺的加入使得自愈合水凝胶的力学性能有很大的提升，粘附性和自愈合性能也更强；通过对比实施例1、实施例9、实施例10与对比例2可知，浸泡氯化锂可以极大地提高自愈合水凝胶的抗冻性。
通过实施例1～2、实施例4～6、实施例9～10、对比例1和对比例2可知，金属离子选用氯化铁，浸泡离子选择氯化锂，且铁离子的质量分数为2wt％，浸泡氯化锂的浓度为2mol/L时，所述的自愈合水凝胶可以得到最优良的性能。当氯化铁和氯化锂不在该比例下，或者某一组分被其他组分替换时，所得的自愈合水凝胶力学性能和可回收性能以及抗冻性等都会大幅下降。
由表1可知，经过简单的实验和处理可以实现可回收和再利用的自愈合水凝胶的制备。
综上所述，本发明通过简单的聚合条件及简单的后处理，赋予自愈合水凝胶良好的机械性能、可回收和再加工性能，实现自愈合水凝胶的绿色再生。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的一种自愈合水凝胶及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种自愈合水凝胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
(1)将含乙烯基单体、金属盐与引发剂在水中进行聚合反应，得到水凝胶；
(2)将步骤(1)得到的水凝胶浸泡于离子溶液中，得到所述自愈合水凝胶。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述含乙烯基单体包括丙烯酸和可选地丙烯酰胺；
优选地，所述丙烯酰胺的质量为含乙烯基单体总质量的0-15wt％。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述金属盐包括氯化铁、硝酸亚铁、硝酸铁、硝酸铝、氯化锌或硫酸铜中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述金属盐中的金属离子与含乙烯基单体的质量比为0.5-2wt％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述引发剂包括过硫酸铵；
优选地，以所述单体用量为1mol计所述水的用量为5-10g；
优选地，所述引发剂与含乙烯基单体的质量比为1-3w％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述聚合反应的温度为40-80℃；
优选地，所述聚合反应的时间为6-18h。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述离子溶液包括氯化钾水溶液、氯化锂水溶液或氯化钠水溶液中的任意一种或至少两种的组合。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述浸泡的时间为6-30h。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括：
S1.将含乙烯基单体溶解于水中，加入金属离子和引发剂混合，得到混合物；
S2.将S1得到的混合物注入模具，于40-80℃进行聚合6-18h，得到水凝胶；
S3.将S2得到的水凝胶浸泡于离子溶液中6-30h，得到所述自愈合水凝胶。
9.一种自愈合水凝胶，其特征在于，所述自愈合水凝胶按照如权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到。
10.一种如权利要求9所述的自愈合水凝胶在人体健康监测设备、人体活动监测设备、可穿戴设备或机器人中的应用。
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| GR01 | Patent grant | ||
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