一种聚乙烯醇-氮掺杂碳纳米管复合导电水凝胶及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113214506A(43)申请公布日2021.08.06(21)申请号202110475640.8(22)申请日2021.04.29(71)申请人武汉工程大学地址430074湖北省武汉市洪山区雄楚大街693号(72)发明人魏端丽李亮黄华波喻湘华刘玉兰(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102代理人崔友明(51)Int.Cl.C08J3/075(2006.01)C08L29/04(2006.01)C08K3/04(2006.01)C08K3/38(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种聚乙烯醇-氮掺杂碳纳米管复合导电水凝胶及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种聚乙烯醇‑氮掺杂碳纳米管复合导电水凝胶及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将聚吡咯纳米管置于坩埚内，于管式炉中、氮气保护下进行高温煅烧，制得氮掺杂碳纳米管；将聚乙烯醇加入去离子水中，升温搅拌得到聚乙烯醇水溶液，然后加入氮掺杂碳纳米管，搅拌制得聚乙烯醇‑氮掺杂碳纳米管共混液；向聚乙烯醇‑氮掺杂碳纳米管共混液中加入硼砂，搅拌，即得到聚乙烯醇‑氮掺杂碳纳米管复合导电水凝胶。本发明提供的制备方法简单、周期短，无需复杂设备，无有机溶剂，聚乙烯醇与硼砂之间的氢键相互作用使得聚乙烯醇‑氮掺杂碳纳米管复合导电水凝胶具有自修复能力，水凝胶被切断后重新接触，仍具有良好的导电性。CN113214506ACN113214506A权利要求书1/1页1.一种聚乙烯醇‑氮掺杂碳纳米管复合导电水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将聚吡咯纳米管置于坩埚内，于管式炉中、氮气保护下进行高温煅烧，制得氮掺杂碳纳米管；S2、将聚乙烯醇加入去离子水中，升温搅拌得到聚乙烯醇水溶液，然后加入所述氮掺杂碳纳米管，搅拌制得聚乙烯醇‑氮掺杂碳纳米管共混液；S3、向所述聚乙烯醇‑氮掺杂碳纳米管共混液中加入硼砂，搅拌，即得到聚乙烯醇‑氮掺杂碳纳米管复合导电水凝胶。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1中，所述高温煅烧的煅烧温度为200‑800℃、煅烧时间为2‑8h，升温速率为5‑20℃/min。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S2中，所述升温搅拌得到聚乙烯醇水溶液，然后加入所述氮掺杂碳纳米管，搅拌制得聚乙烯醇‑氮掺杂碳纳米管共混液，具体包括：升温至90‑105℃，搅拌得到质量分数为2％‑20％的所述聚乙烯醇水溶液，然后降温至30‑80℃，加入所述氮掺杂碳纳米管，搅拌10‑50min，得到所述聚乙烯醇‑氮掺杂碳纳米管共混液。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，S2中，所述聚乙烯醇与所述氮掺杂碳纳米管的质量比为(0.2‑5)：(0.05‑0.5)。5.根据权利要求1‑4中任一项所述的制备方法，其特征在于，S3中，所述聚乙烯醇与所述硼砂的质量比为(5‑20)：1。6.根据权利要求1‑4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述聚吡咯纳米管的制备步骤包括：将甲基橙水溶液和吡咯混合，搅拌后加入铁盐，混合均匀，洗涤抽滤、干燥，得到所述聚吡咯纳米管。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述甲基橙水溶液的质量分数为0.1％‑0.5％，所述搅拌的时间为22‑26h。8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述甲基橙水溶液、所述吡咯的体积比为(500‑800)：(1‑3)，所述吡咯和所述铁盐的体积质量比为(1‑3)：(20‑40)ml/g。9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述铁盐包括硝酸铁、硫酸铁或氯化铁。10.一种聚乙烯醇‑氮掺杂碳纳米管复合导电水凝胶，其特征在于，由权利要求1‑9中任一项所述的聚乙烯醇‑氮掺杂碳纳米管复合导电水凝胶的制备方法制得。2CN113214506A说明书1/6页一种聚乙烯醇‑氮掺杂碳纳米管复合导电水凝胶及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及聚合物功能材料技术领域，尤其涉及一种聚乙烯醇‑氮掺杂碳纳米管复合导电水凝胶及其制备方法。背景技术[0002]导电水凝胶是一种赋有潜在应用前景的聚合物材料，具有多种性能，包括高韧性、导电性、延展性、自愈性和应变敏感性等。导电水凝胶在传感器、执行器制造、生物医学和软电子等不同领域均有广泛应用。[0003]导电水凝胶的主要制备途径是将各种导电组分和不同类型聚合物基体结合在一起。然而，目前报道的导电高分子水凝胶性能单一，尤其不能在维持力学性能的同时，保持较高的导电性。这些缺陷限制了它们在柔性电子产品中的实际应用。故制备一种兼具良好拉伸性能、快速自修复性和导电性能的复合水凝胶仍然是一个挑战。因此，很有必要开发一种简单快捷且绿色有效的方法来制备具有强韧性、稳定性、高效导电性的多功能复合导电