抗冻水凝胶、制备方法以及应用.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CN113861320A(43)申请公布日2021.12.31(21)申请号202111131150.2(22)申请日2021.09.26(71)申请人哈尔滨工业大学（深圳）地址518000广东省深圳市南山区桃源街道深圳大学城哈尔滨工业大学校区(72)发明人赵维巍陈幼幼张晨陈国庆(74)专利代理机构深圳中一联合知识产权代理有限公司44414代理人黄志云(51)Int.Cl.C08F120/38(2006.01)C08K3/16(2006.01)C08K3/34(2006.01)C08J3/075(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图2页(54)发明名称抗冻水凝胶、制备方法以及应用(57)摘要本申请涉及水凝胶技术领域，提供了一种抗冻水凝胶、制备方法以及应用，包括黏土、无机盐、交联聚合物和水的混合物，交联聚合物在水中形成三维网络结构，黏土和无机盐分散于三维网络结构中形成抗冻水凝胶。本申请提供的抗冻水凝胶，包括黏土、无机盐、交联聚合物和水，其中，交联聚合物溶解在水中，在水中形成三维网络结构，由于黏土、无机盐、交联聚合物和水的相互作用，黏土、无机盐可稳定分散于三维网络结构中。本申请的抗冻水凝胶可借助无机盐的吸水特性，使本申请的抗冻水凝胶具有低温抗冻的特性，在低温条件下仍可拉伸和可压缩，保留抗冻水凝胶的理化性质。CN113861320ACN113861320A权利要求书1/1页1.一种抗冻水凝胶，其特征在于，包括黏土、无机盐、交联聚合物和水的混合物，所述交联聚合物在所述水中形成三维网络结构，所述黏土和所述抗冻剂分散于所述三维网络结构中形成抗冻水凝胶。2.如权利要求1所述抗冻水凝胶，其特征在于，所述交联聚合物和水的质量比为0.14:1～0.42:1；和/或所述黏土和所述水的质量比为0.01:1～0.04:1；和/或所述无机盐和所述水的质量比为0.04:1～0.24:1。3.如权利要求1所述抗冻水凝胶，其特征在于，所述交联聚合物由包括两性离子单体聚合而成。4.如权利要求3所述抗冻水凝胶，其特征在于，所述两性离子单体包括磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯。5.如权利要求1所述抗冻水凝胶制备方法，其特征在于，所述黏土包括蒙脱石纳米黏土和硅酸钠镁锂纳米黏土中的至少一种；和/或所述黏土的粒径不大于100nm。6.如权利要求1所述抗冻水凝胶，其特征在于，所述无机盐包括氯盐。7.如权利要求6所述抗冻水凝胶，其特征在于，所述氯盐包括氯化钙、氯化镁、氯化钾、氯化钠、氯化锂中的至少一种。8.一种如权利要求1‑7任一所述抗冻水凝胶制备方法，包括如下步骤：将黏土和水进行第一次混合处理，得到黏土悬浮液；向所述黏土悬浮液中加入抗冻剂和交联聚合物单体进行第二次混合处理和溶解处理，得到分散液；向所述分散液中加入引发剂进行第三次混合处理，且进行聚合反应，得到抗冻水凝胶。9.如权利要求8所述抗冻水凝胶制备方法，其特征在于，所述交联聚合物单体和所述水是按照生成的交联聚合物和水的质量比为0.14:1～0.42:1的比例混合；或/和所述引发剂与所述交联聚合物单体的质量比为0.005:1～0.01:1；或/和所述引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、氧化苯甲酰、叔丁基过氧化氢或光引发剂2959中的一种。10.一种如权利要求1‑5任一所述抗冻水凝胶在软制动器、传感器和柔性电子储能设备器件中的应用。2CN113861320A说明书1/7页抗冻水凝胶、制备方法以及应用技术领域[0001]本申请属于水凝胶技术领域，尤其涉及抗冻水凝胶、制备方法以及应用。背景技术[0002]水凝胶是一类含有大量水且具有三维网络结构的高分子聚合物。由于其特殊的软湿性特征，已被广泛应用于电子皮肤、柔性电子器件、驱动器和生物医用等领域。然而，传统的水凝胶在零度以下容易冻结，机械性能下降，严重限制了其在低温环境下的实际应用。[0003]近年来，已有研究将乙二醇、丙三醇、二甲基亚砜等有机液体引入水凝胶中，利用有机液体和水分子之间的相互作用抑制冰晶晶格的形成从而获得抗冻水凝胶。但是有机液体的存在会严重降低水凝胶的导电性，从而无法满足特定领域水凝胶的应用需求。此外，这类有机化合物本身的毒性、挥发性以及高度自燃性可能会引起安全隐患并有损人体健康。另有，研究将水凝胶直接浸渍于无机盐溶液中，以获得抗冻水凝胶。但是这种方法浸渍时间一般长达数天，大大延长了水凝胶的制备周期。此外，在浸渍过程中，水凝胶由于吸水溶胀效应，力学性能也会大大降低。因此，设计一种制备方法简单、具有抗冻性的水凝胶，并使其同时具备优异的导电性能和力学性能仍然是一个亟待解决的挑战。发明内容[0004]本申请的目的在于提供一种抗冻水凝胶、制备方法以及应用，旨在解决现有技术中水凝胶在低温条件下，机械强度差的问