2017104604305一种可压缩可拉伸自修复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CN107200811A
(43)申请公布日2017.09.26
(21)申请号201710460430.5
(22)申请日2017.06.17
(71)申请人复旦大学
地址200433上海市杨浦区邯郸路220号
(72)发明人雷周玥武培怡
(74)专利代理机构上海正旦专利代理有限公司
31200
代理人陆飞陆尤
(51)Int.Cl.
C08F220/60(2006.01)
C08F220/06(2006.01)
C08F2/48(2006.01)

权利要求书1页说明书3页附图1页
(54)发明名称
一种可压缩可拉伸自修复水凝胶及其制备
方法
(57)摘要
本发明属于功能材料技术领域，具体为一种
可压缩可拉伸自修复水凝胶及其制备方法。本发
明通过简单的自由基聚合反应，无需添加交联
剂，即可得到多重物理交联水凝胶。该水凝胶力
学性能优异，具有压缩回弹性和可拉伸性，同时
具有完全自主的自修复能力。本发明步骤简单易
操作，便于实现大规模生产制备，所制得的水凝
胶柔软有弹性，可拉伸，可以自主自修复，有望用
于智能材料，仿生皮肤材料，以及基于水凝胶的
电子器件领域。
CN107200811A
CN107200811A权利要求书1/1页

1.一种可压缩可拉伸自修复水凝胶的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
（1）将1-100g的3-(2-甲基丙烯酰氧乙基二甲胺基)丙磺酸盐单体以及1-100g的丙
烯酸单体分散在10-1000mL水中，搅拌均匀，制备单体水溶液；
（2）加入单体含量0.1-10%的引发剂，该引发剂为热引发剂或光引发剂；
（3）由步骤（2）所得的水溶液，在30-90℃下加热反应1-48小时；或通过紫外光照反应
0.5-48小时，即制备具有可压缩可拉伸性的自修复水凝胶。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的单体水溶液中还添
加有其他单体。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的引发剂为：过硫酸铵，过硫酸
钾，或2-羟基-(2-硫杂蒽酮氧基)-丙基磺酸钠。
4.由权利要求1-3之一所述的制备方法得到的水凝胶，具有可压缩性、可拉伸性和完全
自主自修复效果。

2
CN107200811A说明书1/3页

一种可压缩可拉伸自修复水凝胶及其制备方法

技术领域
[0001]本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种可压缩可拉伸自修复水凝胶及其制
备方法。

背景技术
[0002]近年来，人们对于传统材料的力学性能有了更高需求，例如从传统的笨重、刚性材
料制备的机器人，到近几年新提出的软物质机器人概念；从刚性触摸屏，到可卷曲弯折的触
摸屏；从传统无机半导体材料制备的传感器，到新兴的柔性可拉伸传感器等。这些发展现状
都说明未来人们需要新型柔性材料满足更为智能舒适的生活，特别是开发新型生物相容性
好的柔性可拉伸材料，取代传统刚性材料，以及进一步开发可自修复、可循环利用材料等，
一方面可以降低产品成本，另一方面也可以提高材料和产品的利用率。
[0003]水凝胶作为一种高含水量材料，非常接近人体皮肤结构和组成，尽管已经有大量
研究报道多种水凝胶材料，但是其目前仍具有很大研究和发展潜力，特别是近年有报道，水
凝胶可以作为柔性可拉伸基体，取代普通弹性体，并结合电路设计，可以发展新型柔性电子
器件（《先进材料》Adv.Mater.2016,28,4497-4505）。因此，改善和提高水凝胶本身的
力学性能，对于未来相关智能器件的发展也至关重要。迄今关于水凝胶材料的研究，主要是
发展高韧性、高度可拉伸以及自修复水凝胶。一般来说，高韧性可拉伸性能可通过改善共价
交联网络进行，而自修复的水凝胶往往基于可逆交联网络，所以当自修复效果好时，往往伴
随压缩回弹性以及可拉伸性等力学性能的下降，因此需要较为复杂的分子设计来进行调
控，例如采用多重交联网络结构，既提供一定强度和可拉伸性，又可以具有一定的自修复效
果，但是这往往需要较复杂的分子设计和多步合成步骤进行，不利于工业化生产以及大规
模推广应用。
[0004]本发明巧妙地利用两种单体的离子键和氢键作用，实现多重物理交联网络，所制
备的水凝胶具有可压缩可拉伸性和自修复效果，制备过程中其中不涉及任何有机溶剂，仅
需一步反应，不涉及复杂合成步骤，制备过程简便绿色环保无污染，制备条件相对宽松，适
合大批量、规模化生产以及具备广泛的商业应用前景。

发明内容
[0005]本发明的目的在于提供一种可压缩可拉伸自修复水凝胶及其制备方法。
[0006]本发明提出的可压缩可拉伸自修复水凝胶的制备方法，是通过绿色的水相自由基
聚合，一步反应直接制备得到具有良好力学性能和自修复效果的水凝胶材料。具