一种复合水凝胶及其制备方法和应用
专利汇可以提供一种复合水凝胶及其制备方法和应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种复合 水 凝胶及其制备方法和应用。制备方法为：在聚乙烯醇（PVA）水凝胶网络内，分别采用原位 氧 化及原位沉淀法，逐步顺次形成导电材料（聚吡咯）及 磁性 材料（Fe3O4），最终得到具有电、磁学特性的复合水凝胶。本发明所提出的制备方法，可为在水凝胶中装载具有憎水性能的导电 聚合物 及溶解性差的磁性粒子，提供简单有效的制备策略；所得复合水凝胶可应用于应变传感、磁控 开关 、磁导航等 生物 医学工程领域。，下面是一种复合水凝胶及其制备方法和应用专利的具体信息内容。
1.一种复合水凝胶，其特征在于：包括以下重量配比的原料：
聚乙烯醇：40% 62%
~
吡咯：10% 30%
~
FeCl3：1.5%~15.5%
Fe2+/Fe3+：0.02% 12.5%
~
NaOH：0.2% 2%。
~
2.一种权利要求1所述的复合水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤如下：首先将PVA及单体吡咯py共混合，经数次循环冷冻-解冻后，制备得到包埋py的聚乙烯醇水凝胶，随后在0℃下，将所得水凝胶浸泡于FeCl3溶液中，通过原位氧化法制备得到聚吡咯/聚乙烯醇Ppy/PVA复合水凝胶；再将该Ppy/PVA复合水凝胶浸泡于Fe2+/Fe3+混合溶液中，随后再浸泡于NaOH溶液中，通过原位沉淀法制备得到Fe3O4/Ppy/PVA复合水凝胶。
3.根据权利要求2所述的复合水凝胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）制备包埋有单体py的聚乙烯醇水凝胶：
将PVA溶解于90℃ 100℃的二次蒸馏水中，待冷却后与py溶液共混，采用磁力搅拌使二~
者混合均匀，将混合溶液倒入水凝胶预制模具中，反复多次在-20℃ 25℃的温度范围内循~
环冷冻-解冻，得到包埋有单体py的聚乙烯醇水凝胶：py/PVA水凝胶；
（2）制备Ppy/PVA复合水凝胶：
将步骤（1）中制备所得py/PVA水凝胶浸泡到三氯化铁溶液中，保持0℃浸泡；在此过程中，Fe3+是聚吡咯形成的氧化剂，通过控制浸泡时间，最终得到掺杂有不同形貌的聚吡咯Ppy的Ppy/PVA复合水凝胶；
（3）制备Fe3O4/Ppy/PVA复合水凝胶：
将该Ppy/PVA复合水凝胶浸泡于Fe2+/Fe3+混合溶液中，随后再浸泡于NaOH溶液中，保持溶液温度50℃，通过原位沉淀法于Ppy/PVA复合水凝胶中制备得到不同形貌及尺寸的Fe3O4纳米粒子，最后将所得Fe3O4/Ppy/PVA复合水凝胶于去离子水中浸泡24h去除未反应的Fe2+、Fe3+及NaOH。
4.根据权利要求3所述的复合水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，PVA溶液的浓度为0.10 0.15g/mL，py溶液的浓度为0.2 1.0mol/L，其中，PVA溶液与py溶液的体积比为~ ~
15：1 25：1；循环冷冻-解冻的次数为2 10次；冷冻温度为-20℃，解冻温度为25℃。
~ ~
5.根据权利要求3所述的复合水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所用三氯化铁溶液的浓度为0.6mo/L-3.0mol/L，控制溶液中Fe3+与水凝胶中py的物质的量之比为1:2~
1:4。
6.根据权利要求3所述的复合水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述py/PVA水凝胶浸泡到FeCl3溶液中保持0 4℃的低温环境，且浸泡时间为18 24h。
~ ~
7.根据权利要求3所述的复合水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述Fe2+/Fe3+混合溶液的摩尔比为5：1 15：1，总离子浓度为1.2 2.0mol/L，浸泡时间为0 12h；所述~ ~ ~
NaOH溶液浓度为0.5 5.0 mol/L，反应温度为45 55℃，反应时间为0 24h。
~ ~ ~
8.根据权利要求3所述的复合水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤（3）所得的Fe3O4/Ppy/PVA复合水凝胶浸泡于去离子水中24 48h；期间每隔6h换一次水，以去除水凝胶内未反~
应的Fe2+、Fe3+和NaOH。
9.一种权利要求1所述的复合水凝胶作为应变传感贴片在脉搏传感中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：将复合水凝胶用于制备具有导电性能的应变传感贴片，包括以下步骤：将所得复合水凝胶裁成长为1cm、宽为0.5cm的小片，以黏性塑料薄膜为载体，将其黏附在塑料薄膜上，然后在复合水凝胶的左右两侧距离边缘3mm处的下方分别埋置直径为3mm的铜导线两根，并在复合水凝胶与铜导线的交界处用铜箔胶带纸固定完全，制备得到具有导电性能的应变传感贴片。
一种复合水凝胶及其制备方法和应用
技术领域
背景技术
这是由于，通过原位法顺次制备电、磁材料的过程中，存在两个不可忽视的关键问题：一方面，当具有电学特性的Ppy组分优先被引入PVA凝胶网络中后，内部空间将被大部分占据，这将严重影响后续磁性组分的顺利引入及其形貌、磁饱和强度等性质（L. Wang, G. Gao, Y. Zhou, T. Xu, J. Chen, R. Wang, R. Zhang, J. Fu, ACS Appl. Mater. Interfaces
2019, 11, 3506）；另一方面，在采用原位沉淀法于凝胶内部制备Fe3O4磁性粒子的过程中，反应所需的化学微环境（如，温度、pH等）会对凝胶内已经存在的Ppy组分的形貌及含量等造成严重的破坏作用，从而影响甚至破坏其电学性能。因此，采用原位氧化法及原位沉淀法，实现电学及磁学特性的组分能在凝胶网络内顺次成功形成，制备得到兼具优良力、电、磁学特性的复合水凝胶，具有很大的意义及挑战性。
发明内容
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吡咯：10% 30%
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FeCl3：1.5%~15.5%
Fe2+/Fe3+：0.02% 12.5%
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NaOH：0.2% 2%。
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水凝胶；再将该Ppy/PVA复合水凝胶浸泡于Fe /Fe 混合溶液中数小时，随后再浸泡于适宜浓度的NaOH溶液中，通过原位沉淀法制备得到Fe3O4/Ppy/PVA复合水凝胶。
将PVA溶解于90℃ 100℃的二次蒸馏水中，待冷却后与py溶液共混，采用磁力搅拌使二~
者混合均匀，将混合溶液倒入水凝胶预制模具中，反复多次在-20℃（冷冻温度）25℃的范~
围内循环冷冻-解冻，得到包埋有单体py的聚乙烯醇水凝胶：py/PVA水凝胶；
（2）制备Ppy/PVA复合水凝胶：
将步骤（1）中制备所得py/PVA水凝胶浸泡到三氯化铁溶液中，保持0℃浸泡；在此过程中，Fe3+是聚吡咯形成的氧化剂，通过控制浸泡时间，最终得到掺杂有不同形貌的聚吡咯Ppy的Ppy/PVA复合水凝胶；
（3）制备Fe3O4/Ppy/PVA复合水凝胶：
将该Ppy/PVA复合水凝胶浸泡于Fe2+/Fe3+混合溶液中，随后再浸泡于NaOH溶液中，保持溶液温度50℃，通过原位沉淀法于Ppy/PVA复合水凝胶中制备得到不同形貌及尺寸的Fe3O4纳米粒子，最后将所得Fe3O4/Ppy/PVA复合水凝胶于去离子水中浸泡24h去除未反应的Fe2+、Fe3+及NaOH。
20℃，解冻温度为25℃。
应时间为0 24h。
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具体实施方式
（1）制备包埋有单体py的聚乙烯醇水凝胶：
将0.2g PVA溶解于95℃的二次蒸馏水中，待冷却后与0.4mol/L浓度的 py溶液共混，采用磁力搅拌使二者混合均匀，将混合溶液倒入水凝胶预制模具中，在-20℃与25℃下反复5次循环冷冻-解冻，得到包埋有单体py的聚乙烯醇水凝胶（py/PVA水凝胶）；
（2）制备Ppy/PVA复合水凝胶：
将步骤（1）中制备所得包埋有单体py的聚乙烯醇水凝胶浸泡到1.0mol/L的三氯化铁溶液中，保持0℃浸泡18h，最终得到掺杂有不同形貌的聚吡咯Ppy的Ppy/PVA复合水凝胶。
0.5mol/L的NaOH溶液中4小时，保持溶液温度50℃，通过原位沉淀法于Ppy/PVA复合水凝胶中制备得到Fe3O4纳米粒子，最后将所得Fe3O4/Ppy/PVA复合水凝胶于去离子水中浸泡24h去除未反应的Fe2+、Fe3+及NaOH。
（1）制备包埋有单体py的聚乙烯醇水凝胶：
将0.2g PVA溶解于95℃的二次蒸馏水中，待冷却后与不同浓度的py溶液（0.2, 0.4,
0.6, 0.8, 1.0 mol/L）共混，采用磁力搅拌使二者混合均匀，将混合溶液倒入水凝胶预制模具中，在-20℃与25℃下反复5次循环冷冻-解冻，得到包埋有单体py的聚乙烯醇水凝胶（py/PVA水凝胶）；
（2）制备Ppy/PVA复合水凝胶：
将步骤（1）中制备所得包埋有单体py的聚乙烯醇水凝胶浸泡到1.0mol/L的三氯化铁溶液中，保持0℃浸泡18h，最终得到掺杂有不同形貌的聚吡咯Ppy的Ppy/PVA复合水凝胶。
将该Ppy/PVA复合水凝胶浸泡于Fe /Fe 混合溶液中12小时，随后再浸泡于浓度为5.0 mol/L的NaOH溶液中4小时，保持溶液温度50℃，通过原位沉淀法于Ppy/PVA复合水凝胶中制备得到Fe3O4纳米粒子，最后将所得Fe3O4/Ppy/PVA复合水凝胶于去离子水中浸泡24h去除未反应的Fe2+、Fe3+及NaOH。
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