本發(fā)明屬于智能凝膠體領(lǐng)域，具體涉及一種具有敏感電響應(yīng)的智能凝膠體的制備方法。
背景技術(shù)：
尼龍分子主鏈上含有酰胺基團(tuán)，其為極性基團(tuán)，分子間存在強(qiáng)烈的氫鍵作用，分子鏈排列規(guī)整，所以尼龍結(jié)晶度高，機(jī)械性能和抗沖擊性能優(yōu)異，金屬鹽能夠與酰胺基團(tuán)發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，破壞分子間的氫鍵，可以有效的控制尼龍的結(jié)晶度。尼龍是極性聚合物，只能溶解于某些強(qiáng)極性的溶劑中，但一些弱極性的溶劑和無機(jī)鹽的混合溶液也能夠溶解尼龍，通過這種溶劑可以制備高分子智能凝膠體，可用于紡織、尼龍聚集態(tài)轉(zhuǎn)變和相變材料的研究。
另外，當(dāng)前對(duì)溫敏性智能凝膠體和ph敏感性智能凝膠體的研究較為集中，而對(duì)電響應(yīng)智能凝膠體的研究較少。對(duì)于智能凝膠體，通過改變溫度或者溶液ph不僅操作繁瑣，而且凝膠體的刺激響應(yīng)速度慢。
制備凝膠的方法主要有兩種，一種是通過微結(jié)晶和氫鍵形成交聯(lián)點(diǎn)制備凝膠，另一種是通過配位鍵形成交聯(lián)點(diǎn)制備凝膠。劉根起等人將交聯(lián)劑戊二醛添加到明膠中制備凝膠。劉衛(wèi)等人以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(amps)和甲基丙烯酸二乙胺基乙酯(deaem)形成的離子復(fù)合物，通過自由基共聚反應(yīng)制備了新型離子交聯(lián)聚兩性電解質(zhì)(icpa)，并獲得icpa凝膠。以上兩種方法制備的凝膠體均含有可離子化基團(tuán)，在電場(chǎng)作用下破壞三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為體積變化即電響應(yīng)。而很少有人利用引入離子鹽通過配位方式制備凝膠，這樣得到的凝膠體在電場(chǎng)作用下能表現(xiàn)出明顯的相轉(zhuǎn)變并快速做出電響應(yīng)。
在電場(chǎng)作用下，凝膠體中的抗衡離子發(fā)生定向遷移，引起滲透壓和聚電解質(zhì)電離狀態(tài)的變化，導(dǎo)致凝膠體內(nèi)部網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的改變，可通過自身體積、相或力學(xué)等性質(zhì)的變化對(duì)電場(chǎng)刺激做出敏感的響應(yīng)。通過對(duì)該類凝膠體材料的探索，制備一種具有敏感電響應(yīng)的智能凝膠體，在微機(jī)械和傳感器等智能凝膠體領(lǐng)域具有巨大的研究?jī)r(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于提供一種具有敏感電響應(yīng)的智能凝膠體的制備方法，并且工藝過程簡(jiǎn)單、易于制備。
為達(dá)到上述目的采用技術(shù)方案如下：
具有電響應(yīng)的智能凝膠體，在尼龍溶膠中均勻分散有金屬鹽m+x-，超聲處理后靜置得到具有電響應(yīng)的智能凝膠體；其中，m+為li+、k+、ca2+、zn2+、mg2+、ga3+中任意一種；x-為cl-、br-、i-、scn-中任意一種。
具有電響應(yīng)的智能凝膠體的制備方法，包括以下步驟：
1)將金屬鹽m+x-和2-氯乙醇密封攪拌混合，加入尼龍溶解后得到尼龍溶膠；其中，m+為li+、k+、ca2+、zn2+、mg2+、ga3+中任意一種；x-為cl-、br-、i-、scn-中任意一種；
2)將所述尼龍溶膠密封加熱，超聲處理，室溫下密封靜置即可得到尼龍凝膠體。
按上述方案，還包括金屬鹽m+x-和尼龍的預(yù)處理；將金屬鹽m+x-研成粉末并真空加熱干燥；將尼龍真空加熱干燥。
按上述方案，所述尼龍為尼龍6、尼龍66、尼龍7、尼龍9、尼龍11、尼龍12、尼龍13、尼龍610、尼龍612、尼龍1010中的一種。
按上述方案，步驟1中各組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)如下：
金屬鹽m+x-，0.83～3.2wt％；2-氯乙醇，64.8～90.1wt％、尼龍，8.9～32.7wt％。
按上述方案，步驟2加熱至溫度為40～60℃。
按上述方案，步驟2超聲處理功率為300～600w，時(shí)間為3～4h。
按上述方案，步驟2室溫下密封靜置8～12h得到凝膠體。
按上述方案，還包括將所得尼龍凝膠體重新加熱，超聲處理，實(shí)現(xiàn)凝膠至溶膠的轉(zhuǎn)變；再次室溫下密封靜置實(shí)現(xiàn)溶膠至凝膠的轉(zhuǎn)變；所述超聲處理功率為300～600w，時(shí)間為3～4h。
尼龍分子鏈中酰胺基團(tuán)之間容易形成氫鍵而使得尼龍結(jié)晶度增加，由于金屬離子m+容易與酰胺基團(tuán)形成配位鍵，破壞氫鍵結(jié)構(gòu)，因此金屬鹽m+x-的加入可有效的降低尼龍的結(jié)晶度。2-氯乙醇作為一種尼龍的不良溶劑，可以對(duì)其起到溶脹的作用，有效的增大了與金屬離子m+的接觸面積，在加熱超聲作用下能夠促進(jìn)金屬離子m+的移動(dòng)，使得金屬離子m+分散均勻，從而提高配位絡(luò)合的幾率，使得金屬離子m+更加容易地與酰胺基團(tuán)配位絡(luò)合形成多配體結(jié)構(gòu)，在整個(gè)體系中形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而形成一種物理凝膠。
本發(fā)明制備的尼龍凝膠體在電場(chǎng)作用下，凝膠體中的荷電基團(tuán)的抗衡離子發(fā)生定向遷移，引起滲透壓和聚電解質(zhì)電離狀態(tài)的變化，導(dǎo)致凝膠體內(nèi)部網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的改變，可通過自身體積、相或力學(xué)等性質(zhì)的變化對(duì)電場(chǎng)刺激做出敏感的響應(yīng)。本發(fā)明通過對(duì)這類凝膠體材料的探索得到的電響應(yīng)的智能凝膠體，電場(chǎng)的施加和調(diào)控下能夠?qū)崿F(xiàn)快速響應(yīng)，在微機(jī)械和傳感器等智能凝膠體領(lǐng)域具有巨大的研究?jī)r(jià)值。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)：
本發(fā)明得到了一種溶解尼龍的新型溶劑(即m+x-與2-氯乙醇的混合溶液)，金屬鹽m+x-的加入有效地促進(jìn)了尼龍的溶解，并能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)尼龍結(jié)晶度的控制，尼龍聚集態(tài)控制技術(shù)更加完善。
本發(fā)明選取了多種尼龍材料，溶解于m+x-與2-氯乙醇的混合溶液中，經(jīng)過加熱攪拌超聲之后得到可循環(huán)利用的尼龍凝膠體，擴(kuò)展了技術(shù)使用的對(duì)象，對(duì)于尼龍材料具有較強(qiáng)的普適性。
本發(fā)明得到的尼龍凝膠體在電場(chǎng)作用下表現(xiàn)出敏感的電響應(yīng)特性，拓寬了尼龍凝膠體的應(yīng)用范圍。
具體實(shí)施方式
為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
實(shí)施例1
一種新型尼龍凝膠體，通過如下方法制備得到：
(1)首先稱取0.3g金屬鹽cacl2，在研缽中研成粉末；稱取3g尼龍6，將處理后的cacl2與尼龍6，在真空干燥箱中于100℃干燥12h。
(2)量取10ml2-氯乙醇，將步驟(1)中干燥的cacl2溶解在其中，并密封攪拌均勻得到混合溶液。
(3)將步驟(1)中干燥的尼龍6溶解于步驟(2)中的混合溶液中，并密封加熱至40℃，在功率為600w的超聲器中超聲3h，將溶液轉(zhuǎn)移至自制的模具(4cm×4cm×1.5cm)中，室溫密封靜置8h，即可得到尼龍6凝膠體。
(4)將步驟(3)中得到的凝膠體密封加熱至40℃，在功率為600w的超聲器中超聲3h，可實(shí)現(xiàn)凝膠-溶膠的轉(zhuǎn)變，將溶膠室溫下密封靜置8h可得到凝膠體。
實(shí)施例2
一種新型尼龍凝膠體，通過如下方法制備得到：
(1)首先稱取0.4g金屬鹽libr，在研缽中研成粉末；稱取5g尼龍66，將處理后的libr與尼龍66，在真空干燥箱中于100℃干燥12h。
(2)量取20ml2-氯乙醇，將步驟(1)中干燥的libr溶解在其中，并密封攪拌均勻得到混合溶液。
(3)將步驟(1)中干燥的尼龍66溶解于步驟(2)中的混合溶液中，并密封加熱至50℃，在功率為500w的超聲器中超聲3.5h，將溶液轉(zhuǎn)移至自制的模具(4cm×4cm×1.5cm)中，室溫密封靜置10h，即可得到尼龍66凝膠體。
(4)將步驟(3)中得到的凝膠體密封加熱至50℃，在功率為500w的超聲器中超聲3.5h，可實(shí)現(xiàn)凝膠-溶膠的轉(zhuǎn)變，將溶膠室溫下密封靜置10h可得到凝膠體。
實(shí)施例3
一種新型尼龍凝膠體，通過如下方法制備得到：
(1)首先稱取0.5g金屬鹽mgcl2，在研缽中研成粉末；稱取6g尼龍9，將處理后的mgcl2與尼龍9，在真空干燥箱中于100℃干燥12h。
(2)量取25ml2-氯乙醇，將步驟(1)中干燥的mgcl2溶解在其中，并密封攪拌均勻得到混合溶液。
(3)將步驟(1)中干燥的尼龍9溶解于步驟(2)中的混合溶液中，并密封加熱至60℃，在功率為300w的超聲器中超聲4h，將溶液轉(zhuǎn)移至自制的模具(4cm×4cm×1.5cm)中，室溫密封靜置12h，即可得到尼龍凝膠體。
(4)將步驟(3)中得到的凝膠體密封加熱至60℃，在功率為300w的超聲器中超聲4h，可實(shí)現(xiàn)凝膠-溶膠的轉(zhuǎn)變，將溶膠室溫下密封靜置12h可得到凝膠體。
實(shí)施例4
一種新型尼龍凝膠體，通過如下方法制備得到：
(1)首先稱取0.3g金屬鹽gacl3，在研缽中研成粉末；稱取6g尼龍612，將處理后的gacl3與尼龍612，在真空干燥箱中于100℃干燥12h。
(2)量取25ml2-氯乙醇，將步驟(1)中干燥的gacl3溶解在其中，并密封攪拌均勻得到混合溶液。
(3)將步驟(1)中干燥的尼龍612溶解于步驟(2)中的混合溶液中，并密封加熱至40℃，在功率為400w的超聲器中超聲4h，將溶液轉(zhuǎn)移至自制的模具(4cm×4cm×1.5cm)中，室溫密封靜置11h，即可得到尼龍凝膠體。
(4)將步驟(3)中得到的凝膠體密封加熱至40℃，在功率為400w的超聲器中超聲4h，可實(shí)現(xiàn)凝膠-溶膠的轉(zhuǎn)變，將溶膠室溫下密封靜置11h可得到凝膠體。
實(shí)施例5
一種新型尼龍凝膠體，通過如下方法制備得到：
(1)首先稱取0.5g金屬鹽zni2，在研缽中研成粉末；稱取4g尼龍，將處理后的zncl2與尼龍1010，在真空干燥箱中于100℃干燥12h。
(2)量取15ml2-氯乙醇，將步驟(1)中干燥的zni2溶解在其中，并密封攪拌均勻得到混合溶液。
(3)將步驟(1)中干燥的尼龍溶解于步驟(2)中的混合溶液中，并密封加熱至60℃，在功率為300w的超聲器中超聲4h，將溶液轉(zhuǎn)移至自制的模具(4cm×4cm×1.5cm)中，室溫密封靜置12h，即可得到尼龍凝膠體。
(4)將步驟(3)中得到的凝膠體密封加熱至60℃，在功率為300w的超聲器中超聲4h，可實(shí)現(xiàn)凝膠-溶膠的轉(zhuǎn)變，將溶膠室溫下密封靜置8h可得到凝膠體。
實(shí)施例6
一種新型尼龍凝膠體，通過如下方法制備得到：
(1)首先稱取0.5g金屬鹽kscn，在研缽中研成粉末；稱取4g尼龍610，將處理后的kscn與尼龍610，在真空干燥箱中于100℃干燥12h。
(2)量取25ml2-氯乙醇，將步驟(1)中干燥的kscn溶解在其中，并密封攪拌均勻得到混合溶液。
(3)將步驟(1)中干燥的尼龍溶解于步驟(2)中的混合溶液中，并密封加熱至50℃，在功率為400w的超聲器中超聲4h，將溶液轉(zhuǎn)移至自制的模具(4cm×4cm×1.5cm)中，室溫密封靜置10h，即可得到尼龍凝膠體。
(4)將步驟(3)中得到的凝膠體密封加熱至50℃，在功率為400w的超聲器中超聲4h，可實(shí)現(xiàn)凝膠-溶膠的轉(zhuǎn)變，將溶膠室溫下密封靜置10h可得到凝膠體。