本發明涉及(ji)正極(ji)材料的回收，尤其(qi)涉及(ji)一種離子凝膠。

背景技術：

1、離子導(dao)(dao)體(ti)具有高(gao)(gao)透明度、高(gao)(gao)拉伸性和低楊氏模(mo)量(liang)，是(shi)(shi)理想的(de)導(dao)(dao)電(dian)材(cai)料。其中(zhong)離子凝膠是(shi)(shi)一種含有離子液體(ti)的(de)聚合物網絡，具有高(gao)(gao)導(dao)(dao)電(dian)性、高(gao)(gao)透明度和高(gao)(gao)拉伸性，在柔性傳感(gan)器、軟體(ti)機器人及生物醫療(liao)方面(mian)受到廣泛(fan)關注。

2、作(zuo)為一種理想的(de)可(ke)(ke)拉(la)伸(shen)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)導體，離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)凝膠(jiao)需(xu)要考慮高(gao)(gao)拉(la)伸(shen)性(xing)和低遲滯。高(gao)(gao)拉(la)伸(shen)性(xing)可(ke)(ke)以保證(zheng)可(ke)(ke)拉(la)伸(shen)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)器件在(zai)大變(bian)形(xing)工況下的(de)正常工作(zuo)。低遲滯可(ke)(ke)以確保在(zai)循環(huan)工作(zuo)期間離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)凝膠(jiao)沒有殘余變(bian)形(xing)，則其相應(ying)的(de)可(ke)(ke)拉(la)伸(shen)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)器件不會出現(xian)信號偏差或失真(zhen)。然(ran)而(er)，目前為了實(shi)現(xian)高(gao)(gao)拉(la)伸(shen)性(xing)，常見的(de)方法包括(kuo)增(zeng)加高(gao)(gao)分子(zi)(zi)(zi)鏈(lian)的(de)長度，引(yin)入滑動交聯和動態鍵(jian)，如氫鍵(jian)(j.cao,et?al.,angew.chem.int.ed.2017；s.r.petersen,et?al.,angew.chem.int.ed.2022；)、配位鍵(jian)(l.m.zhang,et?al.,small.2019；s.y.zheng,et?al.,macromolecules.2019)等，這些方法均(jun)不可(ke)(ke)避免地引(yin)入機械耗(hao)散從而(er)導致高(gao)(gao)遲滯。

3、同時(shi)，離子凝膠(jiao)可(ke)以自粘(zhan)附在(zai)各種(zhong)固(gu)體(ti)(ti)表(biao)面是(shi)應用(yong)中(zhong)不可(ke)或(huo)缺的(de)(de)(de)性能(neng)之一。然而，自粘(zhan)接性能(neng)和(he)低(di)遲(chi)(chi)滯之間存在(zai)沖突(tu)，往往具有強粘(zhan)接性能(neng)的(de)(de)(de)離子導(dao)體(ti)(ti)也(ye)伴隨(sui)著高(gao)遲(chi)(chi)滯。已有研究在(zai)低(di)遲(chi)(chi)滯的(de)(de)(de)彈性體(ti)(ti)表(biao)面構建(jian)微結構實現(xian)強粘(zhan)接(s.baik,et?al.,nature.2017；s.baik,et?al.,adv.mater.2019；x.liu,et?al.appl.mater.interfaces.2020)，該(gai)微加工是(shi)復雜且耗時(shi)的(de)(de)(de)，或(huo)者(zhe)是(shi)使(shi)用(yong)兩步法(fa)制備非(fei)均質(zhi)聚合物(wu)網絡實現(xian)低(di)遲(chi)(chi)滯和(he)高(gao)粘(zhan)接(p.zhangetal.,appl.mater.interfaces,2022)，但是(shi)上述的(de)(de)(de)方(fang)法(fa)均運(yun)用(yong)在(zai)非(fei)導(dao)電的(de)(de)(de)彈性體(ti)(ti)中(zhong)，未在(zai)離子導(dao)體(ti)(ti)中(zhong)實現(xian)。

4、因此，現有技術(shu)還有待(dai)于進一步的改進和提升。

技術實現思路

1、鑒于上述現有技術的不足，本發明提供一種離子(zi)凝膠及其制備方法(fa)(fa)、應用，旨在解決現有離子(zi)凝膠不具(ju)有低(di)遲滯和高粘結性以(yi)及制備方法(fa)(fa)復雜(za)的問題。

2、本發明為(wei)解(jie)決上述技術(shu)問題所采用的技術(shu)方案如下：

3、第一(yi)方面(mian)，一(yi)種離(li)子凝(ning)(ning)膠，其中，所(suo)述離(li)子凝(ning)(ning)膠由2-(丙(bing)烯(xi)酰(xian)(xian)氧基(ji))-n,n,n-三甲(jia)基(ji)乙烷-1-雙((三氟甲(jia)基(ji))磺酰(xian)(xian)基(ji))酰(xian)(xian)胺在(zai)交(jiao)聯劑(ji)、光(guang)引發劑(ji)和紫(zi)外(wai)光(guang)照的作用下進行(xing)反應(ying)獲得(de)。

4、以(yi)下作(zuo)為(wei)(wei)本發(fa)明(ming)的(de)(de)(de)優選技術方(fang)案(an)(an)，但不(bu)作(zuo)為(wei)(wei)對本發(fa)明(ming)提供的(de)(de)(de)技術方(fang)案(an)(an)的(de)(de)(de)限制(zhi)，通過(guo)以(yi)下優選的(de)(de)(de)技術方(fang)案(an)(an)，可(ke)以(yi)更(geng)好(hao)地(di)達到(dao)和實現本發(fa)明(ming)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)和有益(yi)效果。

5、作為(wei)優選的技術方案(an)，所述的離子凝膠，其中，所述交聯劑為(wei)1,6-己(ji)二醇二丙烯酸酯。

6、作為優選的(de)技(ji)術方案，所(suo)述的(de)離子凝膠(jiao)，其中，所(suo)述交聯劑的(de)摩爾(er)比(bi)占所(suo)述2-(丙(bing)烯酰氧基(ji))-n,n,n-三(san)甲基(ji)乙烷-1-雙((三(san)氟甲基(ji))磺(huang)酰基(ji))酰胺的(de)摩爾(er)量(liang)的(de)百分(fen)比(bi)為1mol％,0.5mol％,0.1mol％,0.05mol％和(he)0.01mol％。

7、作為(wei)優選的(de)技術方案，所(suo)述(shu)的(de)離子凝(ning)膠，其中，所(suo)述(shu)光引發劑的(de)摩(mo)爾比占所(suo)述(shu)2-(丙(bing)烯酰(xian)(xian)氧(yang)基)-n,n,n-三(san)甲基乙烷-1-雙((三(san)氟甲基)磺酰(xian)(xian)基)酰(xian)(xian)胺(an)的(de)摩(mo)爾量(liang)的(de)百(bai)分比為(wei)0.1mol％，0.01mol％和0.001mol％。

8、第二(er)方(fang)面，一種上述(shu)所述(shu)的(de)離(li)(li)子凝(ning)膠的(de)制備(bei)方(fang)法，其中(zhong)，包括(kuo)：將2-(丙烯酰氧(yang)基(ji))-n,n,n-三甲(jia)基(ji)乙烷-1-雙(shuang)((三氟甲(jia)基(ji))磺酰基(ji))酰胺、交聯劑(ji)以及光(guang)(guang)引發(fa)劑(ji)混合，紫外光(guang)(guang)照進行聚合，得到所述(shu)離(li)(li)子凝(ning)膠。

9、作為優選(xuan)的(de)(de)(de)技術(shu)方(fang)案，所(suo)述的(de)(de)(de)離(li)子凝(ning)膠的(de)(de)(de)制(zhi)備方(fang)法，其中，所(suo)述2-(丙(bing)(bing)烯(xi)酰(xian)氧(yang)(yang)基(ji)(ji)(ji))-n,n,n-三(san)(san)(san)甲(jia)基(ji)(ji)(ji)乙烷-1-雙((三(san)(san)(san)氟(fu)甲(jia)基(ji)(ji)(ji))磺酰(xian)基(ji)(ji)(ji))酰(xian)胺的(de)(de)(de)制(zhi)備包括：將丙(bing)(bing)烯(xi)酰(xian)氧(yang)(yang)乙基(ji)(ji)(ji)三(san)(san)(san)甲(jia)基(ji)(ji)(ji)氯化銨和(he)雙三(san)(san)(san)氟(fu)甲(jia)磺酰(xian)亞胺鋰均勻混合反應后，產物經(jing)分液(ye)、干燥(zao)處理得到2-(丙(bing)(bing)烯(xi)酰(xian)氧(yang)(yang)基(ji)(ji)(ji))-n,n,n-三(san)(san)(san)甲(jia)基(ji)(ji)(ji)乙烷-1-雙((三(san)(san)(san)氟(fu)甲(jia)基(ji)(ji)(ji))磺酰(xian)基(ji)(ji)(ji))酰(xian)胺。

10、作為優選的(de)技術方(fang)案，所述的(de)離子凝膠的(de)制備方(fang)法，其中，包括：

11、向所述2-(丙(bing)烯酰氧(yang)基(ji))-n,n,n-三甲基(ji)乙烷-1-雙((三氟甲基(ji))磺酰基(ji))酰胺(an)中加入1,6-己二醇二丙(bing)烯酸酯(zhi)和光引發劑，得到前驅液(ye)；

12、將所(suo)述前驅液(ye)注(zhu)入由聚四氟乙烯墊片隔開的玻璃模具(ju)中，紫外光照(zhao)，得(de)到所(suo)述離子凝膠。

13、作為優選的技術方(fang)案(an)，所(suo)述的離(li)子(zi)凝(ning)(ning)膠的制備方(fang)法，其中，所(suo)述紫外光(guang)照的時間介于離(li)子(zi)凝(ning)(ning)膠的成膠點與完全固(gu)化時間之間。

14、作(zuo)為優選的(de)(de)技(ji)術方案，所述的(de)(de)離子(zi)凝膠的(de)(de)制(zhi)備方法，其(qi)中，所述丙烯酰(xian)氧乙基(ji)三(san)甲基(ji)氯化(hua)銨和雙三(san)氟甲磺酰(xian)亞胺(an)鋰的(de)(de)摩爾質量(liang)比為1:1。

15、第三方面，一種上述(shu)所(suo)述(shu)的離子(zi)凝膠(jiao)的應用(yong)，其中，所(suo)述(shu)離子(zi)凝膠(jiao)用(yong)于3d打印。

16、有(you)益效(xiao)果：與現有(you)技術相比，本發明(ming)提供(gong)的離子凝膠處于部分固化狀態，未(wei)固化的小(xiao)分子溶(rong)液充當潤滑(hua)層減少高分子鏈(lian)之間的相互作用從(cong)(cong)而實現高拉伸性和(he)低遲(chi)滯。同時，由于材料處于部分固化狀態，材料的表面(mian)含有(you)大量長懸(xuan)掛鏈(lian)從(cong)(cong)而實現強粘(zhan)接性能(neng)。

技術特征：

1.一(yi)種離(li)子凝(ning)膠(jiao)(jiao)，其特征(zheng)在于(yu)，所述(shu)離(li)子凝(ning)膠(jiao)(jiao)由2-(丙烯酰(xian)(xian)氧基)-n,n,n-三甲基乙烷-1-雙((三氟(fu)甲基)磺酰(xian)(xian)基)酰(xian)(xian)胺(an)在交聯劑、光引(yin)發(fa)劑和紫外光照的作用下進(jin)行(xing)反應(ying)獲得。

2.根(gen)據權利要求1所(suo)述(shu)的離子凝膠(jiao)，其特(te)征在于(yu)，所(suo)述(shu)交聯劑(ji)為1,6-己二醇二丙烯(xi)酸酯。

3.根據(ju)權利要求1所(suo)述的(de)離(li)子(zi)凝(ning)膠(jiao)，其特征(zheng)在(zai)于(yu)，所(suo)述交(jiao)聯劑(ji)的(de)摩爾量占(zhan)所(suo)述2-(丙烯酰氧基(ji))-n,n,n-三甲基(ji)乙烷-1-雙((三氟(fu)甲基(ji))磺酰基(ji))酰胺(an)的(de)摩爾量的(de)百分比為0.01mol％-1mol％。

4.根據權利要求1所(suo)述的(de)(de)離(li)子凝膠，其特(te)征(zheng)在于(yu)，所(suo)述光引發(fa)劑的(de)(de)摩爾量占所(suo)述2-(丙烯(xi)酰(xian)氧基)-n,n,n-三甲基乙烷-1-雙((三氟(fu)甲基)磺酰(xian)基)酰(xian)胺(an)的(de)(de)摩爾量的(de)(de)百分比為0.001mol％-0.1mol％。

5.一(yi)種權(quan)利要(yao)求(qiu)1-4任一(yi)所述的離子凝膠的制備方法，其(qi)特征在于，包(bao)括：將2-(丙烯酰(xian)氧基)-n,n,n-三甲基乙烷(wan)-1-雙((三氟甲基)磺(huang)酰(xian)基)酰(xian)胺、交聯劑以及光引發劑混合，紫外光照(zhao)進行聚合，得(de)到所述離子凝膠。

6.根據(ju)權利要求(qiu)5所述的(de)離子(zi)凝(ning)膠的(de)制(zhi)備方法，其特征(zheng)在(zai)于，所述2-(丙烯酰(xian)氧(yang)基(ji)(ji)(ji)(ji))-n,n,n-三(san)(san)(san)甲(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)乙(yi)烷-1-雙((三(san)(san)(san)氟甲(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji))磺酰(xian)基(ji)(ji)(ji)(ji))酰(xian)胺的(de)制(zhi)備包括(kuo)：將丙烯酰(xian)氧(yang)乙(yi)基(ji)(ji)(ji)(ji)三(san)(san)(san)甲(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)氯化銨和雙三(san)(san)(san)氟甲(jia)(jia)磺酰(xian)亞胺鋰均勻混(hun)合反應(ying)后，產物(wu)經分液、干燥處(chu)理得到2-(丙烯酰(xian)氧(yang)基(ji)(ji)(ji)(ji))-n,n,n-三(san)(san)(san)甲(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)乙(yi)烷-1-雙((三(san)(san)(san)氟甲(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji))磺酰(xian)基(ji)(ji)(ji)(ji))酰(xian)胺。

7.根據權(quan)利(li)要求5所(suo)述的離(li)子凝膠的制備方(fang)法，其特(te)征在于，包括：

8.根據權利(li)要求5所述(shu)(shu)的(de)離(li)子凝(ning)膠的(de)制備方法，其(qi)特征在(zai)于(yu)(yu)，所述(shu)(shu)紫外光照的(de)時間(jian)(jian)介于(yu)(yu)離(li)子凝(ning)膠的(de)成膠點與完全固化時間(jian)(jian)之間(jian)(jian)。

9.根據權(quan)利(li)要(yao)求6所述的(de)離子(zi)凝膠的(de)制備方法，其特征在于，所述丙烯酰(xian)氧(yang)乙基(ji)三(san)甲基(ji)氯化銨和雙三(san)氟甲磺酰(xian)亞胺鋰的(de)摩爾質量比為1:1。

10.一種如權利要求1-4任一項所述的離(li)子凝(ning)膠的應(ying)用(yong)，其特(te)征在(zai)于，所述離(li)子凝(ning)膠用(yong)于3d打印。

技術總結
本發明公開了一種離子凝膠及其制備方法、應用。所述離子凝膠由2?(丙烯酰氧基)?N,N,N?三甲基乙烷?1?雙((三氟甲基)磺酰基)酰胺在交聯劑、光引發劑和紫外光照的作用下進行反應獲得。本發明使用一步法未引入新的溶劑，通過控制聚合物的光固化時間，使其光固化時間控制在成膠點與完全固化時間之間調控材料內的溶劑含量使其處于部分固化狀態，從而使離子凝膠實現高拉伸性，低遲滯和自粘接性能。

技術研發人員：薛琪琦,楊燦輝,何新宇
受保護的技術使用者：南方科技大學
技術研發日：
技術公布日：2024/9/19