一种抗辐射的聚合网络柔性可穿戴材料及其制备方法

本发明属于抗辐射材料领域，尤其涉及一种抗辐射的聚合网络柔性可穿戴材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着现代生活的不断进步，辐射已经全面渗透到人们的生活中，对于人体这一良导体，这些辐射会对人体健康造成不利影响。辐射是心血管疾病、糖尿病、癌突变的主要诱因，它还会对人体生殖系统、神经系统和免疫系统造成直接危害。目前，人们越来越担心辐射对孕妇和婴幼儿的影响。因此，降低各种辐射强度，保护人体健康，迫在眉睫。

2、目前抗辐射主要有两大方案，传统抗辐射材料主要以金属主体，(如cn218140328u、cn217834956u)抗辐射层会选择铜、银、镍、不锈钢等金属导电材料来实现抗辐射性能，再将这些抗辐射材料与棉丝等柔软的纤维材料混合，以此制备为抗辐射功能的布料。复合材料通过多次反射和吸收电磁波实现电磁屏蔽，屏蔽效果与材料的电导率、厚度等呈正相关，电导率、厚度越大，屏蔽能力越强。使用金属纤维作填料，当金属含量占比高时，材料的电磁屏蔽性能显著，但填料容易团聚形成结构缺陷导致纤维的拉伸性能下降，降低纺织面料的柔软度和透气性，虽具优异的抗辐射性能，但在实际应用中难以满足所需的舒适度。

3、通过在传统抗辐射材料中加入柔性材料作填料，如cn114920539a、cn115572485a、cn113831581b等，采用高弹性抗辐射纳米纤维、环氧树脂等新型聚合物材料作为填料的同时掺杂金属粒子(如铁、钴、镍、钡、银等)，使材料兼具抗辐射性能及柔韧性，但仍无法很好地平衡材料的抗辐射性能及柔韧性。

4、综上所述，现有技术存在的问题是：现有可穿戴抗辐射材料无法很好地兼容抗辐射性能和柔性。

5、设计一种不含金属纤维(或金属粒子)的、具有良好延展性的柔性材料用于制成可穿戴抗辐射材料具有重要意义。

6、中性的聚亚胺网络高分子材料具备高分子的可延展性、可回收性、可自修复性质。离子液体是一种具有高度可设计性的“绿色”溶剂。现有技术中未出现将离子液体与聚亚胺网络高分子材料相结合用于抗辐射材料中。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种抗辐射的聚合网络柔性可穿戴材料及其制备方法。

2、本发明是这样实现的：

3、一种抗辐射的聚合网络柔性可穿戴材料，由抗辐射离子液体、生物基离子液体、三元胺交联剂和二醛化合物组成。

4、进一步的，所述抗辐射离子液体、生物基离子液体、三元胺交联剂和二醛化合物的摩尔比为：0.03～0.12:0.01～0.3:0.25～0.9:0.3～1.36。

5、进一步的，所述抗辐射离子液体由咪唑基阳离子和金属阴离子组成，金属阴离子为铁、钴、镍、稀土金属中的金属与氯、溴、硝酸根等配体形成的络合阴离子，咪唑基阳离子的结构式如下，其中r11为c1-c16之间的饱和或不饱和烷基链，r12为氢或c1-c16之间的饱和或不饱和烷基链。

6、

7、进一步的，所述生物基离子液体是指氨基酸离子液体(aail)，其合成方法参照技术方案cn101486661制备；氨基酸离子液体是由鏻阳离子或者铵阳离子其中的任意一种与氨基酸阴离子组合制成离子液体；氨基酸阴离子选自天然氨基酸其中的一种或几种。

8、进一步的，所述鏻阳离子的结构式如下：

9、

10、所述铵阳离子的结构为下面结构式中的一种：

11、

12、其中，上述鏻阳离子和铵阳离子中的r1-r10分别为氢或c1-c16之间的饱和或不饱和烷基链。

13、进一步的，所述三元胺交联剂和二醛化合物，它们可与生物基离子液体聚合，提供柔性基底，并搭载抗辐射离子液体；它们的结构式如下：

14、

15、其中a为c1-c16之间的饱和或不饱和烷基链、苯基、吡啶基中的其中一种，n为1-16之间的整数。

16、进一步的，所述生物基离子液体、三元胺交联剂和二醛化合物总质量分数占复合材料的95-99％，抗辐射离子液体质量分数占复合材料的1-5％。

17、一种抗辐射的聚合网络柔性可穿戴材料的制备方法，包括以下步骤：

18、步骤一：将氨基酸离子液体溶于极性溶剂一中，将抗辐射离子液体溶于极性溶剂二中，将三元胺溶于极性溶剂三中，混合上述三种溶液，超声，得到混合胺溶液；

19、步骤二：将二醛化合物溶于极性溶剂四中，超声，得到醛溶液；

20、步骤三：将步骤一得到的混合胺溶液和步骤二得到的醛溶液混合加入至模具中，超声，25～120℃挥发溶剂，待溶剂挥发后将所得的材料经过静电纺丝过程制成可穿戴衣物，得到所述的抗辐射的聚合网络柔性可穿戴材料。

21、进一步地，所述抗辐射离子液体、氨基酸离子液体、三元胺交联剂和二醛化合物的摩尔比为：0.03～0.12:0.01～0.3:0.25～0.9:0.3～1.36。

22、进一步地，所述极性溶剂一、极性溶剂二、极性溶剂三和极性溶剂四均选自甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、n,n-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、二氯甲烷中任意一种或两种以上。

23、进一步地，所述混合胺溶液制备过程中的超声条件为：功率150～2000w，10～100℃超声30～60min。

24、进一步地，所述醛溶液制备过程中的超声条件为：功率200～2000w，20～100℃超声5～30min。

25、进一步地，所述所述混合胺溶液和醛溶液混合后超声的条件为：功率150～2000w，30～100℃超声30～60min。

26、进一步地，所述静电纺丝过程为：将粘稠的聚合物溶液吸入注射器中，并通过20kv的电压和0.06ml/min的进料速率下进行静电纺丝。

27、有益效果

28、1、本发明的复合材料更能兼具抗辐射性能及柔韧性，抗辐射材料选择离子液体而非金属纤维(或金属粒子)更能使材料不因内部结构团聚而导致材料柔性不足。与普通织物相比，本发明更低的rl值与更广的吸波波段便可说明其对电磁辐射的有效防护。

29、2、能即时地屏蔽电磁辐射：本发明将复合材料通过静电纺丝技术固化后制成可穿戴衣物，可直接对辐射进行物理防护，比药物具有更快速的效果。

技术特征：

1.一种抗辐射的聚合网络柔性可穿戴材料，其特征在于：由抗辐射离子液体、生物基离子液体、三元胺交联剂和二醛化合物组成；所述抗辐射离子液体、生物基离子液体、三元胺交联剂和二醛化合物的摩尔比为：0.03～0.12:0.01～0.3:0.25～0.9:0.3～1.36。

2.根据权利要求1所述的一种抗辐射的聚合网络柔性可穿戴材料，其特征在于：所述抗辐射离子液体由咪唑基阳离子和金属阴离子组成，金属阴离子为铁、钴、镍、稀土金属中的金属与氯、溴、硝酸根配体形成的络合阴离子，咪唑基阳离子的结构式如下：

3.根据权利要求2所述的一种抗辐射的聚合网络柔性可穿戴材料，其特征在于：所述生物基离子液体是指氨基酸离子液体；氨基酸离子液体是由鏻阳离子或者铵阳离子其中的任意一种与氨基酸阴离子组合制成离子液体；氨基酸阴离子选自天然氨基酸其中的一种或几种。

4.根据权利要求3所述的一种抗辐射的聚合网络柔性可穿戴材料，其特征在于：所述鏻阳离子的结构式如下：

5.根据权利要求4所述的一种抗辐射的聚合网络柔性可穿戴材料，其特征在于：所述铵阳离子的结构为下面结构式中的一种：

6.根据权利要求1所述的一种抗辐射的聚合网络柔性可穿戴材料，其特征在于：所述三元胺交联剂和二醛化合物与生物基离子液体聚合，提供柔性基底，并搭载抗辐射离子液体；它们的结构式如下：

7.根据权利要求1所述的一种抗辐射的聚合网络柔性可穿戴材料，其特征在于：所述生物基离子液体、三元胺交联剂和二醛化合物总物质的量分数占复合材料的95-99％，抗辐射离子液体物质的量分数占复合材料的1-5％。

8.如权利要求1的一种抗辐射的聚合网络柔性可穿戴材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种抗辐射的聚合网络柔性可穿戴材料的制备方法，其特征在于：所述极性溶剂一、极性溶剂二、极性溶剂三和极性溶剂四均选自甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、n,n-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、二氯甲烷中任意一种或两种以上。

技术总结本发明属于抗辐射材料领域，公开了一种抗辐射的聚合网络柔性可穿戴复合材料及其制备方法，将氨基酸离子液体、抗辐射离子液体、三胺溶液和二醛的乙醇溶液在容器中混合一段时间后，采用静电纺丝技术将其固化为纤维，最后制成柔性可穿戴材料。本发明中，复合材料以氨基酸离子液体形成的聚合网络为基底，二醛和三胺结构的加入使得复合材料具有柔韧性；复合材料中抗辐射原料选用金属阴离子离子液体，在碰到变化的电磁场时，会产生阻止电磁场变化的涡流，消耗电磁场的能量，以实现抗辐射的目的。技术研发人员：陶国宏,马世苇,周月如,杨小兰,何玲受保护的技术使用者：四川大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27