1.一种水凝胶与弹性体的粘接方法,其特征在于,所述粘接方法包括如下步骤:(1)包覆:将水凝胶底漆涂层溶液包覆于成型的水凝胶材料表面,得到具有底漆涂层的水凝胶材料;将弹性体底漆涂层溶液包覆于成型的弹性体表面,得到具有底漆涂层的弹性体;
(2)贴合:将步骤(1)得到的具有底漆涂层的水凝胶材料和具有底漆涂层的弹性体进行贴合,完成水凝胶与弹性体的粘接。
2.根据权利要求1所述的水凝胶与弹性体的粘接方法,其特征在于,步骤(1)中,所述水凝胶底漆涂层溶液的制备原料包括:单体、引发剂、硅烷偶联剂A和水;
优选地,以所述水凝胶底漆涂层溶液的总质量为100%计,所述单体的质量百分含量为
10-30%;
优选地,所述单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸钠、甲基丙烯酸钠、丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸二甲胺基乙酯、N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲胺基丙基甲基丙烯酰胺或二甲胺基丙基丙烯酰胺中的任意一种或至少两种的组合;
优选地,以所述水凝胶底漆涂层溶液的总质量为100%计,所述引发剂的质量百分含量为0.004-0.012%;
优选地,所述引发剂包括过氧化物引发剂、偶氮类引发剂或氧化还原引发剂中的任意一种或至少两种的组合;
优选地,以所述水凝胶底漆涂层溶液的总质量为100%计,所述硅烷偶联剂A的质量百分含量为0.05-1%;
优选地,所述硅烷偶联剂A包括(三甲基硅)甲基丙烯酸酯、三甲氧基(丙基)硅烷、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、3-(三甲氧基甲硅基)甲基丙烯酸丙酯或(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷中的一种或至少两种的组合;
优选地,步骤(1)中,所述水凝胶底漆涂层溶液的pH为3-4.5;
优选地,步骤(1)中,所述水凝胶底漆涂层溶液的动力粘度为0.1-10Pa·s;
优选地,步骤(1)中,所述水凝胶底漆涂层溶液的制备方法为:将单体、引发剂、硅烷偶联剂A和水混合,经过紫外光照射后进行自由基聚合反应,得到水凝胶底漆涂层溶液;
优选地,所述自由基聚合反应时间为30-60min。
3.根据权利要求1或2所述的水凝胶与弹性体的粘接方法,其特征在于,步骤(1)中,所述成型的水凝胶材料包括天然或人工合成高分子材料溶于水得到的水凝胶材料;
优选地,所述天然或人工合成高分子材料与水的质量比为(1-3):(7-9);
优选地,所述天然或人工合成高分子材料包括海藻酸盐、透明质酸、琼脂糖、壳聚糖、胶原蛋白、明胶、聚氧化乙烯、聚乙二醇或聚乙烯醇中的任意一种或至少两种的组合;
优选地,步骤(1)中,所述成型的水凝胶材料的制备原料包括:单体、交联剂和引发剂,余量为水;
优选地,所述单体和交联剂的摩尔质量比为(250-400):1;
优选地,所述交联剂包括亚甲基双丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、过氧化二异丙苯或过氧化双2,4-二氯苯甲酰的任意一种或至少两种的组合;
优选地,以所述成型的水凝胶材料的质量为100%计,所述单体的质量百分含量为10-
30%;
优选地,以所述成型的水凝胶材料的质量为100%计,所述引发剂的质量百分含量为
0.004-0.012%;
优选地,步骤(1)中,所述成型的水凝胶材料的制备方法为:将单体、交联剂、引发剂和水混合,经过紫外光照射后进行自由基聚合反应,得到所述成型的水凝胶材料;
优选地,所述自由基聚合反应的时间为30-60min。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的水凝胶与弹性体的粘接方法,其特征在于,步骤(1)中,将水凝胶底漆涂层溶液通过浸渍的方法包覆于水凝胶材料表面:优选地,所述水凝胶底漆涂层溶液浸渍的时间在30min以内;
优选地,所述具有底漆涂层的水凝胶材料涂层厚度为5-20μm。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的水凝胶与弹性体的粘接方法,其特征在于,步骤(1)中,所述弹性体底漆涂层溶液包括弹性体前驱液与硅烷偶联剂B;
优选地,所述体前驱液与硅烷偶联剂B的质量比为(95-99):(1-5);
优选地,所述弹性体前驱液的粘度为1-10Pa·s;
优选地,所述弹性体前驱液包括丁苯橡胶前驱液、顺丁橡胶前驱液、异戊橡胶前驱液、乙丙橡胶前驱液、丁基橡胶前驱液、氯丁橡胶前驱液、丁腈橡胶前驱液、硅橡胶前驱液、聚乙烯前驱液、聚苯乙烯前驱液、聚丙烯前驱液、聚醚嵌段聚酰胺前驱液或聚氨酯前驱液中的任意一种或至少两种的组合;
优选地,所述硅烷偶联剂B包括三乙氧基苯基硅烷、乙烯基三甲基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或三乙氧基(1-苯基乙烯基)硅烷中的任意一种或至少两种的组合;
优选地,步骤(1)中,所述弹性体底漆涂层溶液的制备方法为:将弹性体前驱液与硅烷偶联剂B混合,得到弹性体底漆涂层溶液;
优选地,步骤(1)中,所述成型的弹性体包括热塑性弹性体和/或热固性弹性体;
优选地,步骤(1)中,所述成型的弹性体的密度为0.8-1.4g/cm3;
优选地,步骤(1)中,所述成型的弹性体包括丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚醚嵌段聚酰胺或聚氨酯中的任意一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的水凝胶与弹性体的粘接方法,其特征在于,步骤(1)中,将弹性体底漆涂层溶液通过浸渍的方法包覆于成型的弹性体表面:优选地,所述弹性体底漆涂层溶液浸渍的速率为5-30mm/min;
优选地,步骤(1)中,将弹性体底漆涂层溶液包覆于成型的弹性体表面后还需进行涂层的固化处理;
优选地,所述固化处理为加热固化,所述加热固化的温度为50-80℃,所述加热固化的时间为0.5-4h。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的水凝胶与弹性体的粘接方法,其特征在于,步骤(2)中,所述贴合具体为:将具有底漆涂层的水凝胶材料和具有底漆涂层的弹性体整体材料贴合,并施加压缩应变;
优选地,所述压缩应变量为10-25%;
优选地,步骤(2)中,所述贴合后还包括加热处理,所述加热的温度为60-80℃,所述加热的时间为1-4h。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的水凝胶与弹性体的粘接方法,其特征在于,所述粘接方法具体包括以下步骤:(1)包覆:将10-30%的单体、0.004-0.012%的引发剂、0.05-1%的硅烷偶联剂A和水混合,经过30-60min紫外光照射后进行自由基聚合反应,得到水凝胶底漆涂层溶液,后将所述水凝胶底漆涂层溶液包覆于成型的水凝胶材料表面,得到具有底漆涂层的水凝胶材料;
将95-99%的弹性体前驱液与1-5%的硅烷偶联剂B混合得到弹性体底漆涂层溶液,后将弹性体底漆涂层溶液通过浸渍的方法包覆于成型的弹性体表面,再在50-80℃下加热
0.5-4h,使弹性体底漆涂层固化,得到具有底漆涂层的弹性体;
(2)贴合:将步骤(1)得到的具有底漆涂层的水凝胶材料和具有底漆涂层的弹性体进行贴合,并施加整体材料10-25%的压缩应变,通过在60-80℃条件下加热1-4h后,完成水凝胶与弹性体的粘接。
9.一种水凝胶和弹性体复合材料,其特征在于,所述水凝胶和弹性体复合材料由权利要求1-8中任一项所述的粘接方法制备得到。
10.根据权利要求9所述的水凝胶和弹性体复合材料在制备水凝胶离电器件中的应用。