本发明属于水凝胶领域，具体涉及一种封装水凝胶的方法及在水下传感中的应用。
背景技术：
1、水凝胶由于具有高含水量、良好的生物相容性、连续导电相、优异的伸展性和透明性等特点，已被广泛应用于医疗敷料、组织工程支架、柔性传感器等多个领域。然而，由于水凝胶暴露于干燥环境中时不可避免地会因为水分蒸发而脱水，从而导致柔韧性、透明性、导电性等性能的降低，这严重限制了它们的实际应用。因此，提高水凝胶的保水能力成为柔性电子、智能器件等需要避免水分蒸发的领域的关键挑战。
2、在水凝胶表面构建一层防水涂层即对水凝胶进行封装可以有效地抑制其水分的挥发。但是，亲水凝胶和疏水涂层通常会形成弱粘接界面，研究人员已通过多种方法改善了水凝胶和疏水涂层材料的界面结合性能，如水凝胶表面的等离子处理、采用氰基丙烯酸酯单体胶合等。虽然这些方法可以在一定程度上改善材料的界面结合性能，甚至产生少量的化学键连接，但这些化学键的强度与材料表面的性质密切相关，增强后的界面结合并不稳定。因此，如何提高水凝胶和疏水涂层之间的界面粘接性能仍然是一项巨大的挑战。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种封装水凝胶的方法及在水下传感中的应用。
2、本发明提供的封装水凝胶的方法，是在水凝胶光敏树脂中加入含烯丙基的丙烯酸酯或丙烯酰胺，水凝胶经光固化后烯丙基未参与固化，采用含巯基的弹性体光敏树脂对水凝胶进行封装，可以在水凝胶和弹性体之间引入共价键，实现强界面结合性能。实验结果表明，封装后的水凝胶与未封装的的水凝胶相比，抗失水及抗溶胀性能明显提高，在酸性、碱性及盐溶液中水凝胶的导电性保持不变，可以实现水凝胶在水下的传感。
3、本发明所提供的一种封装水凝胶的方法，包括下述步骤：
4、(1)制备含烯丙基的水凝胶光敏树脂，并通过紫外光固化，得到水凝胶固化样品；
5、所述含烯丙基的水凝胶光敏树脂的原料组分按质量份数计含量如下：
6、
7、
8、(2)制备含巯基的疏水性弹性体光敏树脂；
9、所述含巯基的疏水性弹性体光敏树脂的原料组分按质量份数计含量如下：
10、
11、(3)将固化的水凝胶样品浸入所述含巯基的疏水性弹性体光敏树脂中，取出后在紫外光下固化，即得表面具有疏水涂层的封装水凝胶。
12、水凝胶树脂中的烯丙基与疏水弹性体中的巯基发生反应，在疏水弹性体和水凝胶界面处形成共价键，实现疏水涂层和水凝胶的强界面结合。
13、上述方法步骤(1)中，所述紫外光固化的方式为紫外光照射10-20min。
14、上述方法步骤(1)中，所述的水溶性光固化单体选自丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、n-乙烯基吡咯烷酮中的至少一种；
15、上述方法步骤(1)中，所述的水溶性光固化交联剂选自聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、n,n-亚甲基二丙烯酰胺、水性聚氨酯丙烯酸酯、水性聚氨酯甲基丙烯酸酯中的至少一种；
16、上述方法步骤(1)中，所述的含烯丙基单体选自n-烯丙基丙烯酰胺、n,n-二烯丙基丙烯酰胺、n-烯丙基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸烯丙酯中的至少一种；
17、上述方法步骤(1)中，所述的无机盐选自氯化钠、氯化钾、氯化锂、氯化钙中的至少一种；
18、上述方法步骤(1)中，所述的光引发剂选自(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、偶氮二甲基-2-羟丁基丙酰胺、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、(2,4,6-三甲基苯甲酰基)膦酸乙酯、二苯甲酮、异丙基硫杂蒽酮、2，4-二甲基硫杂蒽酮、苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂中的至少一种。
19、上述方法步骤(1)中，所述含烯丙基的水凝胶光敏树脂的制备方法包括下述步骤：按照比例称取所述水溶性光固化单体、水溶性光固化交联剂、含烯丙基单体、无机盐和光引发剂，倒入搅拌器中，在避光的条件下通过机械搅拌混匀即得。
20、上述方法步骤(1)中，作为优选地，所述含烯丙基的水凝胶光敏树脂的原料组分按质量份数计含量如下：
21、
22、
23、上述方法步骤(2)中，所述的光固化单体选自丙烯酸异冰片酯、丙烯酸四氢呋喃酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸环己酯中的至少一种；
24、上述方法步骤(2)中，所述的光固化交联剂选自二丙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、多官能度聚氨酯丙烯酸酯中的至少一种；
25、上述方法步骤(2)中，所述的巯基单体选自乙二醇二(3-巯基丙酸酯)、1,4-丁二醇二(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、聚乙二醇二硫醇中的至少一种；
26、上述方法步骤(2)中，所述的光引发剂选自(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、偶氮二甲基-2-羟丁基丙酰胺、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、(2,4,6-三甲基苯甲酰基)膦酸乙酯、二苯甲酮、异丙基硫杂蒽酮、2，4-二甲基硫杂蒽酮、苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂的至少一种。
27、上述方法步骤(2)中，所述含巯基的疏水性弹性体光敏树脂的制备方法包括下述步骤：按照比例称取所述光固化单体、光固化交联剂、巯基单体和光引发剂，倒入搅拌器中，在避光的条件下通过机械搅拌混匀即得。
28、上述方法步骤(2)中，作为优选地，所述含巯基的疏水性弹性体光敏树脂的原料组分按质量份数计含量如下：
29、
30、上述方法步骤(3)中，所述紫外光固化的方式为紫外光照射10-20min。
31、根据本发明的一个实施方案，所述的含烯丙基的水凝胶光敏树脂的原料中各组分的质量份数为：丙烯酰胺10份、聚乙二醇二丙烯酸酯0.5份、n-烯丙基丙烯酰胺5份、去离子水80份、氯化锂4份、苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂0.5份；所述含巯基的疏水性弹性体光敏树脂的原料中各组分的质量份数为：丙烯酸四氢呋喃酯93份、聚丙二醇二丙烯酸酯1份、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)5份、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦1份。
32、根据本发明的一个实施方案，所述的含烯丙基的水凝胶光敏树脂的原料中各组分的质量份数为：丙烯酰胺10份、n,n-亚甲基二丙烯酰胺1份、n,n-二烯丙基丙烯酰胺3份、去离子水80份、氯化钠5份、(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦1份；所述含巯基的疏水性弹性体光敏树脂的原料中各组分的质量份数为：丙烯酸丁酯70份、丙烯酸异冰片酯20份、聚丙二醇二丙烯酸酯4份、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)5份、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦1份。
33、上述方法制备得到的表面具有疏水涂层的封装水凝胶也属于本发明的保护范围。
34、本发明还保护上述表面具有疏水涂层的封装水凝胶的应用。
35、所述应用是其在制备水下传感器中的应用。
36、与现有技术相比，本发明具有如下优点：
37、(1)本发明提供的水凝胶疏水性涂层与水凝胶的界面处有大量的共价键连接，具有强界面结合性能；
38、(2)本发明制备的封装水凝胶具有优异的抗失水、抗溶胀性能，可以实现在酸性、碱性、盐溶液中的传感性能。
1.一种封装水凝胶的方法，包括下述步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述的水溶性光固化单体选自丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、n-乙烯基吡咯烷酮中的至少一种；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述紫外光固化的方式为紫外光照射10-20min。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述含烯丙基的水凝胶光敏树脂的制备方法包括下述步骤：按照比例称取所述水溶性光固化单体、水溶性光固化交联剂、含烯丙基单体、无机盐和光引发剂，倒入搅拌器中，在避光的条件下通过机械搅拌混匀即得。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述的光固化单体选自丙烯酸异冰片酯、丙烯酸四氢呋喃酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸环己酯中的至少一种；
6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述含巯基的疏水性弹性体光敏树脂的制备方法包括下述步骤：按照比例称取所述光固化单体、光固化交联剂、巯基单体和光引发剂，倒入搅拌器中，在避光的条件下通过机械搅拌混匀即得。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述紫外光固化的方式为紫外光照射10-20min。
8.权利要求1-7中任一项所述方法制备得到的表面具有疏水涂层的封装水凝胶。
9.权利要求8所述的表面具有疏水涂层的封装水凝胶在制备水下传感器中的应用。
