CN109777014B - 一种高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶及其制备方法，属于高分子材料领域。采用吡咯单体在氢键增强的高分子网络中进行原位化学氧化聚合，辅助以多次冷冻‑解冻循环过程，并采用低冰点介质部分置换凝胶中的水分，得到高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶，该方法原料来源广，操作简单，易于工业化生产；经该方法制得的高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶兼具良好导电性和力学性能，可以耐受较宽的温度范围，不易失水坍缩、不易被冷冻结冰。本发明的高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶可耐受‑20℃长达72h不被冻结，在80℃下放置4h不至于干燥坍缩，凝胶电导率达0.5～1.5S/m，拉伸强度达0.5MPa，压缩弹性模量为200kPa。

Description

一种高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料领域，涉及一种高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶及其制备方法，尤其是一种基于导电聚吡咯和氢键增强高分子网络的高强度抗冻导电水凝胶及其制备方法。

背景技术

水凝胶是一类由高分子三维网络包含大量水分的软物质类材料，具有类似于生物体的介质组成和良好的柔性，性能独特且应用前景广阔。依托于水凝胶基体构建的导电聚合物水凝胶，可以方便地将应变、压力和温度等刺激转化为电信号并进行传导，是一种极具吸引力的柔性电子材料(专利CN108376618A，专利CN106009000A等)。然而，受制于导电性与水凝胶力学性能之间的矛盾，早期得到导电高分子水凝胶的力学性能、尤其是抗压缩性能往往差强人意，难以适合电子皮肤贴片、可穿戴器件等所需的柔性电子材料的应用要求。尽管研究人员们在提高导电凝胶力学性能方面已进行了广泛的尝试(J.Mater.Chem.C,2014,2,736Scientific Rep.,2014,4,5792；Adv.Mater.2017,29,1700533；ACSAppl.Mater.Interfaces 2018,10,36218-36228；)，由于水凝胶中包含大量的水分(>90％)，传统的水凝胶材料不可避免会在高温条件下由于水分蒸发而坍缩，在低温环境中则会结冰而失去柔性，其工作的温度窗口很窄，极大地限制了这类功能材料的应用。

已有的报道，如公开号为CN 108794767 A的专利公开了一种先采用紫外光引发聚合得到含导电聚合物单体的绝缘凝胶、再将此凝胶浸泡于氧化剂溶液中获得应变感应高强度导电水凝胶的制备方法。该方法通过使氧化剂溶液向丙烯酸类凝胶中的扩散、引发聚合得到导电聚合物，其中，首先形成于凝胶外层的导电聚合物将不可避免会地阻碍氧化剂向凝胶中心的进一步扩散，导致凝胶中心的导电聚合物单体不能充分反应，凝胶组成不均匀。如公开号为CN 108559022 A专利公开了一种通过向丙烯酸酯类聚合物掺杂醋酸锂制备导电凝胶的一种方法。这种导电凝胶实质上是依赖于离子导电性能，其电导率往往低于电子导体几个数量级。刘明杰等将导电的聚3,4-乙烯二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸溶液(PEDOT:PSS)与PVA共同溶解于乙二醇和水的混合介质中，通过低温冷却得到了抗冻型导电水凝胶(Angew.Chem.Int.Ed.2017,56,14159)。该方法虽然简单易型，但一方面其直接采用的商品化PEDOT:PSS容易不仅价格昂贵，而且材料导电性调节空间有限；另一方面，该凝胶中仅依靠高浓度PVA的分子链缠结形成三维网络，PEDOT：PSS与PVA相互作用较弱，导致较高温度下凝胶网络极易散架变形，无法保持几何形状，该种凝胶的力学性能距离其实际应用仍有极大的提升空间。鲁雄等通过先在碳纳米管分散液中进行多巴胺氧化聚合，获得聚多巴胺修饰的碳纳米管，再向其中加入甘油，进一步加入丙烯酰胺、丙烯酸和交联剂，最后经紫外光引发聚合获得了一种导电抗冻型水凝胶(Adv.Funct.Mater.,2018,28,1704195)。该种水凝胶虽然导电性和力学性能良好，但制备工艺繁琐，多巴胺类修饰剂的价格也偏高，不利于工业、生活中大范围推广使用。

因此，获得一种具有高强度而且抗冻的导电水凝胶对于开发新型的柔性电子材料、拓宽水凝胶的应用范围都大有裨益。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶及其制备方法，该方法原料来源广，操作简单，易于工业化生产；经该方法制得的高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶兼具良好导电性和力学性能，可以耐受较宽的温度范围，不易失水坍缩、不易被冷冻结冰。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开的一种高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶，以质量份数计，包括：

优选地，所述的高分子稳定剂为分子量60000～210000的聚乙烯醇或分子量100～200万的聚丙烯酰胺。

优选地，所述的多酚类物质为单宁酸、没食子酸和鞣花酸中的一种或两种。

优选地，所述的低冰点介质为离子液体1-丁基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氢三氯铁盐，1-丁基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氢盐和1-丁基-3-甲基咪唑四氯铁盐中的一种或两种。

优选地，该高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶的电导率达0.5～1.5S/m，拉伸强度达0.5MPa，压缩弹性模量为200kPa。

本发明还公开了上述的高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶的制备方法，采用吡咯单体在氢键增强的高分子网络中进行原位化学氧化聚合，辅助以多次冷冻-解冻循环过程，并采用低冰点介质部分置换凝胶中的水分，得到高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶。

优选地，上述高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

1)以质量份数计，取5～10份高分子稳定剂，0.3～1.5份吡咯，0.08～0.4份磺酸基染料，0.1～1份多酚类物质，2～15份三价铁盐和90～95份去离子水；

2)将高分子稳定剂溶解于去离子水中，制得高分子稳定剂溶液，将该高分子稳定剂溶液均分成两部分；向其中1部分高分子稳定剂溶液中加入吡咯、磺酸基染料和多酚类物质，充分搅拌均匀，制得溶液A；向另一部分高分子稳定剂溶液中，加入三价铁盐，搅拌使其溶解，制得溶液B；

3)将溶液A和溶液B快速混合，充分搅拌后注入密封的模具中，连同模具于-30℃～-70℃的环境中冷冻处理4～12h，再置于-10℃～-20℃环境，冷冻处理24～72h；

4)将冷冻的样品取出，于室温下解冻，再按照步骤2)的冷冻条件进行冷冻、解冻，如此重复经历3～10次冷冻-解冻循环过程后，将得到的凝胶置于0.2M的盐酸溶液中透析，得到高强度导电水凝胶；

5)室温下，取所得高强度的导电水凝胶置于低冰点介质中震荡处理24h，制得到高强度抗冻导电抗冻聚吡咯水凝胶。

优选地，所述磺酸基染料为甲基橙、乙基橙和酸性蓝25中的一种或两种。

优选地，所述三价铁盐为三氯化铁、硫酸铁、硝酸铁和对甲苯磺酸铁中的一种或两种。

优选地，步骤5)中，以质量份数计，按照1份高强度导电水凝胶置于0.5～0.8份低冰点介质的比例，进行震荡处理。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开的高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶，第一，以成本低廉、合成方便的聚吡咯为导电组分，作为填料的聚吡咯电导率高达10000S/m；第二，通过引入来源广泛的多酚基生物质组分，提供丰富的氢键位点，与构成凝胶网络的高分子稳定剂形成多重氢键增强的非共价网络，能够同时赋予凝胶良好的变形能力和高的韧性；第三，采用低冰点的离子液体作为介质，取代通常使用的甘油、乙二醇类抗冻介质部分置换凝胶中的水分，不仅能有效地保护导电凝胶在低于0℃的环境中不被冻结，在高于室温的环境中不至因水分大幅被蒸发坍缩，还能赋予凝胶一定的离子电导，使其可以同时进行离子和电子传输，表现出优异的导电性能。因此，本发明的高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶可耐受-20℃长达72h不被冻结，在80℃下放置4h不至于干燥坍缩，凝胶电导率达0.5～1.5S/m，拉伸强度达0.5MPa，压缩弹性模量为200kPa。

本发明公开的高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶的制备方法，采用吡咯单体在氢键增强的高分子网络中进行原位化学氧化聚合，辅助以多次冷冻-解冻循环过程，并采用低冰点介质部分置换凝胶中的水分，制得高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶。该方法原料廉价易得、制备方法简单易行，所得凝胶材料兼具良好的力学性能、离子和电子导电性以及宽的温度耐受范围，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例3制得的高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶的网络结构SEM图；

图2为本发明制得的高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶导电性能演示照片；

图3为含多酚类物质(以单宁酸TA为代表)的抗冻导电聚吡咯水凝胶的拉伸(a)和压缩(b)应力-应变曲线。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

实施例1

一种高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶的制备方法，包括以步骤

1)将10份的分子量为67000的PVA溶解于90份去离子水中，将所得溶液分成两部分(各约50ml)；向其中1部分的PVA溶液中加入0.670份的吡咯、0.164份的甲基橙、以及0.5份的单宁酸和0.3份的没食子酸，施加超声波使得上述物质在高分子稳定剂溶液中溶解、分散均匀。向另一部分PVA溶液中加入5.4份的三氯化铁，充分搅拌使其溶解并混合均匀；

2)将以上得到的两份溶液快速混合，充分搅拌后立即注入密封的塑料模具中，连同模具置于-50℃的冰浴中冷冻8h，再在-15℃条件下放置72h；

3)将冷冻的样品取出，于室温下解冻，再将其冷冻、解冻，如此重复经历10次冷冻-解冻循环过程后，将凝胶置于0.2M的盐酸溶液中透析，得到高强度的导电水凝胶；

4)室温下，取1份所得水凝胶置于0.5份的1-丁基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氢盐中震荡24h，即得到高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶。

实施例2

一种高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

1)将7.5份的分子量为145000的PVA溶解于92.5份去离子水中，将所得溶液分成两部分(各约50ml)；向其中1部分PVA溶液中加入0.67份的吡咯、0.1份的甲基橙、0.64份的乙基橙和0.5份的没食子酸，施加超声波使得上述物质在PVA溶液中溶解并分散均匀。向另一部分PVA溶液中加入2.7份的六水合三氯化铁和2.0份的硝酸铁，充分搅拌使其溶解并混合均匀；

2)将以上得到的两份溶液快速混合，充分搅拌后立即注入密封的塑料模具中，连同模具于-50℃冰浴中冷冻8h，再置于-10℃环境中24h；

3)将冷冻的样品取出，于室温下解冻，再将其冷冻、解冻，如此重复经历8次冷冻-解冻过程后，将凝胶置于0.2M的盐酸溶液中透析，得到高强度的导电水凝胶；

4)室温下，取1份所得水凝胶置于0.6份的1-丁基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氢三氯铁盐中震荡24h，即得到高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶。

实施例3

一种高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

1)将5份的分子量为205000的PVA溶解于95份去离子水中，将所得溶液分成两部分(各约50ml)；向其中1部分PVA溶液中加入0.3份的吡咯、0.08份的甲基橙和0.3份的鞣花酸，施加超声波使得上述物质在PVA溶液中溶解、分散均匀。向另一部分高分子PVA溶液中加入3.00份的硫酸铁，充分搅拌使其溶解并混合均匀；

2)将以上得到的两份溶液快速混合，充分搅拌后立即注入密封的塑料模具中，连同模具于-40℃的冰浴中冷冻10h，再在-15℃条件下放置24h；

3)将冷冻的样品取出，于室温下解冻，再将其冷冻、解冻，如此重复经历5次冷冻-解冻过程后，将凝胶置于0.2M的盐酸溶液中透析，得到高强度的导电水凝胶；

4)室温下，取1份所得水凝胶置于0.7份的1-丁基-3-甲基四氯铁盐中震荡24h，即得到高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶。

实施例4

一种高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

1)将6份的分子量100万的聚丙烯酰胺(PAM)溶解于94份去离子水中，将所得溶液分成两部分(各约50ml)；向其中1部分PAM溶液中加入0.503份的吡咯、0.133份的乙基橙和0.2g的单宁酸，施加超声波使得上述物质在PAM溶液中溶解、分散均匀。向另一部分PAM溶液中加入2.03份的三氯化铁，充分搅拌使其溶解并混合均匀；

2)将以上得到的两份溶液快速混合，充分搅拌后立即注入密封的塑料模具中，连同模具于-30℃的冰浴中冷冻12h，再在-18℃条件下放置48h；

3)将冷冻的样品取出，于室温下解冻，再将其冷冻、解冻，如此重复经历5次冷冻-解冻过程后，将凝胶置于0.2M的盐酸溶液中透析，得到高强度的导电水凝胶；

4)室温下，取1份所得水凝胶置于0.6份的1-丁基-3-甲基四氯铁盐震荡12h，即得到高强度导电抗冻型水凝胶。

实施例5

一种高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

1)将5份的分子量200万的PAM溶解于95份去离子水中，将所得溶液分成两部分(各约50ml)；向其中1部分高分子稳定剂溶液中加入1份的吡咯、0.245份的甲基橙和0.1份的没食子酸，施加超声波使得上述物质在PAM溶液中溶解、分散均匀。向另一部分PAM溶液中加入11.3份的对甲苯磺酸铁和2.7份的三氯化铁，充分搅拌使其溶解并混合均匀；

2)将以上得到的两份溶液快速混合，充分搅拌后立即注入密封的塑料模具中，连同模具于-40℃的冰浴中冷冻10h，再在-20℃条件下放置48h；

3)将冷冻的样品取出，于室温下解冻，再将其冷冻、解冻，如此重复经历10次冷冻-解冻过程后，将凝胶置于0.2M的盐酸溶液中透析，得到高强度的导电水凝胶；

4)室温下，取1份所得水凝胶置于0.4份的1-丁基-3-甲基四氯铁盐和0.1份的1-丁基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氢盐中震荡24h，即得到高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶。

实施例6

一种高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

1)将8份的分子量为145000的PVA溶解于92份去离子水中，将所得溶液分成两部分(各约50ml)；向其中1部分PVA溶液中加入1.3份的吡咯、0.4份的酸性蓝25、0.5份的鞣花酸和0.3份的单宁酸，施加超声波其溶解、分散均匀。向另一部分PVA溶液中加入5.4份的三氯化铁和2.0份的硫酸铁，充分搅拌使其溶解并混合均匀；

2)将以上得到的两份溶液快速混合，充分搅拌后立即注入密封的塑料模具中，连同模具于-60℃冰浴中冷冻6h，再置于-18℃环境中24h；

3)将冷冻的样品取出，于室温下解冻，再将其冷冻、解冻，如此重复经历8次冷冻-解冻过程后，将凝胶置于0.2M的酸溶液中透析，得到高强度的导电水凝胶；

4)室温下，取1份所得水凝胶置于0.4份的1-丁基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氢盐和0.3份的1-丁基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氢三氯铁盐中震荡24h，即得到高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶。

实施例7

一种高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

1)将9份的分子量为145000的PVA溶解于91份去离子水中，将所得溶液分成两部分(各约50ml)；向其中1部分PVA溶液中加入0.9份的吡咯、0.245份的甲基橙和1份的单宁酸，施加超声波使得吡咯、甲基橙和单宁酸在PVA溶液中溶解、分散均匀。向另一部分PVA溶液中加入12份的硝酸铁，充分搅拌使其溶解并混合均匀；

2)将以上得到的两份溶液快速混合，充分搅拌后立即注入密封的塑料模具中，连同模具于-70℃冰浴中冷冻4h，再于-10℃下放置24h；

3)将冷冻的样品取出，于室温下解冻，再将其冷冻、解冻，如此重复经历8次冷冻-解冻过程后，将凝胶置于0.2M的盐酸溶液中透析，得到高强度的导电水凝胶；

4)室温下，取1份所得水凝胶置于0.6份的1-丁基-3-甲基四氯铁盐和0.2份的1-丁基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氢盐中震荡24h，即得到高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶。

实施例8

一种高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

1)将5份的分子量为205000的PVA溶解于95份去离子水中，将所得溶液分成两部分(各约50ml)；向其中1部分PVA溶液中加入1.2份的吡咯、0.25份的甲基橙、0.05份的酸性蓝25和0.3份的鞣花酸，施加超声波使得吡咯、甲基橙和鞣花酸在PVA溶液中溶解、分散均匀。向另一部分PVA溶液中加入7份的对甲苯磺酸铁和8份的硝酸铁，充分搅拌使其溶解并混合均匀；

2)将以上得到的两份溶液快速混合，充分搅拌后立即注入密封的塑料模具中，连同模具于-60℃的冰浴中快速冷冻6h，再在-20℃条件下放置72h；

3)将冷冻的样品取出，于室温下解冻，再将其冷冻、解冻，如此重复经历8次冷冻-解冻循环过程后，将凝胶置于0.2M的酸溶液中透析，得到高强度的导电水凝胶；

4)室温下，取1份所得水凝胶置于0.6份的1-丁基磺酸-3-甲基咪唑四氯铁盐中震荡12h，即得到高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶。

实施例9

1)将8份的分子量100万的聚丙烯酰胺(PAM)溶解于92份去离子水中，将所得溶液分成两部分(各约50ml)；向其中1部分高分子稳定剂溶液中加入1.5份的吡咯、0.36份的乙基橙、0.04份的酸性蓝25和0.1份的没食子酸，施加超声波使得上述物质在PAM溶液中溶解、分散均匀。向另一部分PAM溶液中加入6.5份的三氯化铁，充分搅拌使其溶解并混合均匀；

2)将以上得到的两份溶液快速混合，充分搅拌后立即注入密封的塑料模具中，连同模具于-40℃的冰浴中冷冻12h，再在-20℃条件下放置48h；

3)将冷冻的样品取出，于室温下解冻，再将其冷冻、解冻，如此重复经历10次冷冻-解冻过程后，将凝胶置于0.2M的盐酸溶液中透析，得到高强度的导电水凝胶；

4)室温下，取1份所得水凝胶置于0.4份的1-丁基-3-甲基四氯铁盐和0.1份的1-丁基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氢盐中震荡24h，即得到高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶。

参见图1，为本实施例制得的聚吡咯水凝胶网络结构的电子显微镜照片。从图1可以看到，导电组分聚吡咯和凝胶网络支撑材料有效地复合，而且凝胶孔道壁上分布着纤细的一维结构，表明导电纳米聚吡咯的形成。这种多孔的结构十分有利于水凝胶中导电通路的形成，聚吡咯与凝胶支撑材料良好的结合也有助于凝胶表现出优异的力学性能。

参见图2，随机从上述实施例中选取5个水凝胶样品，通过金属丝将5个LED小灯泡并联接在干电池两端，所连接的小灯泡均可闪亮发光，表明所得凝胶具有良好的导电性。而且所得聚吡咯水凝胶在-20℃环境中冷冻72h后，仍然具有良好的导电性能。

图3中展示的是由本发明制得的高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶的拉伸(a)和压缩(b)性能。可以看出，通过添加多酚类物质(以单宁酸为例)，凝胶的拉伸强度和压缩强度均有显著提高，表明所添加的多酚类物质与凝胶支撑网络材料间的氢键作用大幅增强了水凝胶的力学性能。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶，其特征在于，以质量份数计，包括：

高分子稳定剂5～10份，

高导电聚吡咯0.5～3份，

多酚类物质0.1～1份，

2～15份三价铁盐，

低冰点介质40～60份，

水90～95份；

所述的低冰点介质为离子液体1-丁基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氢三氯铁盐，1-丁基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氢盐和1-丁基-3-甲基咪唑四氯铁盐中的一种或两种。

2.根据权利要求1所述的高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶，其特征在于，所述的高分子稳定剂为分子量60000～210000的聚乙烯醇或分子量100～200万的聚丙烯酰胺。

3.根据权利要求1所述的高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶，其特征在于，所述的多酚类物质为单宁酸、没食子酸和鞣花酸中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶，其特征在于，该高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶的电导率达0.5～1.5S/m，拉伸强度达0.5MPa，压缩弹性模量为200kPa。

5.权利要求1～4中任意一项所述的高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶的制备方法，其特征在于，采用吡咯单体在氢键增强的高分子网络中进行原位化学氧化聚合，辅助以多次冷冻-解冻循环过程，并采用低冰点介质部分置换凝胶中的水分，得到高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶，具体制备过程包括以下步骤：

1)以质量份数计，取5～10份高分子稳定剂，0.3～1.5份吡咯，0.08～0.4份磺酸基染料，0.1～1份多酚类物质，2～15份三价铁盐和90～95份去离子水；

2)将高分子稳定剂溶解于去离子水中，制得高分子稳定剂溶液，将该高分子稳定剂溶液均分成两部分；向其中1部分高分子稳定剂溶液中加入吡咯、磺酸基染料和多酚类物质，充分搅拌均匀，制得溶液A；向另一部分高分子稳定剂溶液中，加入三价铁盐，搅拌使其溶解，制得溶液B；

3)将溶液A和溶液B快速混合，充分搅拌后注入密封的模具中，连同模具于-30℃～-70℃的环境中冷冻处理4～12h，再置于-10℃～-20℃环境，冷冻处理24～72h；

4)将冷冻的样品取出，于室温下解冻，再按照步骤2)的冷冻条件进行冷冻、解冻，如此重复经历3～10次冷冻-解冻循环过程后，将得到的凝胶置于0.2M的盐酸溶液中透析，得到高强度导电水凝胶；

5)室温下，取所得高强度的导电水凝胶置于低冰点介质中震荡处理，制得到高强度抗冻导电抗冻聚吡咯水凝胶。

6.根据权利要求5所述的高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶的制备方法，其特征在于，所述磺酸基染料为甲基橙、乙基橙和酸性蓝25中的一种或两种。

7.根据权利要求5所述的高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶的制备方法，其特征在于，所述三价铁盐为三氯化铁、硫酸铁、硝酸铁和对甲苯磺酸铁中的一种或两种。

8.根据权利要求5所述的高强度抗冻导电聚吡咯水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤5)中，以质量份数计，按照1份高强度导电水凝胶置于0.5～0.8份低冰点介质的比例，进行震荡处理。

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