一种电致伸缩性复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种电致伸缩复合材料及其制备方法和应用，本发明专利技术利用50‑60％TPU颗粒、5‑10％碳纳米管、15‑20％纳米钛酸钡和5‑20％导电炭黑制备得到电致伸缩复合材料，各组分之间相互配合，协同作用，使得其电致伸缩率可高达22‑25％，可应用于功能性材料领域，具有很好的应用前景。

Electrostrictive composite material, preparation method and application thereof

The present invention provides an electrostriction composite material and preparation method and application thereof, the invention uses 50 60%TPU particles, 5 10% carbon nanotubes, 15 20% nanometer barium titanate and 5 20% conductive carbon black prepared electrostriction composite material, between the components with each other, the synergistic effect. Electrostriction rate can be as high as 22 25%, can be applied to the field of functional material, has good application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种电致伸缩性复合材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及高分子材料领域，尤其涉及一种电致伸缩性复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
电致伸缩复合材料是在电场的作用下能产生伸缩运动，从而实现电能-机械能转换的一种材料。电致伸缩复合材料由于其电能-机械能转换中类似肌肉的运动形式又被称为人工肌肉材料。现有技术中的基于电致伸缩复合材料的电能-机械能转化的材料和器件中，所述的电致伸缩复合材料主要是以单组分的材料形成，其驱动电压较高、输出应力较小，使得其性能与肌肉相比还有较大的差距。CN101604727A公开了一种电致伸缩复合材料，其包括：一柔性高分子基底，分散在所述柔性高分子基底中的多个谈纳米管。其中，所述电致伸缩复合材料还进一步包括分散在所述柔性高分子基底中的多个陶瓷颗粒。该专利技术制备得到的材料的电致伸缩率仅为1-8％。在本领域中，期望得到一种电致伸缩率更大的复合材料。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种电致伸缩性复合材料及其制备方法和应用。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一方面，本专利技术提供了一种电致伸缩性复合材料，所述电致伸缩性复合材料主要由以下重量百分比的原料制备得到：在本专利技术所述的电致伸缩性复合材料的原料中，所述TPU颗粒的重量百分比为50-60％，例如51％、51.5％、52％、52.5％、53％、53.5％、54％、54.5％、55％、55.5％、56％、56.5％、57％、57.5％、58％、58.5％或59％。优选地，所述TPU颗粒为聚酯型TPU颗粒和/或聚醚型TPU颗粒。在本专利技术所述的电致伸缩性复合材料的原料中，所述碳纳米管的重量百分比为5-10％，例如5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％或9.5％。优选地，所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合。在本专利技术所述的电致伸缩性复合材料的原料中，所述纳米钛酸钡的重量百分比为15-20％，例如15.5％、16％、16.3％、16.5％、16.8％、17％、17.5％、17.8％、18％、18.4％、18.8％、19％、19.3％、19.5％或19.8％。在本专利技术所述的电致伸缩性复合材料的原料中，所述导电炭黑的重量百分比为5-20％，例如6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或20％。另一方面，本专利技术提供了如本专利技术第一方面所述的电致伸缩性复合材料的制备方法，所述方法为将各原料成分预先干燥，混合均匀，挤出得到所述电致伸缩性复合材料。在本专利技术所述电致伸缩性复合材料的制备方法中，所述干燥温度为50-60℃，例如50℃、51℃、52℃、53℃、54℃、55℃、56℃、57℃、58℃、59℃或60℃，干燥时间为1-2h。在本专利技术所述电致伸缩性复合材料的制备方法中，所述挤出利用流延机挤出。优选地，所述流延机的各段温度设置如下：料筒温度为130-140℃；滤网温度为140-150℃；弯头温度为150-160℃；连接温度为135-150℃；模头温度为150-165℃。作为本专利技术的优选技术方案，本专利技术所述电致伸缩性复合材料的制备方法包括以下步骤：将各原料成分预先在50-60℃下干燥1-2h，混合均匀，经流延机挤出，流延机的各段温度设置如下：料筒温度为130-140℃；滤网温度为140-150℃；弯头温度为150-160℃；连接温度为135-150℃；模头温度为150-165℃，得到所述电致伸缩性复合材料。另一方面，本专利技术提供了如本专利技术第一方面所述的电致伸缩性复合材料在功能性材料领域的应用。例如，本专利技术的电致伸缩性复合材料可用于人造肌肉、电敏感材料、传感器等领域。相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术利用50-60％TPU颗粒、5-10％碳纳米管、15-20％纳米钛酸钡和5-20％导电炭黑制备得到电致伸缩复合材料，各组分之间相互配合，协同作用，使得其电致伸缩率可高达22-25％，可应用于功能性材料领域，具有很好的应用前景。具体实施方式下面通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。实施例1在本实施例中，电致伸缩性复合材料主要由以下重量百分比的原料制备得到：制备方法包括以下步骤：将各原料成分预先在50℃下干燥2h，混合均匀，经流延机挤出，流延机的各段温度设置如下：料筒温度为140℃；滤网温度为150℃；弯头温度为160℃；连接温度为135℃；模头温度为150℃，得到所述电致伸缩性复合材料。实施例2在本实施例中，电致伸缩性复合材料主要由以下重量百分比的原料制备得到：制备方法包括以下步骤：将各原料成分预先在60℃下干燥1.5h，混合均匀，经流延机挤出，流延机的各段温度设置如下：料筒温度为140℃；滤网温度为140℃；弯头温度为150℃；连接温度为150℃；模头温度为165℃，得到所述电致伸缩性复合材料。实施例3在本实施例中，电致伸缩性复合材料主要由以下重量百分比的原料制备得到：制备方法包括以下步骤：将各原料成分预先在55℃下干燥1h，混合均匀，经流延机挤出，流延机的各段温度设置如下：料筒温度为135℃；滤网温度为145℃；弯头温度为160℃；连接温度为135℃；模头温度为150℃，得到所述电致伸缩性复合材料。实施例4在本实施例中，电致伸缩性复合材料主要由以下重量百分比的原料制备得到：制备方法包括以下步骤：将各原料成分预先在60℃下干燥1h，混合均匀，经流延机挤出，流延机的各段温度设置如下：料筒温度为140℃；滤网温度为145℃；弯头温度为155℃；连接温度为150℃；模头温度为165℃，得到所述电致伸缩性复合材料。实施例5在本实施例中，电致伸缩性复合材料主要由以下重量百分比的原料制备得到：制备方法包括以下步骤：将各原料成分预先在50℃下干燥2h，混合均匀，经流延机挤出，流延机的各段温度设置如下：料筒温度为130℃；滤网温度为150℃；弯头温度为155℃；连接温度为150℃；模头温度为155℃，得到所述电致伸缩性复合材料。对比例1本对比例与实施例1不同之处在于用硅橡胶弹性体代替TPU颗粒，其余原料与原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。对比例2本对比例与实施例1不同之处在于用氧化铝代替纳米钛酸钡，其余原料与原料用量以及制备方法和条件均与实施例1相同。对比例3本对比例与实施例1不同之处在于，电致伸缩性复合材料主要由以下重量百分比的原料制备得到：制备方法和条件均与实施例1相同。对比例4本对比例与实施例3不同之处在于，电致伸缩性复合材料主要由以下重量百分比的原料制备得到：制备方法和条件均与实施例3相同。对比例5本对比例与实施例1不同之处在于，电致伸缩性复合材料主要由以下重量百分比的原料制备得到：制备方法和条件均与实施例1相同。对比例6本对比例与实施例1不同之处在于，电致伸缩性复合材料主要由以下重量百分比的原料制备得到：制备方法和条件均与实施例1相同。对比例7本对比例与实施例1不同之处在于，电致伸缩性复合材料主要由以下重量百分比的原料制备得到：制备方法和条件均与实施例1相同。对实施例1-5以及对比例1-7制备得到的电致伸缩复合材料施加40伏特的电压，测定材料的电致伸缩率，结果如表1所示。表1实施例1实施例2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电致伸缩性复合材料，其特征在于，所述电致伸缩性复合材料主要由以下重量百分比的原料制备得到：

【技术特征摘要】
1.一种电致伸缩性复合材料，其特征在于，所述电致伸缩性复合材料主要由以下重量百分比的原料制备得到：2.根据权利要求1所述的电致伸缩性复合材料，其特征在于，所述TPU颗粒为聚酯型TPU颗粒和/或聚醚型TPU颗粒。3.根据权利要求1或2所述的电致伸缩性复合材料，其特征在于，所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1-3中任一项所述的电致伸缩性复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法为将各原料成分预先干燥，混合均匀，挤出得到所述电致伸缩性复合材料。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述干燥温度为50-60℃，干燥时间为1-2h。6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张达明，
申请(专利权)人：无锡市明盛强力风机有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32