一种压力敏感的导电天然胶乳海绵复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种压力敏感的导电天然胶乳海绵复合材料及其制备方法，属于天然胶乳海绵复合材料技术领域。为解决导电天然胶乳海绵复合材料中导电粒子难以分散均匀的问题，本发明专利技术提供了一种压力敏感的导电天然胶乳海绵复合材料，组分包括天然胶乳干基、植物纤维、导电粒子、硫黄、氧化锌、促进剂、防老剂和干酪素。本发明专利技术利用植物纤维改善了导电粒子团聚分散不均的现象，进一步利用低温冷冻和水浴硫化使得导电粒子和植物纤维分布在天然胶乳海绵的泡孔孔壁中，避免了泡孔结构的坍塌，实现了天然胶乳海绵高含量的导电粒子填充，从而制备出能够应用于碰撞预警、可穿戴电子、压阻传感器或导电橡胶海绵领域的压力敏感的导电天然胶乳海绵复合材料。绵复合材料。绵复合材料。

【技术实现步骤摘要】
一种压力敏感的导电天然胶乳海绵复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于天然胶乳海绵复合材料
，尤其涉及一种压力敏感的导电天然胶乳海绵复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]天然胶乳海绵因具有良好的透气性、缓冲减压性能、隔音隔热、耐寒、耐压缩疲劳等优点，被广泛应用于工业生产生活等方面。但纯天然胶乳海绵功能相对单一，不能具备各种性能，因此以天然胶乳海绵为承载基体制备多功能复合材料成为研发热点。
[0003]由于常见的特拉蕾(TALALAY)发泡法和邓禄普(DUNLOP)发泡法均是先发泡后胶凝，当加入密度大或者高含量的导电粒子时，会对发泡过程造成很大的阻力，导致泡孔结构坍塌或者导电粒子分散不均等问题。因此近年来，在制备导电天然胶乳海绵复合材料时，主要采用天然胶乳和导电填料通过溶液共混分散后絮凝和热压硫化成板的方法制备。但导电粒子大多具有密度大、比表面能大、易聚集、难分散等问题，在天然胶乳中易于结块形成小球状结构，很难在天然胶乳中悬浮并分散均匀，这严重限制了导电天然胶乳复合材料的发展。

技术实现思路

[0004]为解决导电天然胶乳海绵复合材料中导电粒子难以分散均匀的问题，本专利技术提供了一种压力敏感的导电天然胶乳海绵复合材料及其制备方法。
[0005]本专利技术的技术方案：
[0006]一种压力敏感的导电天然胶乳海绵复合材料，包括如下重量份的组分：天然胶乳干基100份、植物纤维1～20份、导电粒子10～100份、硫黄1～4份、氧化锌1～5份、促进剂0.5～2.5份、防老剂0.5～1.5份和干酪素0.5～10份。
[0007]进一步的，所述植物纤维为长度小于2cm的木纤维、纸浆纤维、棉纤维或竹纤维中的一种或几种的组合；所述导电粒子为粒径为1.0nm～20μm的石墨、碳纤维、石墨烯、碳纳米管或炭黑中的一种或几种的组合。
[0008]进一步的，所述硫黄、氧化锌、促进剂和防老剂的粒径均为10.0nm～2.0μm；所述促进剂为促进剂M、促进剂ZDC或促进剂DM中的一种或几种的组合；所述防老剂为2,6
‑
二叔丁基对甲酚和/或防老剂MB。
[0009]一种压力敏感的导电天然胶乳海绵复合材料的制备方法，向经过除氨处理的天然胶乳中加入球磨所得硫黄分散体、氧化锌分散体、促进剂分散体和防老剂分散体进行熟成处理，得到熟成天然胶乳待用；将植物纤维水溶液、导电粒子与干酪素溶液混匀得到导电粒子/植物纤维混合物，将所得导电粒子/植物纤维混合物加入所得熟成天然乳胶中，搅拌至分散均匀后倒入模具中依次进行预冷冻处理和冷冻处理，将所得冷冻好的混合物在80～100℃水温下进行水热硫化，洗涤、干燥后得到压力敏感的导电天然胶乳海绵复合材料。
[0010]进一步的，所述经过除氨处理的天然乳胶的质量浓度为50～62.5％，所述天然胶
乳的除氨采用鼓风方法或甲醛除氨方法。
[0011]进一步的，所述硫黄分散体是将硫黄、水和干酪素按质量比为1～5:2～10:0.1～5混合球磨所得；所述氧化锌分散体是将氧化锌、水和干酪素按质量比为1～5:2～10:0.1～5混合球磨所得；所述促进剂分散体是将促进剂、水和干酪素按质量比为0.5～2.5:1～5:0.05～2.5混合球磨所得；所述防老剂分散体是将防老剂、水和干酪素按质量比为0.5～1.5:0.5～1.5:0.1～1.5混合球磨所得。
[0012]进一步的，所述熟成处理为室温下处理6～12h。
[0013]进一步的，所述植物纤维水溶液的固含量为0.5～3％，所述干酪素溶液的质量浓度为10～20％，所述导电粒子/植物纤维混合物中导电粒子与干酪素的质量比为1:0.05～0.5。
[0014]进一步的，所述植物纤维水溶液、导电粒子与干酪素溶液混匀采用200～1500rpm搅拌转速搅拌5～30min；所述导电粒子/植物纤维混合物加入熟成天然橡胶后在室温下采用200～1500rpm搅拌转速搅拌5～30min。
[0015]进一步的，所述预冷冻处理为
‑
5～4℃温度下冷冻6～24h；所述冷冻处理为
‑
30～
‑
15℃温度下冷冻24～72h。
[0016]进一步的，所述干燥为自然干燥、鼓风干燥、真空干燥或冷冻干燥。
[0017]本专利技术提供的一种压力敏感的导电天然胶乳海绵复合材料在碰撞预警、可穿戴电子、压阻传感器或导电橡胶海绵领域的应用。
[0018]本专利技术的有益效果：
[0019]本专利技术提供的压力敏感的导电天然胶乳海绵复合材料的制备方法，通过添加植物纤维作为基体材料，利用植物纤维与导电粒子之间的静电作用以及植物纤维在天然胶乳中的分散，改善了导电粒子团聚分散不均的现象；使导电粒子在植物纤维的协助下均匀地分散在导电天然胶乳海绵中且主要分散在天然胶乳海绵的骨架中，在受到外力时，这将有助于将应力从基体转移到植物纤维上，使得该海绵其具有优异的力学性能、导电性能以及压力敏感特性。
[0020]本专利技术进一步利用低温冷冻构建天然胶乳海绵的泡孔结构，利用水浴硫化来形成孔隙并固化天然胶乳海绵的泡孔结构，使得导电粒子和植物纤维分布在天然胶乳海绵的泡孔孔壁中，避免了发泡过程中天然胶乳海绵的泡孔结构因导电粒子而坍塌的现象，实现了天然胶乳海绵高含量的导电粒子填充，从而制备出压力敏感的导电天然胶乳海绵复合材料。
[0021]由于本专利技术制备的压力敏感的导电天然胶乳海绵复合材料具备优异的力学性能、导电性能以及压力敏感特性，因此能够应用于碰撞预警、可穿戴电子、压阻传感器或导电橡胶海绵领域。
附图说明
[0022]图1为实施例8导电粒子/植物纤维混合物分散在熟成天然胶乳中0h时的照片；
[0023]图2为实施例8导电粒子/植物纤维混合物分散在熟成天然胶乳中静置12h后的照片；
[0024]图3为石墨分散在熟成天然胶乳中0h时的照片；
[0025]图4为石墨分散在熟成天然胶乳中静置1h后的照片。
具体实施方式
[0026]下面结合实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置，若未特别指明，本专利技术实施例中所用的原料等均可市售获得；若未具体指明，本专利技术实施例中所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。
[0027]实施例1
[0028]本实施例提供了一种压力敏感的导电天然胶乳海绵复合材料，主要由以下重量份的组分制成：天然胶乳干基100份、木纤维1份、石墨烯10份、硫黄1份、氧化锌1份、促进剂M1份、防老剂MB 0.5份和干酪素1份。
[0029]本实施例使用的木纤维为长度小于2cm；石墨烯导电粒子为片径5
‑
10μm，厚度为3
‑
10nm。
[0030]本实施例压力敏本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压力敏感的导电天然胶乳海绵复合材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：天然胶乳干基100份、植物纤维1～20份、导电粒子10～100份、硫黄1～4份、氧化锌1～5份、促进剂0.5～2.5份、防老剂0.5～1.5份和干酪素0.5～10份。2.根据权利要求1所述一种压力敏感的导电天然胶乳海绵复合材料，其特征在于，所述植物纤维为长度小于2cm的木纤维、纸浆纤维、棉纤维或竹纤维中的一种或几种的组合；所述导电粒子为粒径为1.0nm～20μm的石墨、碳纤维、石墨烯、碳纳米管或炭黑中的一种或几种的组合。3.根据权利要求1或2所述一种压力敏感的导电天然胶乳海绵复合材料，其特征在于，所述硫黄、氧化锌、促进剂和防老剂的粒径均为10.0nm～2.0μm；所述促进剂为促进剂M、促进剂ZDC或促进剂DM中的一种或几种的组合；所述防老剂为2,6
‑
二叔丁基对甲酚和/或防老剂MB。4.一种如权利要求1
‑
3任一所述压力敏感的导电天然胶乳海绵复合材料的制备方法，其特征在于，向经过除氨处理的天然胶乳中加入球磨所得硫黄分散体、氧化锌分散体、促进剂分散体和防老剂分散体进行熟成处理，得到熟成天然胶乳待用；将植物纤维水溶液、导电粒子与干酪素溶液混匀得到导电粒子/植物纤维混合物，将所得导电粒子/植物纤维混合物加入所得熟成天然乳胶中，搅拌至分散均匀后倒入模具中依次进行预冷冻处理和冷冻处理，将所得冷冻好的混合物在80～100℃水温下进行水热硫化，洗涤、干燥后得到压力敏感的导电天然胶乳海绵复合材料。5.根据权利要求4所述一种压力敏感的导电天然胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：许民，李亚兰，刘贵言，张婧轩，
申请(专利权)人：东北林业大学，
类型：发明
国别省市：