基于碳纳米管-水性聚氨酯的薄膜导电结构的制备方法技术

本发明专利技术的实施例公开了一种基于碳纳米管

【技术实现步骤摘要】
基于碳纳米管
‑
水性聚氨酯的薄膜导电结构的制备方法


[0001]本专利技术涉及聚氨酯薄膜领域，特别涉及一种基于碳纳米管
‑
水性聚氨酯的薄膜导电结构的制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，聚合物材料在我国国民生活中占据着越来越重要的地位。聚氨酯薄膜具有良好的柔韧性，同时兼顾弹性与塑性等特点，因而被广泛的应用于各类工程领域之中。但因其电、热及阻隔性能不佳等原因，限制了聚氨酯的进一步应用空间。
[0003]碳纳米管作为一种新型的一维纳米填料，具有较大的长径比，高比表面积，同时其sp2杂化碳原子的P电子形成大范围的离域键，共轭效应明显，让碳纳米管具有优异的导电率，成为理想的导电填料之一。由于碳纳米管之间存在较强的范德华力，使其易于团聚，如若将其直接添加到在聚合物基体中，不但无法达到增韧效果，反而会成为缺陷，造成材料的性能下降。为了将碳纳米管均匀的分散在聚合物基体内，目前主流的方法为共价修饰和非共价修饰。
[0004]现有技术中利用机械共混或者化学改性等方法将碳纳米管及聚氨酯两种材料混合至一起，但操作繁琐，危险性高，难以充分利用碳纳米管构建导电网络。
[0005]有鉴于此，实有必要开发一种基于碳纳米管
‑
水性聚氨酯的薄膜导电结构的制备方法，用以解决上述问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的实施例提供一种基于碳纳米管
‑
水性聚氨酯的薄膜导电结构的制备方法，其通过将导电层和受力层分别制备，并制成三明治结构状的薄膜导电结构，实现了以较低的低渗流阈值构建导电网络。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术的实施例公开了如下技术方案：
[0008]提供了一种基于碳纳米管
‑
水性聚氨酯的薄膜导电结构的制备方法，包括以下步骤：
[0009]步骤S1，将设计量份的碳纳米管及水性分散剂投入设计量份的去离子水中以获得初混溶液，随后将初混溶液在超声波下分散5
‑
20min，最终制备获得分散均匀的碳纳米管悬浊液；
[0010]步骤S2，将水性聚氨酯与步骤S1制得的碳纳米管悬浊液按设计比例进行混合，并加入设计量份的去离子水进行乳化以获得乳化溶液，随后将乳化溶液在超声波下分散10
‑
30min，最终制备获得碳纳米管
‑
水性聚氨酯溶液；
[0011]步骤S3，将步骤S2制得的碳纳米管
‑
水性聚氨酯溶液注入第一成型模具中，随后将碳纳米管
‑
水性聚氨酯溶液连同第一成型模具一同置于100
‑
300℃的烘干环境中进行干燥，烘干固化后即可制备获得与第一成型模具形状相一致的受力薄膜；
[0012]步骤S4，在第二成型模具中倾倒碳纳米管
‑
水性聚氨酯
‑
二氧化硅悬浊液，随后将
碳纳米管
‑
水性聚氨酯
‑
二氧化硅悬浊液连同第二成型模具一同置于100
‑
300℃的烘干环境中进行干燥，烘干固化后即可制备获得导电薄膜；
[0013]步骤S5，以步骤S3制得的受力薄膜作为中间层的受力层，以步骤S4制得的导电薄膜作为表层的导电层，在受力层的上下两面喷涂粘合剂，随后将两层导电层分别铺设于受力层的上下两面，并施压加热3
‑
10min以使得导电层与两层受力层粘连固化成统一整体，最终制备获得呈三明治结构的所述薄膜导电结构。
[0014]除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，以质量百分比计，所述碳纳米管悬浊液由以下原料制成：
[0015]碳纳米管0.13～0.58wt％；
[0016]水性分散剂0.12～0.36wt％；
[0017]去离子水99.31～99.63wt％。
[0018]除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，以质量百分比计，所述碳纳米管
‑
水性聚氨酯溶液由以下原料制成：
[0019]去离子水79.31～83.56wt％；
[0020]碳纳米管0.12～2.20wt％；
[0021]水性分散剂0.01～0.11wt％；
[0022]水性聚氨酯16.24～19.18wt％。
[0023]除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，在步骤2中，水性聚氨酯与碳纳米管悬浊液按体积比为0.2∶1～0.8∶1的比例混合。
[0024]除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，以质量百分比计，所述碳纳米管
‑
水性聚氨酯
‑
二氧化硅悬浊液由以下原料制成：
[0025]碳纳米管0.15～0.23wt％；
[0026]水性聚氨酯14.82～18.53wt％；
[0027]二氧化硅0.08～0.12wt％；
[0028]水性分散剂0.08～0.12wt％；
[0029]去离子水80.86～97.30wt％。
[0030]除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述第一成型模具和/或第二成型模具的制备材料为硅胶、橡胶及乳胶中的至少一种。
[0031]除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述粘合剂包含选自聚乙烯醇类粘合剂、丙烯酸类粘合剂、乙酸乙烯酯类粘合剂、聚氨酯类粘合剂、聚酯类粘合剂、聚烯烃类粘合剂、聚乙烯基烷基醚类粘合剂、橡胶类粘合剂、氯乙烯
‑
乙酸乙烯酯类粘合剂、苯乙烯
‑
丁二烯
‑
苯乙烯粘合剂、氢化苯乙烯
‑
丁二烯
‑
苯乙烯类粘合剂、乙烯类粘合剂和丙烯酸酯类粘合剂中的至少一种粘合剂。
[0032]上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：由于其通过将导电层和受力层分别制备，并制成三明治结构状的薄膜导电结构，实现了以较低的低渗流阈值构建导电网络。
[0033]上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：由于本申请中采用共价修饰法，在溶液内添加表面活性剂，避免因为氧化、酸化等非共价方式破坏碳纳米管独特的分子结构，从而提高了碳纳米管力/电性能。
附图说明
[0034]下面结合附图，通过对本专利技术的具体实施方式详细描述，将使本专利技术的技术方案及其它有益效果显而易见。
[0035]图1为可实施本专利技术实施例的工艺流程示意图；
[0036]图2为本专利技术实施例提供的薄膜导电结构的结构示意图；
[0037]图3为本专利技术实施例提供的不同碳纳米管含量下的薄膜导电结构的拉伸性能曲线对照图；
[0038]图4为本专利技术实施例提供的无孔和打孔薄膜的相对电阻变化曲线对照图。
具体实施方式
[0039]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于碳纳米管
‑
水性聚氨酯的薄膜导电结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，将设计量份的碳纳米管及水性分散剂投入设计量份的去离子水中以获得初混溶液，随后将初混溶液在超声波下分散5
‑
20min，最终制备获得分散均匀的碳纳米管悬浊液；步骤S2，将水性聚氨酯与步骤S1制得的碳纳米管悬浊液按设计比例进行混合，并加入设计量份的去离子水进行乳化以获得乳化溶液，随后将乳化溶液在超声波下分散10
‑
30min，最终制备获得碳纳米管
‑
水性聚氨酯溶液；步骤S3，将步骤S2制得的碳纳米管
‑
水性聚氨酯溶液注入第一成型模具中，随后将碳纳米管
‑
水性聚氨酯溶液连同第一成型模具一同置于100
‑
300℃的烘干环境中进行干燥，烘干固化后即可制备获得与第一成型模具形状相一致的受力薄膜；步骤S4，在第二成型模具中倾倒碳纳米管
‑
水性聚氨酯
‑
二氧化硅悬浊液，随后将碳纳米管
‑
水性聚氨酯
‑
二氧化硅悬浊液连同第二成型模具一同置于100
‑
300℃的烘干环境中进行干燥，烘干固化后即可制备获得导电薄膜；步骤S5，以步骤S3制得的受力薄膜作为中间层的受力层，以步骤S4制得的导电薄膜作为表层的导电层，在受力层的上下两面喷涂粘合剂，随后将两层导电层分别铺设于受力层的上下两面，并施压加热3
‑
10min以使得导电层与两层受力层粘连固化成统一整体，最终制备获得呈三明治结构的所述薄膜导电结构。2.如权利要求1所述的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨斌，刘莹，袁奕雯，王沁宇，杨露露，杨博，杨杰，仓钰，肖飚，
申请(专利权)人：上海市特种设备监督检验技术研究院，
类型：发明
国别省市：