一种多孔分级结构泡沫材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种多孔分级结构泡沫材料及其制备方法，步骤如下：将纳米级复合导电填料加入到甲苯中超声分散，得纳米级复合导电填料悬浊液；将聚二甲基硅氧烷加入甲苯中搅拌，得聚二甲基硅氧烷稀释液；将纳米级复合导电填料悬浊液和聚二甲基硅氧烷稀释液混合，继续超声分散得三相悬浊液；将三相悬浊液置于热板上加热，使甲苯快速挥发；加入碳酸氢铵和甲基四氢苯酐，充分搅拌；在玻璃片上涂覆成膜，静置除去气泡后加热，直到碳酸氢铵完全分解，对其进行常压等离子体放电处理，即得多孔分级结构泡沫材料。本发明专利技术利用纳米级复合导电填料创建介孔结构，碳酸氢铵颗粒形成大孔结构，生成多孔分级结构泡沫材料，应用于传感器中，其灵敏度最高可达0.168 kPa

【技术实现步骤摘要】
一种多孔分级结构泡沫材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及塑胶材料领域，具体涉及一种多孔分级结构泡沫材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着现代材料科学的发展，多孔材料由于其应用的广泛性已经受到越来越多的关注。以胺类、表面活性剂、嵌段共聚物或聚合物的小球等为模板可合成出具有微孔（孔径小于2nm）、介孔（孔径2～50 nm）和大孔(孔径大于50 nm)的材料。材料的多孔化赋予其崭新的优异性能，大大拓宽了材料在交换、分离、电化学过程、催化反应工程和生物工程等诸多方面的应用，作为压力传感器就是其中一种。压力传感器是把外部环境所施加的压力转化成电信号的器件，传统压力传感器主要由刚性敏感材料和电极组成，只能应用于平整表面的测试。而柔性压力传感器的机制是压电效应，当材料受外力作用时发生形变，材料内部正负电荷就会分离，出现极化现象，此时材料的正反相对两面正负电荷聚集，形成内部电势差。本专利技术的目的就是提供一种柔性的多孔泡沫材料，并将其应用于传感器领域中，灵敏度高。
[0003]
技术实现思路

[0004]要解决的技术问题：本专利技术针对目前压力传感器所用多孔材料灵敏度不佳的问题，利用纳米级复合导电填料创建介孔结构，碳酸氢铵颗粒形成大孔结构，最后生成多孔分级结构泡沫材料，将其应用于传感器中，其灵敏度最高可达0.168 kPa
‑1。
[0005]技术方案：一种多孔分级结构泡沫材料，同时具有孔径为10
‑
40 μm的大孔和10
‑
30 nm的介孔；所述的一种多孔分级结构泡沫材料是以聚二甲基硅氧烷主要原料，纳米级复合导电填料创建介孔结构，利用碳酸氢铵颗粒形成大孔结构，最后生成多孔分级结构泡沫材料。
[0006]上述的一种多孔分级结构泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将纳米级复合导电填料加入到甲苯中超声分散，得纳米级复合导电填料悬浊液；步骤2：将聚二甲基硅氧烷加入甲苯中搅拌，得聚二甲基硅氧烷稀释液；步骤3：将纳米级复合导电填料悬浊液和聚二甲基硅氧烷稀释液混合，继续超声分散10 h后得三相悬浊液；步骤4：将三相悬浊液置于热板上加热，使甲苯快速挥发；步骤5：加入碳酸氢铵和甲基四氢苯酐，充分搅拌；步骤6：在玻璃片上涂覆成膜，静置1 h除去气泡后100℃加热，直到碳酸氢铵完全分解；步骤7：对其进行常压等离子体放电处理，即得多孔分级结构泡沫材料。
[0007]进一步的，所述纳米级复合导电填料的制备方法为：第一步：取叶蛇纹石，粉碎研磨得叶蛇纹石粉末，加入硅烷偶联剂进行表面活化处
理；第二步：烘干后加入蒸馏水，用稀盐酸调节悬浮液至4，在温度60
‑
80℃下不断搅拌，滴加2
‑
3wt%的四氯化锡和2
‑
3wt%的三氯化锑的盐酸混合液；第三步：待混合液滴完后，继续熟化30
‑
40min；第四步：过滤，用蒸馏水洗涤至滤液中无Cl
‑
；第五步：过滤，将滤饼烘干，置于马弗炉中在400
‑
500℃下煅烧，即得纳米级复合导电填料。
[0008]进一步的，所述纳米级复合导电填料的粒径为10
‑
40nm。
[0009]进一步的，所述多孔分级结构泡沫材料厚度为1
‑
5mm。
[0010]进一步的，所述纳米级复合导电填料的质量为聚二甲基硅氧烷质量的7
‑
9%，碳酸氢铵的质量为聚二甲基硅氧烷质量的5
‑
7%。
[0011]进一步的，所述步骤5中碳酸氢铵和甲基四氢苯酐的质量比为10:1。
[0012]进一步的，所述常压等离子体放电处理中离子体温度和密度分别为4 eV和1010 cm
‑3。
[0013]进一步的，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570或KH792。
[0014]上述的多孔分级结构泡沫材料在传感器领域中的应用。
[0015]有益效果：1. 本专利技术利用纳米级复合导电填料创建介孔结构，利用碳酸氢铵颗粒形成大孔结构，最后生成多孔分级结构泡沫材料。
[0016]2. 本专利技术采用蛇纹石制备纳米复合导电材料，蛇纹石是含水的富镁硅酸盐矿物，它的晶体结构呈纤维状卷曲排布，能够大量负载导电离子，提高锡和锑的负载率，从而提高导电性能。
[0017]3. 本专利技术方法采用常压等离子体放电处理，可以使所产生的的泡孔更为均匀。
[0018]4. 本专利技术方法制备的多孔分级结构泡沫材料能够给用于制备传感器，其灵敏度最高可达0.168 kPa
‑1。
[0019]5. 采用万能材料试验机测试，应力区间在0
‑
160kPa时，施压次数/压力（kPa）可达到20000/160，仍然能够保持较好的灵敏度，下降幅度不超过5%。同类的产品施压次数/压力（kPa）只能达到7000/50或10000/2。
附图说明
[0020]图1为各实施例的电阻变化率图；图2为实施例12的扫描电镜图。
具体实施方式
[0021]实施例1一种多孔分级结构泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将粒径为10
‑
40nm的纳米级复合导电填料加入到甲苯中超声分散，得纳米级复合导电填料悬浊液；步骤2：将聚二甲基硅氧烷加入甲苯中搅拌，得聚二甲基硅氧烷稀释液；
步骤3：将纳米级复合导电填料悬浊液和聚二甲基硅氧烷稀释液混合，继续超声分散10 h后得三相悬浊液，其中，纳米级复合导电填料的质量为聚二甲基硅氧烷质量的7%；步骤4：将三相悬浊液置于热板上加热，使甲苯快速挥发；步骤5：加入碳酸氢铵和甲基四氢苯酐，充分搅拌，其中，碳酸氢铵的质量为聚二甲基硅氧烷质量的5%；碳酸氢铵和甲基四氢苯酐的质量比为10:1；步骤6：在玻璃片上涂覆成膜，静置1 h除去气泡后100℃加热，直到碳酸氢铵完全分解；步骤7：对其进行常压等离子体放电处理，离子体温度和密度分别为4 eV和1010 cm
‑3，即得多孔分级结构泡沫材料。
[0022]其中，纳米级复合导电填料的制备方法为：第一步：取叶蛇纹石，粉碎研磨得叶蛇纹石粉末，加入KH550进行表面活化处理；第二步：烘干后加入蒸馏水，用稀盐酸调节悬浮液至4，在温度60℃下不断搅拌，滴加2wt%的四氯化锡和2wt%的三氯化锑的盐酸混合液；第三步：待混合液滴完后，继续熟化30min；第四步：过滤，用蒸馏水洗涤至滤液中无Cl
‑
；第五步：过滤，将滤饼烘干，置于马弗炉中在400℃下煅烧，即得纳米级复合导电填料。
[0023]实施例2一种多孔分级结构泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将粒径为10
‑
40nm的纳米级复合导电填料加入到甲苯中超声分散，得纳米级复合导电填料悬浊液；步骤2：将聚二甲基硅氧烷加入甲苯中搅拌，得聚二甲基硅氧烷稀释液；步骤3：将纳米级复合导电填料悬浊液和聚二甲基硅氧烷稀释液混合，继续超声分散10 h后得三相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. 一种多孔分级结构泡沫材料，其特征在于，同时具有孔径为10
‑
40 μm的大孔和10
‑
30 nm的介孔；所述的一种多孔分级结构泡沫材料是以聚二甲基硅氧烷主要原料，纳米级复合导电填料创建介孔结构，利用碳酸氢铵颗粒形成大孔结构，最后生成多孔分级结构泡沫材料。2.根据权利要求1所述的一种多孔分级结构泡沫材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将纳米级复合导电填料加入到甲苯中超声分散，得纳米级复合导电填料悬浊液；步骤2：将聚二甲基硅氧烷加入甲苯中搅拌，得聚二甲基硅氧烷稀释液；步骤3：将纳米级复合导电填料悬浊液和聚二甲基硅氧烷稀释液混合，继续超声分散10 h后得三相悬浊液；步骤4：将三相悬浊液置于热板上加热，使甲苯快速挥发；步骤5：加入碳酸氢铵和甲基四氢苯酐，充分搅拌；步骤6：在玻璃片上涂覆成膜，静置1 h除去气泡后100℃加热，直到碳酸氢铵完全分解；步骤7：对其进行常压等离子体放电处理，即得多孔分级结构泡沫材料。3.根据权利要求1所述的一种多孔分级结构泡沫材料，其特征在于：所述纳米级复合导电填料的制备方法为：第一步：取叶蛇纹石，粉碎研磨得叶蛇纹石粉末，加入硅烷偶联剂进行表面活化处理；第二步：烘干后加入蒸馏水，用稀盐酸调节悬浮液至4，在温度60
‑
80℃下不断搅拌，滴加2
‑
3wt%的四氯化锡和2
‑
3wt%的三氯化锑的盐酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙辉，许磊，于斌，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：