一种柔性导电PVC基复合膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性导电PVC基复合膜的制备方法，包括混合稀释剂配制、铸膜液配制、凝固浴配制、铸膜液刮涂和相转化成型、稀释剂萃取及热处理等工艺，通过采用由与PVC作用力大、溶于水的稀释剂和任意两种与PVC作用力小且不溶于水的稀释剂配混的三元混合稀释剂，将未改性的碳纳米材料均匀分散在PVC溶液中，采用TIPS和NIPS复合法制备柔性导电PVC基复合膜，再采用原位模板法，将分散于与PVC作用力小且不溶于水的稀释剂相的碳纳米材料通过稀释剂萃取的过程分布到PVC基复合膜的上表面和三维网络孔壁的表面，最后对复合膜进行热处理，得到柔性导电PVC基复合膜。本发明专利技术制备工艺简单，能够满足工业化大规模生产的需求，在柔性导电材料领域具有广泛的应用前景。材料领域具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性导电PVC基复合膜的制备方法


[0001]本专利技术涉及复合膜制备
，具体涉及一种柔性导电PVC基复合膜的制备方法。

技术介绍

[0002]随着社会对可穿戴设备的需求日益增长，可穿戴柔性器件的研究与开发被广泛关注，而柔性导电材料如同生物体的血管与神经，是柔性器件中不可或缺的重要组成部分。传统器件中的电极材料以金属为主，但由于金属不具有柔性，在拉伸过程中容易发生断裂而失效，无法满足柔性器件的发展需求，因此，对柔性导电材料的研究具有重要意义。
[0003]目前，柔性导电材料主要有以下三种，第一种是金属基柔性导电材料，将传统金属材料设计为可拉伸结构，例如将金、铂等金属电极设计成分形结构，从而用于柔性传感器件，这类结构具有优异的导电性，但是加工过程通常需要光刻、电子束沉积、反应离子刻蚀等微加工手段，操作复杂、成本高昂，不适宜用于大规模应用；第二种是碳基柔性导电材料是将碳纳米材料如碳纳米管、石墨烯以及生物质衍生的碳纤维等加工成柔性导电材料，然而因其价格昂贵等，限制了其应用；第三种是聚合物基柔性导电材料，常用的聚合物可以分为本征导电聚合物和复合型导电聚合物，本征导电聚合物有聚3
‑
己基噻吩、聚苯胺、聚吡咯等，含不饱和键的共轭结构，易被氧化，从而导致其实际应用中存在导电性较差的问题而限制了其应用。复合型导电聚合物的基体是本身不具有导电性的聚合物材料。通常是将导电填料(如碳纳米管等)通过不同的加工方式(熔融、溶液或者其他成型方法)均匀分散在一相或多相聚合物基体中形成的一种具有导电功能的聚合物材料。复合型导电聚合物柔性导电材料因其质轻、良好的加工成型性、导电性能可调等优点，可以根据导电材料所应用的场景需求进行宽范围的导电填料和聚合物种类的选择而成为近年来柔性导电材料领域最为重要的研究发展方向。
[0004]聚氯乙烯(PVC)具有通用树脂的特性，是一种高强度、耐腐蚀、耐氧化、耐高温的物质，常被用于电缆、薄膜、管料等领域，有着较好的稳定性、耐化学耐腐蚀性、成膜性好、较高的机械性能等，此外，PVC结构单元中有较强的极性基团氯基，可以与碳纳米管具有较好的相容性，是一种良好的柔性基体材料。
[0005]由于碳纳米管间存在较强的相互作用，与聚合物共混极易出现团聚现象，且碳纳米管在聚合物基体中呈随机分散的状态，因此，通常需要加入更多含量的碳纳米管，以提高聚合物的导电性能，但是，加入高含量的碳纳米管会引发一系列新的问题，如加工困难、机械性能差等，从而阻碍了其发展与应用。
[0006]由此可见，为了在不破环纳米碳材料表面性能和导电性能的基础上赋予PVC良好的导电性，急需开发一种合理的制备工艺解决以上问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种柔性导电PVC基复合膜的制备方法，其可以解决背景
技术中涉及的技术问题。
[0008]本专利技术的技术方案为：
[0009]一种柔性导电PVC基复合膜的制备方法，包括如下步骤：
[0010](1)溶剂配制：将与PVC作用力大且溶于水的稀释剂和任意两种与PVC作用力小且不溶于水的稀释剂混合，经机械搅拌均匀后配制成三元混合稀释剂；其中，所述与PVC作用力大的稀释剂的质量分数为50
‑
74％，所述任意两种与PVC作用力小且不溶于水的稀释剂的质量分数总共为4
‑
20％；
[0011](2)铸膜液配制：将PVC和未改性的纳米碳材料置于步骤(1)配制的三元混合稀释剂中，在一定温度下，经机械搅拌均匀后真空脱泡，配制成PVC铸膜液；
[0012](3)凝固浴配制：凝固浴为去离子水；
[0013](4)铸膜液刮涂：将PVC铸膜液用刮膜机刮涂在非织造布上；
[0014](5)相转化成型：将含有PVC铸膜液的非织造布立即浸入凝固浴中浸泡，取出后于室温控干，得到控干膜；
[0015](6)稀释剂萃取及热处理：将得到的控干膜放置弱非溶剂中进行稀释剂的萃取，得到萃取膜，然后将萃取膜置于烘箱进行热处理，制得柔性导电PVC基复合膜。
[0016]作为本专利技术的一种优选改进，步骤(2)中，所述PVC铸膜液的固含量为15
‑
25％。
[0017]作为本专利技术的一种优选改进，步骤(2)中，所述PVC和未改性的纳米碳材料的比例为3
‑
48:1。
[0018]作为本专利技术的一种优选改进，步骤(2)中，配制铸膜液的温度为25
‑
80℃，铸膜液的搅拌时间为6
‑
24h。
[0019]作为本专利技术的一种优选改进，步骤(2)中，纳米碳材料为碳纳米管，含量为0.5％
‑
5％。
[0020]作为本专利技术的一种优选改进，步骤(1)中，所述与PVC作用力大且溶于水的稀释剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮、磷酸三乙酯、磷酸三甲酯、二甲基亚砜中的一种；所述与PVC作用力小且不溶于水的稀释剂为二苯甲酮、甲基异丁基酮、二异丁基甲酮、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、间苯二甲酸二甲酯、水杨酸甲酯、三醋酸甘油酯、碳酸二苯酯、环己酮、醋酸丁酯中的任意两种。
[0021]作为本专利技术的一种优选改进，步骤(3)中，所述去离子水的导电率≤16MΩ
·
cm；凝固浴温度为25
‑
45℃。
[0022]作为本专利技术的一种优选改进，步骤(4)中，所述铸膜液在非织造布表面刮制平板膜，具体是以1.0
‑
5.0m/s的速度在厚度为50
‑
150μm的非织造布上涂覆铸膜液，经空气冷却1
‑
30s后，在凝固浴中凝固成型；平板膜厚度为100—400μm；所述非织造布是聚对苯二甲酸乙二醇酯非织造布、聚酰胺非织造布中的一种。
[0023]作为本专利技术的一种优选改进，步骤(5)中，浸入凝固浴中的浸泡时间为1
‑
2h。
[0024]作为本专利技术的一种优选改进，步骤(6)中，所述弱非溶剂为甲醇、乙醇、丙醇中的一种；干燥箱内的温度为40
‑
60℃；热处理的时间为1
‑
60min。
[0025]本专利技术的有益效果如下：
[0026]1、将NIPS法与TIPS法相结合，通过调节成膜过程中传热与传质两者之间的关系，使体系中同时存在热致相分离和溶剂致相分离两种相分离机理，可较易地得到或控制形成
蜂窝孔结构，可避免碳纳米材料的堆集以提高其在聚合物基体中分散性和PVC基导电材料的力学能；
[0027]2、通过采用弱非溶剂萃取与PVC作用力小且不溶于水的稀释剂，从而使得分散于与PVC作用力小且不溶于水的稀释剂相的碳纳米材料发生迁移，随稀释剂萃取的过程碳纳米管分布到PVC基复合膜的上表面和三维网络孔壁的表面，提高了导电网络的连通性，进而提高了PVC基复合膜的导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性导电PVC基复合膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)溶剂配制：将与PVC作用力大且溶于水的稀释剂和任意两种与PVC作用力小且不溶于水的稀释剂混合，经机械搅拌均匀后配制成三元混合稀释剂；其中，所述与PVC作用力大的稀释剂的质量分数为50
‑
74％，所述任意两种与PVC作用力小且不溶于水的稀释剂的质量分数总共为4
‑
20％；(2)铸膜液配制：将PVC和未改性的纳米碳材料置于步骤(1)配制的三元混合稀释剂中，在一定温度下，经机械搅拌均匀后真空脱泡，配制成PVC铸膜液；(3)凝固浴配制：凝固浴为去离子水；(4)铸膜液刮涂：将PVC铸膜液用刮膜机刮涂在非织造布上；(5)相转化成型：将含有PVC铸膜液的非织造布立即浸入凝固浴中浸泡，取出后于室温控干，得到控干膜；(6)稀释剂萃取及热处理：将得到的控干膜放置弱非溶剂中进行稀释剂的萃取，得到萃取膜，然后将萃取膜置于烘箱进行热处理，制得柔性导电PVC基复合膜。2.根据权利要求1所述的一种柔性导电PVC基复合膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述PVC铸膜液的固含量为15
‑
25％。3.根据权利要求1,所述的一种柔性导电PVC基复合膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述PVC和未改性的纳米碳材料的比例为3
‑
48:1。4.根据权利要求1所述的一种柔性导电PVC基复合膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，配制铸膜液的温度为25
‑
80℃，铸膜液的搅拌时间为6
‑
24h。5.根据权利要求1所述的一种柔性导电PVC基复合膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，纳米碳材料为碳纳米管，含量为0.5
‑
5％。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦青青，秦舒浩，雷婷，姚勇，杨园园，崔振宇，张敏敏，
申请(专利权)人：贵州省材料产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：