【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于导电弹性体材料的，具体涉及一种高性能透明自修复导电弹性体及其制备方法。
技术介绍
1、随着柔性电子材料的快速发展，具有本征可拉伸性、导电性以及良好的回弹性的柔性可拉伸导体，是开发柔性电子器件不可或缺的基础材料。可拉伸导体材料可以分为水凝胶、离子凝胶和离子导电弹性体三种类型。水凝胶存在的失水干燥以及力学性能过低的问题，阻碍了水凝胶基电子器件在开放环境中的实际使用。离子凝胶在发生压缩和拉伸形变后存在毒性较大的离子液体泄露的问题，阻碍了离子凝胶在人体可穿戴电子设备中的实际应用，同时也限制了离子凝胶基电子器件的长期稳定服役。离子导电弹性体作为可拉伸导体之一，已经成为凝胶基离子导体的可靠替代品，解决了前者失水干燥和离子液体泄露的弊端，但是还存在机械性能相对较低的缺点，容易在使用过程中发生破损的情况，最终导致柔性电子器件失效。因此，进一步开发此类材料的主要目标是在引入离子导电性和本征可拉伸性的基础上同步提高材料的机械性能和自修复性能，制备出一种高性能自修复离子导电弹性体材料，实现自修复弹性体的高性能化和导电功能化。
2、中国专利技术专利cn 116496436 a公开了一种多氢键网络基自修复高透明导电弹性体的制备方法及应用，通过构建氯化胆碱/丙烯酸-咪唑烷基脲基的可聚合低共熔溶剂体系，引入致密的氢键网络，赋予了弹性体材料良好的导电性能、机械性能、自修复性能和透明性，拉伸强度达1.02mpa，室温自修复效率达100％。中国专利技术专利申请cn 117924647 a公开了一种聚氨酯和聚氨酯基离子导电弹性体的制备方法及
3、本专利技术针对如何同时实现自修复弹性体的高性能化和导电功能化的难题，将锂离子引入聚氨酯-脲弹性体中，形成锂离子与羰基的氧原子的离子配位作用和锂离子与苯环的阳离子-π相互作用，在弹性体体系中构建出基于锂离子的导电通道，再结合聚合物链段间形成的多重氢键作用，构建出一种具有多重非共价作用的高分子网络，成功制备出一种兼具高导电性、高强度、优异的回弹性能、自修复性能、透明性和稳定的拉伸传感性能的聚氨酯-脲导电弹性体材料。本专利技术的材料可以作为一种优异的可拉伸导体材料，在监测人体动态活动、监测机械运动和人机交互过程等方面具有巨大的应用潜力，同时为制备功能性自修复弹性体材料提供了一种思路。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种高导电性、高强度、优异的回弹性能、自修复性能、透明性和稳定的拉伸传感性能的聚氨酯-脲导电弹性体及制备方法(即一种高性能透明自修复导电弹性体及其制备方法)。本专利技术通过聚酯二元醇、二异氰酸酯和含苯环的二酰肼进行聚合反应，再加入双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂，构建出一种多重非共价作用，包括锂离子与羰基的氧原子的离子配位作用、锂离子与苯环的阳离子-π相互作用和多重氢键作用，最后得到一系列高性能导电弹性体材料。通过本专利技术方法所制备的聚氨酯-脲导电弹性体表现出非常优异的综合性能：高拉伸强度(68.7mpa)，优异的回弹性，高透光率(91.01％)，高离子导电性(1.32×10-5s/cm)，出色的自修复能力以及稳定的拉伸传感性能。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
3、一种高性能透明自修复导电弹性体的制备方法，包括以下步骤：
4、1)将聚酯二元醇与二异氰酸酯在催化剂的作用下反应，获得异氰酸根封端的聚氨酯预聚体；
5、2)将含苯环的二酰肼与聚氨酯预聚体混合，扩链反应，获得聚氨酯-脲反应溶液；
6、3)将双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂与聚氨酯-脲反应溶液混匀，固化成型，获得聚氨酯-脲导电弹性体。
7、所述聚酯二元醇为聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇(pba)、聚己内酯二醇(pcl)和聚碳酸酯二醇(pcdl)的一种或两种。
8、步骤1)所述聚酯二元醇的数均分子量为650-3000g/mol。
9、步骤1)所述二异氰酸酯为4，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯(hmdi)(即二环己基甲烷二异氰酸酯)，异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)，4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)，1，6-六亚甲基二异氰酸酯(hdi)和甲苯二异氰酸酯(tdi)中的一种以上。
10、所述二异氰酸酯中异氰酸根与聚酯二元醇中羟基的摩尔比为1.9/1～2.5/1。
11、步骤1)所述催化剂为三乙胺、辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡中的一种或多种，催化剂的加入量为聚酯二元醇重量的0.5％～1％。
12、步骤1)所述聚酯二元醇在反应前进行脱水处理；聚酯二元醇与二异氰酸酯要在n2气氛的保护下反应。
13、步骤1)所述反应的温度为60～80℃，反应的时间为3～5h。
14、步骤2)所述二酰肼为间苯二甲酸二酰肼或对苯二甲酸二酰肼中的一种。
15、步骤2)所述二酰肼扩链剂中的氨基与二异氰酸酯中的异氰酸根的摩尔比为(0.9～1.5)：(1.9～2.5)。
16、步骤2)中扩链反应的过程中加入有机溶剂，或者将有机溶剂与聚氨酯预聚体混合，然后与二酰肼混合进行扩链反应。
17、步骤2)所述有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺，n,n-二甲基乙酰胺中的一种以上。
18、所述有机溶剂与酰肼的用量比为(30～60)ml：0.01mol。
19、步骤2)中所述扩链反应的温度为30～50℃，反应的时间为4～9h。
20、步骤3)中所述双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂与聚酯二元醇的摩尔比为(1-1.75)：1。
21、步骤3)中所述固化成型条件为将反应后的体系置于模具中，去除有机溶剂，然后于60～100℃热处理6～12h。
22、所述导电弹性体为导电弹性体薄膜。
23、高性能透明自修复导电弹性体薄膜的修复方法为：将有断裂或裂纹的薄膜在60～80℃条件下处理24～48h。
24、本专利技术的高性能透明自修复导电弹性体薄膜具有非常优异的综合性能的原理为：通过聚酯二元醇、二异氰酸酯、两种不同的二酰肼类扩链剂进行聚合反应，再加入双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂，构建出一种多重非共价作用，包括锂离子与羰基的氧原子的离子配位作用、锂离子与苯环的阳离子-π相互作用和多重氢键作用。多重非共价作用对于导电弹性体的力学性能、导电性能、回弹性能和自修复性能都具有重要作用。对于力学性能，体系内高分子链间的多重非共价作用越高，高分子链段被拉伸所需的应力越大，相应的拉伸强度越大。对于导电性能，锂离子与羰基的氧原子的配位作用和与苯环的阳离子-π相互作用构建出足够多的导电通路，促使锂离本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高性能透明自修复导电弹性体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述高性能透明自修复导电弹性体的制备方法，其特征在于：步骤2)所述二酰肼中的氨基与二异氰酸酯中的异氰酸根的摩尔比为(0.9～1.5)：(1.9～2.5)；
3.根据权利要求1所述高性能透明自修复导电弹性体的制备方法，其特征在于：所述二异氰酸酯中异氰酸根与聚酯二元醇中羟基的摩尔比为1.9/1～2.5/1；
4.根据权利要求1所述高性能透明自修复导电弹性体的制备方法，其特征在于：步骤1)所述反应的温度为60～80℃，反应的时间为3～5h；
5.根据权利要求4所述高性能透明自修复导电弹性体的制备方法，其特征在于：步骤2)所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺中的一种以上；
6.根据权利要求1所述高性能透明自修复导电弹性体的制备方法，其特征在于：步骤1)所述催化剂为三乙胺、辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡中的一种或多种，催化剂的加入量为聚酯二元醇重量的0.5％～1％；
7.根据权利要求1所述高性能透明自修复导电弹性
8.一种由权利要求1～7任一项所述制备方法得到的高性能透明自修复导电弹性体。
9.根据权利要求8所述高性能透明自修复导电弹性体的应用，其特征在于：所述高性能透明自修复导电弹性体应用于应变传感器以及拉伸导体材料。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述高性能透明自修复导电弹性体用于制备监测人体关节活动、机械运动和/或人机交互过程的产品。
...【技术特征摘要】
1.一种高性能透明自修复导电弹性体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述高性能透明自修复导电弹性体的制备方法，其特征在于：步骤2)所述二酰肼中的氨基与二异氰酸酯中的异氰酸根的摩尔比为(0.9～1.5)：(1.9～2.5)；
3.根据权利要求1所述高性能透明自修复导电弹性体的制备方法，其特征在于：所述二异氰酸酯中异氰酸根与聚酯二元醇中羟基的摩尔比为1.9/1～2.5/1；
4.根据权利要求1所述高性能透明自修复导电弹性体的制备方法，其特征在于：步骤1)所述反应的温度为60～80℃，反应的时间为3～5h；
5.根据权利要求4所述高性能透明自修复导电弹性体的制备方法，其特征在于：步骤2)所述有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺，n,n-二甲基乙酰胺中的一种以上；
6.根据权利要求1所述高性能透明...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢珣，张镇鹏，王思玉，容浩翔，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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