一种多功能的防水、导电和应变传感高分子材料及其制备方法技术

本发明专利技术为一种多功能的防水、导电和应变传感高分子材料及其制备方法，涉及形状记忆高分子材料和导电材料领域以及含氟超疏水高分子，具体涉及一种具有导电网络结构的导电材料如金属纳米线、纳米粉末、碳纳米管、石墨烯、碳粉和具有超疏水功能材料、形状记忆材料如聚氨酯制备得到的一种多功能的防水、导电和应变传感高分子材料。

Multifunctional waterproof, conductive and strain sensing polymer material and preparation method thereof

Waterproof, strain sensing and conductive polymer materials and the preparation method of the invention is a multifunctional, relates to the field of shape memory polymer material and a conductive material containing fluorine and super hydrophobic polymer, in particular relates to a conductive network structure of conductive material such as metal nanowires, nano powders, carbon nanotubes, graphene, carbon and with super hydrophobic functional materials, shape memory materials such as polyurethane prepared a multifunctional waterproof, conductive polymer materials and strain sensing.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有超疏水性并具有导电特性的高分子薄膜材料制备方法,该薄膜材料适用于需要防水润湿并且导电的固体表面,主要应用于如机舱，管道等潮湿处领域。
技术介绍
近年来，形状记忆材料吸引了较为广泛的关注，材料对于人类的生产和生活起着极其重要的作用。科学技术的发展推动了人类社会的不断进步，与此同时，人们对于材料的要求越来越高，因此，各种新型材料应运而生，智能材料便是其中重要的一种，具有广泛的应用前景。作为新型材料的典型代表，智能材料开创了人类设计和利用材料的新时代。出淤泥而不染，濯清涟而不妖，这句诗词展开了关于超疏水方面的研究，为什么荷花会出淤泥而不染呢，就在于荷花表面有一层超疏水材料，使得水流聚股留下，冲洗着淤泥，又比如昆虫的足上(如水黾，蚊子)能够在水上行走而不划破水面的原因是其上面的超疏水材料。因此超疏水材料有很大的发展前景:有着自清洁的功能；金属防护抑制腐蚀生锈等功能化应用。简而言之，超疏水材料定义是表面稳定接触角要大于150°，滚动接触角小于5°。新型超疏水材料的将十分广泛可以做到防积雪，防污防腐等功能如(室外天线上，远洋轮船，石油管道的输送)应用。复合型导电高聚物即是以高分子材料为基体,参杂一定数量的导电物质(导电的金属纳米线如(银纳米线，线径100nm，线长20μm)、纳米粉末如(纳米铜粉(10-30nm)，纳米银粉(60-100nm))、改性碳纳米管(直径0.4nm左右)、石墨烯(单层，双层，多层为主)、碳粉(40目-80目，80目-100目)及其两者或者两者以上的混合物质等)组合而成。复合型导电高分子材料是高分子材料与导电物质通过分散复合、层压复合以及形成表面导电膜等方式构成的一种功能高分子材料，但现有导电材料除了硬质的基体表面如(载玻片，硅片等)的缺点，还有导电材料使用环境限制。针对这不足之处。本文一方面展示了在硬质基体上的进行疏水化的制备，另一方面，着重介绍了一种基于高分子的多功能防水导电应变传感材料，它有着以下优点：第一，该复合材料可形变，可作为应变传感材料。第二，其材料具有防水，防污，防腐的功能。如防止积雪，金属腐蚀等。第三，该材料接触角可调控。且在20％内，接触角变化不大。因此针对各种环境所需材料应用越来越广泛，如智能材料的应用，它涉及到仿生
因此本文重点介绍了，不同基体材料上一种导电超疏水功能化制备。其中关于基于高分子形状记忆材料导电超疏水复合材料的制备提供一种导电性能好，柔性可拉伸且超疏水的功能性材料。
技术实现思路
本文针对现有材料的不足，提供一种基于高分子的的制备方法。代表性地：本专利技术的一种多功能的防水、导电和应变传感高分子材料是以形状记忆聚氨酯(SMPU)为基体，添加一定质量的导电银纳米线，后通过滴涂，旋涂及浸泡等方法嵌入含氟的疏水材料。本专利技术所采用的技术方案：利用合成的纳米银线通过滴涂以及旋涂等方法在基体上形成一层导电网络结构。将SMPU溶液滴涂在银线表面，通过在真空干燥机下70℃下干燥得到导电的膜，后将膜通过浸泡或者滴涂及旋涂等方式进行疏水化处理。本专利技术具体方法如下：本专利技术的多功能防水导电应变传感复合材料，有以下组分：1.导电材料：银纳米线。2.基体材料：形状记忆聚氨酯(SMPU)。3.含氟的疏水材料：含环氧基活性基团的疏水材料上述材料合成过程中须用到的溶剂为DMAC，二氯甲烷，四氢呋喃，乙醇等；上述多功能防水导电应变传感复合材料的制备方法，包括如下步骤：将银线超声分散在乙醇溶液中，通过滴涂法或者旋涂法在75*25mm2的基体上。将其加热烘干，在导电层上滴涂SMPU的溶液。将其置于真空干燥箱中，先在70℃加热12小时后抽真空24h。得到柔性多功能的高分子材料。后通过浸渍法，滴涂法以及旋涂法等进行疏水化处理，最终得到防水导电应变传感复合材料所述的导电材料为纳米银线；所述的形状记忆材料是热塑性形状记忆聚氨酯；所述的包括疏水材料是有环氧基活性基团的含氟物质等；与现有技术相比，本专利技术有如下有益效果：本专利技术制备了一种具有特殊微观形貌且有一定疏水和导电的导电物质/高分子/含氟物质的复合材料，其制备方法较为简单，所得到的复合材料在形状记忆性能的基础上，同时有导电及自清洁的功能，这种导电及超疏水极大提高智能材料方面应用和增加应对特殊环境方面的利用。附图说明图1复合材料的制备示意图图2导电层/SMPU/F-expoy复合材料的表面结构，其中(a)的复合膜的表面，(b)复合膜的截面图3导电层/SMPU/F-expoy复合材料的超疏水性能以及防水性能具体实施方式为了使本专利技术的技术手段，创作特征，达成目的与功效易于明白，下面通过具体的实施例对本专利技术进行进一步的详细说明。有必要指出一下的实施例是本专利技术的保护范围。改变导电材料的事例如：实施例11.将10-20mg的碳纳米管溶解于乙醇溶液中，搅拌并超声10min。将其滴涂在基体上。并烘干。2.形状记忆聚氨酯SMPU溶解于N,N二甲基乙酰胺(DMAC)中。加热搅拌并超声一段时间，使溶液均匀。3.将形状记忆聚氨酯SMPU。滴涂在上述步骤1的导电膜上。放置在真空干燥箱中先在70℃下加热12h，后抽真空24h。4.将导电高分子膜进行预拉伸，固定。5.(1)浸渍法将制备的含环氧基团的含氟物质与改性二氧化硅以2.5:1,4:1,5:1的比例共混于10mL中搅拌10min，，超声10-20min后，将上述4复合导电膜浸渍到其中，再加入10μL三乙胺溶液(0.2g溶于5mL二氯甲烷中)，搅拌5-10min后，将基材放置在烘箱中80～120℃的烘干1-2h，再用水或THF将材料表面冲洗干净。(2)喷涂或旋涂法因此上述溶液通过喷涂或旋涂设备涂覆到基材表面，再将基材晾干后，经过烘干处理，在用THF或水冲洗一下，除掉未反应的聚合物或二氧化硅。即可得到所需的超疏水表面。6.得到导电超疏水膜，测得其在伸缩过程中，且接触角在10％-20％内变化，也展现了潮湿下长时间的导电性不变和应变传感功能。实施例21.将氧化石墨烯和碳纳米管以不同比例溶解于乙醇溶液中，搅拌并超声10-20s。将其滴涂在基体上。并烘干。后放入马弗炉中200℃下24h得到导电膜。2.形状记忆聚氨酯SMPU溶解于N,N二甲基乙酰胺(DMAC)中。加热搅拌并超声一段时间，使溶液均匀。3.将形状记忆聚氨酯SMPU。滴涂在上述步骤1的导电膜上。放置在真空干燥箱中先在70℃下加热12h，后抽真空24h。4.将导电高分子膜进行预拉伸，固定5.(1)浸渍法将制备的含环氧基团的含氟物质与改性二氧化硅以2.5:1,4:1,5:1的比例共混于10mL中搅拌10min，，超声10-20min后，将上述复合导电膜浸渍到其中，再加入10μL三乙胺溶液(0.2g溶于5mL二氯甲烷中)，搅拌5-10min后，将基材放置在烘箱中80～120℃的烘干1-2h，再用水或THF将材料表面冲洗干净。(2)喷涂或旋涂法因此上述溶液通过喷涂或旋涂设备涂覆到基材表面，再将基材晾干后，经过烘干处理，在用THF或水冲洗一下，除掉未反应的聚合物或二氧化硅。即可得到所需的超疏水表面。6.得到导电超疏水膜，测得其在伸缩过程中，且接触角在10％-20％内变化，也展现了潮湿下长时间的导电性不变和应变传感功能。改变活性基团的含氟超疏水材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能的防水、导电和应变传感高分子材料的制备方法，涉及到转移工艺制备的单层导电，然后通过滴涂或者旋涂在表面改性用疏水含氟高分子表面改性，获得超疏水效果。

【技术特征摘要】
1.一种多功能的防水、导电和应变传感高分子材料的制备方法，涉及到转移工艺制备的单层导电，然后通过滴涂或者旋涂在表面改性用疏水含氟高分子表面改性，获得超疏水效果。2.根据权利要求1所述的高分子材料的制备方法，所述的高分子材料的单层导电的层状的复合结构，通过转移工艺将预先形成的导电纳米网络结构复合到高分子的表面层中；其中，复合的表面层提供导电通路；高分子基底提供柔性、可拉伸性能和力学强度。3.根据权利要求2所述的高分子材料的制备方法，所述的导电网络结构，包括但不限于：将银纳米线、碳纳米管、石墨烯、碳粉、镍粉、铜纳米线等金属纳米线、粒、及其两者或者两者以上的纳米物质混合，通过滴涂或者旋涂在基底上形成导电网络结构。4.根据权利要求1所述的高分子材料的制备方法，所述的含氟高分子，具有超疏水的含氟链段和化学反应的活性基团，通过基团的化学反应接枝到高分子表面。5.根据权利要求4所述的高分子材料的制备方法，所述的含氟高分子，包括但不限于通过含氟的奎烷、辛烷、己烷、通过原子转移自由基(ATRP)反应或者RAFT反应或者丙烯基类的双键聚合反应，将含氟基团和活性基团聚合，活性基团包括-环氧基、硅氧烷、巯基等；...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗洪盛，周兴东，王华权，易国斌，俎喜红，彭军，祝振强，袁圣杰，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44