【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种可大范围拉伸聚合物复合材料的制备方法,特指一种基于超顺排有序纤维的可拉伸聚合物复合材料的制备方法及其应用。
技术介绍
目前柔性可拉伸传感器在可穿戴设备中有着特殊的需求。可实现超大拉伸性能的主要是基于超顺排碳纳米管【Science,2015,349,400】。但超顺排碳纳米管制备工艺比较复杂。而静电纺丝技术可以低成本快速制备纳米纤维。聚苯胺(PANI)因为原料易得、合成简单、具有较高的可调电导率和潜在的溶液、熔融加工性以及良好的环境稳定性,在化学电源、抗静电涂层、电磁屏蔽材料、抗腐蚀、传感器等领域具有广泛的应用前景。虽然聚苯胺单独纺丝可以制备出电导率较高、直径较小的导电纤维,但对设备的要求比较高,且纤维脆性较大,大大限制了其应用。为了制备出性能良好的聚苯胺纤维膜,可以将其与其他聚合物混合后进行静电纺丝,常用的聚合物有聚氧化乙烯(PEO)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯腈(PAN)、聚乳酸(PLA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等,还可以将无机纳米颗粒与纳米纤维复合,进一步提高其导电性、气敏传感特性等功能。本专利技术利用静电纺丝技术,采用辊筒收集方式,在超大预拉伸的橡胶基底上沉积超薄超顺排复合纳米纤维,形成大形变可拉伸复合材料,并将其应用于可拉伸器件中。
技术实现思路
本专利技术采用静电纺丝技术,利用辊筒收集方式,在200-400%(拉伸后的长度是原有橡胶长度的2-4倍)预拉伸的橡胶基底上沉积顺排超薄纳米纤维。橡胶回复后形成褶皱结构,即制备出可拉伸复合材料。该专利技术的特点是:(1)在预拉伸的橡胶基底上直接进行超薄(0.5-2微米厚度)超顺排纳米丝 ...
【技术保护点】
一种可拉伸聚合物复合材料的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:(1)静电纺丝前躯体溶液的制备将聚丙烯腈溶解于N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)中,在室温条件下连续搅拌制得静电纺丝原液;将苯胺(ANI)缓慢加入到静电纺丝原液中得到最终静电纺丝前躯体溶液;(2)复合有序前躯体纤维膜的制备将橡胶衬底预拉伸至原长的200%‑400%后,固定在金属接收辊筒上,即在预拉伸的橡胶基体上,利用静电纺丝技术,制备有序苯胺/聚丙烯腈复合纳米纤维;将在预拉伸橡胶衬底上制备的有序苯胺/聚丙烯腈复合纳米纤维从辊筒上取下,将粘附有有序苯胺/聚丙烯腈复合纳米纤维的橡胶按照预拉伸长度用夹具固定在玻璃上,置于真空干燥器内干燥,备用;(3)前躯体纤维的氧化聚合将粘附在预拉伸橡胶衬底上的有序苯胺/聚丙烯腈复合纳米纤维用去离子水浸泡后,将过硫酸铵溶液均匀滴加到有序苯胺/聚丙烯腈复合纳米纤维上,然后把样品放入冰箱中后取出,清洗、干燥;(4)可拉伸材料的制备将粘附有聚丙烯腈/聚苯胺复合纳米纤维的橡胶衬底从玻璃上揭下,放松,橡胶衬底恢复原长后,复合纤维形成褶皱结构,制得可拉伸聚合物复合材料。
【技术特征摘要】
1.一种可拉伸聚合物复合材料的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:(1)静电纺丝前躯体溶液的制备将聚丙烯腈溶解于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,在室温条件下连续搅拌制得静电纺丝原液;将苯胺(ANI)缓慢加入到静电纺丝原液中得到最终静电纺丝前躯体溶液;(2)复合有序前躯体纤维膜的制备将橡胶衬底预拉伸至原长的200%-400%后,固定在金属接收辊筒上,即在预拉伸的橡胶基体上,利用静电纺丝技术,制备有序苯胺/聚丙烯腈复合纳米纤维;将在预拉伸橡胶衬底上制备的有序苯胺/聚丙烯腈复合纳米纤维从辊筒上取下,将粘附有有序苯胺/聚丙烯腈复合纳米纤维的橡胶按照预拉伸长度用夹具固定在玻璃上,置于真空干燥器内干燥,备用;(3)前躯体纤维的氧化聚合将粘附在预拉伸橡胶衬底上的有序苯胺/聚丙烯腈复合纳米纤维用去离子水浸泡后,将过硫酸铵溶液均匀滴加到有序苯胺/聚丙烯腈复合纳米纤维上,然后把样品放入冰箱中后取出,清洗、干燥;(4)可拉伸材料的制备将粘附有聚丙烯腈/聚苯胺复合纳米纤维的橡胶衬底从玻璃上揭下,放松,橡胶衬底恢复原长后,复合纤维形成褶皱结构,制得可拉伸聚合物复合材料。2.如权利要求1所述的一种可拉伸聚合物复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,N,N-二甲基甲酰胺、聚丙烯腈和苯胺的比例为:10ml:1.35g:12.5ml;连续搅拌指用磁力搅拌器连续搅拌12小时。3.如权利要求1所述的一种可拉伸聚合物复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,将苯胺(ANI)缓慢加入到静电纺丝原液中,每加入1mL苯胺后,...
【专利技术属性】
技术研发人员:袁宁一,张阳,丁建宁,彭诗思,王裕琦,程广贵,
申请(专利权)人:常州大学,江苏大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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