一种导电改性的细菌纤维素海绵的制备方法技术

本发明专利技术涉及海绵材料领域，为解决现有技术中导电海绵存在制备困难，或存在产生环境污染和硬脆性的问题，本发明专利技术提供了一种导电改性的细菌纤维素海绵的制备方法。所述制备方法包括：1)配料，按照比例称取各组分；2)以增强剂制备混合溶液；3)以步骤2)所制得的混合溶液对改性BC凝胶海绵进行强化改性；4)利用剩余各组分对改性后基体的综合性能进行调节以及提高，并进行适当硫化处理。其通过改性处理使得细菌纤维素基体的海绵具备良好的导电性能，并且保持其原有的优异力学性能。

Preparation of a Conductive Modified Bacterial Cellulose Sponge

The invention relates to the field of sponge materials, and provides a preparation method of conductive modified bacterial cellulose sponge in order to solve the problems of difficulty in preparation of conductive sponge or environmental pollution and brittleness in the prior art. The preparation method comprises the following steps: 1) mixing ingredients, weighing each component according to the proportion; 2) preparing the mixed solution with the reinforcing agent; 3) reinforcing the modified BC gel sponge with the mixed solution prepared by step 2; and 4) using the remaining components to adjust and improve the comprehensive properties of the modified matrix, and appropriately vulcanizing it. The modified bacterial cellulose matrix sponge has good electrical conductivity and excellent mechanical properties.

【技术实现步骤摘要】
一种导电改性的细菌纤维素海绵的制备方法
本专利技术涉及海绵材料领域，尤其涉及一种导电改性的细菌纤维素海绵的制备方法。
技术介绍
海绵是一种极为常见的多孔材料，具有良好的吸水性，部分具有良好的弹性、变形恢复性等等性能，能够用于清洁物品或用于生产一些舒适柔软的座垫。而另一方面，随着现代科技的迅速发展和生活水平的提高，高科技产品越来越受到人们的青睐，给人们带来了生活上便利和精神上的享受，然而随之产生的电磁辐射也越来越严重，防电磁辐射也成了人们越来越关心的环保话题，最方便有效防电磁辐射的方法是采用电磁屏蔽，即利用导电、导磁性能好的金属网，通过反射效应和吸收效应，阻隔电磁辐射的传播。导电海绵是一种集导电和电磁屏蔽功能于一体的材料，它是一种三维网状结构，具有发泡孔径均匀、柔软、富有弹性、不脱屑，并具有导电有效期长，屏蔽效果好，且不受温度和湿度的影响，表面电阻值可按实际用途设定等特点，广泛应用于计算机、LCD显示器、液晶电视、激光打印机、高速复印机、通讯设备、移动电话、卫星通信、医疗设备、高压机测试、仪表仪器、垫片/隔板、插板电子产品、防震导电的包装等。目前导电海绵制备方法主要有两种，第一种是在海绵发泡过程中加入导电剂，使海绵具有导电性；第二种是以聚酯海绵或是聚醚海绵为基体，对基体进行导电化处理后，再对已导电化处理的基体电镀金属，使海绵具有导电性。第一种制备方法因为工艺制造复杂而得不到大规模的使用，所以目前主要是使用第二种制备方法，其中该制备方法中导电化处理主要有化学镀镍或是化学镀铜和物理气相沉积镍金属或物理气相沉积铜金属，然后进行电镀镍或先电镀铜后再电镀镍，但第二种制备方法缺也存在着污染环境和产生硬脆性的问题。因此，低污染且相对简便地制备导电海绵是当前导电海绵制造领域的一大难题。中国专利局于2011年10月19日公开了一种卷状全方位导电海绵的制备方法的专利技术专利申请，申请公告号为CN102220614A，其采用了真空物理气相沉积导电镍层，然后水镀，经过水洗干燥得到导电海绵。但是采用真空物理气相沉积导电镍层的方法受到真空条件和靶材镍金属的不断消耗，使得这一层导电镍层极为娇贵，在生产过程一旦碰到水、油迹、手摸等，就会导致镍层脱落，造成产品缺陷；并且该方法随着基体海绵厚度的增加，镀透性越来越差，当海绵厚度大于3.0mm时，物理气相沉积法无法镀透海绵。中国专利局还于2013年7月24日公开了一种导电海绵的制备方法的专利技术专利申请，申请公告号为CN103215590A，其以厚度不大于10毫米的聚酯海绵或聚醚海绵的卷材或片材为基材，步骤包括化学预处理，对化学预处理后的基材涂覆碳导电层，然后进行气相物理沉积金属镍或金属铜，对气相物理沉积镍或铜的基材电镀镍，经水洗和干燥后得到导电海绵；或对气相物理沉积镍或铜的基材先电镀铜，再电镀镍，经水洗和干燥后得到导电海绵。本专利技术环境友好，克服了直接物理气相沉积镍金属或是铜金属过程中膜层易脱落而导致产品缺陷，也克服了基材受厚度限制而镀不透的问题。但是碳导电层和气相物理沉积金属导电层镍和铜均会导致海绵体的弹性性能下降，导致其产生硬脆性。
技术实现思路
为解决现有技术中导电海绵存在制备困难，或存在产生环境污染和硬脆性的问题，本专利技术提供了一种导电改性的细菌纤维素海绵的制备方法。其通过改性处理使得细菌纤维素基体的海绵具备良好的导电性能，并且保持其原有的优异力学性能。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种导电改性的细菌纤维素海绵的制备方法，所述制备方法包括以下制备步骤：1)按照改性BC凝胶海绵100重量份，柔韧改性剂2.5～4重量份，主增强剂4～8重量份，辅助增强剂3～6重量份，硫化剂2.15～3.5重量份和辅助硫化剂0.35～0.55重量份的比例称取各组分进行配料；2)将主增强剂溶于适量的水中置于80～90℃条件下超声震荡36～48h，配制成4～6.5wt％的增强剂水溶液，加入辅助增强剂，置于65～75℃条件下超声震荡3～5h，得到混合溶液；3)将改性BC凝胶海绵浸渍于步骤2)所得的混合溶液中，置于85～90℃水浴中超声震荡12～18h，随后静置20～28h，取出浸渍后的细菌纤维素水凝胶块，以吸水纸吸去其表面溶液，再将其置于-25～-30℃条件下冷冻5～6h，置于1～4℃条件下解冻2～3.5h，置于15～20℃条件下解冻2～2.5h，此为一个循环，重复此循环4～6次，得到改性基体；4)将柔韧改性剂、硫化剂和辅助硫化剂溶于无水乙醇配制成合浓度为40～55wt％的乙醇溶液，并将步骤3)所制得的改性基体置于其中浸渍6～8h，再置于100～115℃条件下水热12～16h，冷却至20～25℃后用水洗涤表面残留物，先用无水乙醇浸渍进行溶剂置换，再用叔丁醇浸泡进行溶剂置换，最后对置换完成的复合醇凝胶进行冷冻干燥得到导电改性的细菌纤维素海绵。作为优选，步骤1)所述配料按照改性BC凝胶海绵100重量份，柔韧改性剂2.95～3.2重量份，主增强剂4.55～6.2重量份，辅助增强剂4.2～5.2重量份，硫化剂2.85～3.15重量份和辅助硫化剂0.45～0.5重量份的比例称取各组分。作为优选，步骤1)所述配料按照改性BC凝胶海绵100重量份，柔韧改性剂3.15重量份，主增强剂4.95重量份，辅助增强剂4.5重量份，硫化剂3重量份和辅助硫化剂0.5重量份的比例称取各组分。BC为细菌纤维素(Bacterialcellulose)的简称，其也是由醋酸菌属(Acetobacter)、土壤杆菌属(Agrobacterium)、根瘤菌属(Rhizobium)和八叠球菌属(Sarcina)等中的某种微生物合成的纤维素的统称。细菌纤维素以纯纤维素的形式存在，具有与植物或海藻产生的纤维素类似的结构，其具有致密的三维网络结构，纤维直径在30～100nm之间，是植物纤维素纤维的1/10～1/100之间，其化学结构分子式中含有丰富的羟基基团，分子内和分子间又存在大量的氢键，且其分子中吡喃葡萄糖的相邻六个碳原子呈稳定的椅式结构，稳定性极佳，同时具备极高的弹性性能。因此，细菌纤维素具有几个独特的物理化学性质：低密度、高纯度、高结晶度、超精细纳米网络结构、高持水能力、高弹性模量、良好的生物相容性和生物合成的可调控性。因此以细菌纤维素水凝胶块为基体材料制备海绵体，可使得所制备的海绵体具有极为优秀的力学性能和极为稳定的化学性质，并且生物相容性极为优秀，相较于普通海绵体的人造成分，其对人体危害几乎为零，并且在自然条件下可进行讲解，对环境极为友好，是一种绿色环保的基体材料。并且其独特的高精细纳米网络结构在进行导电处理后，能够起到十分优异的导电和电磁屏蔽的效果，具有极高的实用价值。作为优选，步骤1)所述改性BC凝胶海绵的制备方法包括以下制备步骤：a)将BC气凝胶置于8～12wt％的乙二胺的乙醇溶液中进行浸溶处理，其所用BC水凝胶与乙二胺的乙醇溶液的质量比为1：80～100，得到凝胶溶液；b)将吡咯和步骤2)所得的凝胶溶液以质量比1：15～20的比例混合，以60～100r/min的转速搅拌30～50min后再加入十二烷基硫酸钠和辅助发泡剂，所用十二烷基硫酸钠和辅助发泡剂的质量比为(9～9.5)：(0.5～1)，随后以800～1100r/min的转速搅拌至其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导电改性的细菌纤维素海绵的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下制备步骤：1)按照改性BC凝胶海绵100重量份，柔韧改性剂2.5～4重量份，主增强剂4～8重量份，辅助增强剂3～6重量份，硫化剂2.15～3.5重量份和辅助硫化剂0.35～0.55重量份的比例称取各组分进行配料；2)将主增强剂溶于适量的水中置于80～90℃条件下超声震荡36～48h，配制成4～6.5wt％的增强剂水溶液，加入辅助增强剂，置于65～75℃条件下超声震荡3～5h，得到混合溶液；3)将改性BC凝胶海绵浸渍于步骤2)所得的混合溶液中，置于85～90℃水浴中超声震荡12～18h，随后静置20～28h，取出浸渍后的细菌纤维素水凝胶块，以吸水纸吸去其表面溶液，再将其置于‑25～‑30℃条件下冷冻5～6h，置于1～4℃条件下解冻2～3.5h，置于15～20℃条件下解冻2～2.5h，此为一个循环，重复此循环4～6次，得到改性基体；4)将柔韧改性剂、硫化剂和辅助硫化剂溶于无水乙醇配制成合浓度为40～55wt％的乙醇溶液，并将步骤3)所制得的改性基体置于其中浸渍6～8h，再置于100～115℃条件下水热12～16h，冷却至20～25℃后用水洗涤表面残留物，先用无水乙醇浸渍进行溶剂置换，再用叔丁醇浸泡进行溶剂置换，最后对置换完成的复合醇凝胶进行冷冻干燥得到导电改性的细菌纤维素海绵。...

【技术特征摘要】
1.一种导电改性的细菌纤维素海绵的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下制备步骤：1)按照改性BC凝胶海绵100重量份，柔韧改性剂2.5～4重量份，主增强剂4～8重量份，辅助增强剂3～6重量份，硫化剂2.15～3.5重量份和辅助硫化剂0.35～0.55重量份的比例称取各组分进行配料；2)将主增强剂溶于适量的水中置于80～90℃条件下超声震荡36～48h，配制成4～6.5wt％的增强剂水溶液，加入辅助增强剂，置于65～75℃条件下超声震荡3～5h，得到混合溶液；3)将改性BC凝胶海绵浸渍于步骤2)所得的混合溶液中，置于85～90℃水浴中超声震荡12～18h，随后静置20～28h，取出浸渍后的细菌纤维素水凝胶块，以吸水纸吸去其表面溶液，再将其置于-25～-30℃条件下冷冻5～6h，置于1～4℃条件下解冻2～3.5h，置于15～20℃条件下解冻2～2.5h，此为一个循环，重复此循环4～6次，得到改性基体；4)将柔韧改性剂、硫化剂和辅助硫化剂溶于无水乙醇配制成合浓度为40～55wt％的乙醇溶液，并将步骤3)所制得的改性基体置于其中浸渍6～8h，再置于100～115℃条件下水热12～16h，冷却至20～25℃后用水洗涤表面残留物，先用无水乙醇浸渍进行溶剂置换，再用叔丁醇浸泡进行溶剂置换，最后对置换完成的复合醇凝胶进行冷冻干燥得到导电改性的细菌纤维素海绵。2.根据权利要求1所述的一种导电改性的细菌纤维素海绵的制备方法，其特征在于，步骤1)所述配料按照改性BC凝胶海绵100重量份，柔韧改性剂2.95～3.2重量份，主增强剂4.55～6.2重量份，辅助增强剂4.2～5.2重量份，硫化剂2.85～3.15重量份和辅助硫化剂0.45～0.5重量份的比例称取各组分。3.根据权利要求1所述的一种导电改性的细菌纤维素海绵的制备方法，其特征在于，步骤1)所述配料按照改性BC凝胶海绵10...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢伟，蔡盼盼，
申请(专利权)人：德清舒华泡沫座椅有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33