改性导电填料、光固化浆料和在制备柔性器件中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种改性导电填料、光固化浆料和在制备柔性器件中的应用，改性导电填料，所述改性导电填料由改性剂对导电填料进行改性制得，所述改性剂为具有端氨基的高分子聚合物分散剂，所述导电填料包括氧化石墨烯和羧基化碳纳米管。本发明专利技术的改性导电填料分散稳定性好，基于该导电填料制成的光固化浆料分散性好、稳定性高，适用于3D打印，固化后的制品具备柔性可拉伸，可自愈合，可导静电等特点，在柔性器件尤其是柔性电子器件、超级电容器柔性传感器中具备较好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
改性导电填料、光固化浆料和在制备柔性器件中的应用
本专利技术涉及光固化材料
，尤其是涉及一种改性导电填料、光固化浆料和在制备柔性器件中的应用。
技术介绍
3D打印不同于传统的设备工艺，具有较高的精度，不需要传统工艺所用到的模具即可成型。光固化3D打印是目前最成熟的3D打印技术之一，在高分辨率聚合物制品的制造中得到了广泛的应用。光敏树脂是光固化成型的重要组成部分，丙烯酰吗啉因其化学性质活泼，对皮肤的刺激性小，没有任何刺激性气味，被广泛用于医药，化工和生物等领域，具有广阔的发展前景。由于其疏水的碳链结构和亲水的吗啉基团，丙烯酰吗啉与低聚物、多功能丙烯酸酯及树脂均具有良好的相容性，可用作光敏树脂的改性剂和反应稀释剂。然而，目前的研究都集中在丙烯酰吗啉在光敏树脂单体中的应用，还未报道丙烯酰吗啉直接用作光敏树脂浆料。作为单官能团活性稀释剂，与大多数丙烯酸单体比较，丙烯酰吗啉在聚合过程中具有更快的固化速度。因此，对于透明的丙烯酰吗啉而言，严重的过固化现象会使打印的制品硬而脆，力学性能较差。此外，丙烯酰吗啉不具有导电性，在电学方面的应用和发展受到约束。碳材料，例如石墨烯和碳纳米管，虽然其具有卓越的电、热、机械性能，但是由于碳材料表面缺乏官能团，分子间存在范德华力作用，碳材料在溶液中难以分散，容易发生沉降，因而限制其应用。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种改性导电填料、光固化浆料和在制备柔性器件中的应用，该改性导电填料兼具导电性和优异的分散性，不容易沉降，利用该改性导电填料制得的光固化浆料适用于3D打印，打印过程中浆料不容易沉降，制得的光固化制品在柔性器件领域具有优异的应用前景。本专利技术所采取的技术方案是：本专利技术的第一方面，提供一种改性导电填料，所述改性导电填料由改性剂对导电填料进行改性制得，所述改性剂为具有端氨基的高分子聚合物分散剂，所述导电填料包括氧化石墨烯和羧基化碳纳米管。上述导电填料中的氧化石墨烯的来源可以是直接使用的氧化石墨烯；也可以是由氧化石墨经处理如超声剥离得到的氧化石墨烯，当来源为氧化石墨时，可以利用超声等处理手段在实现剥离的同时，使改性剂与剥离后产生的氧化石墨烯进行反应。上述改性的机理是利用改性剂的端氨基与氧化石墨烯和羧基化碳纳米管的羧基发生反应生成酰胺基团，从而将改性剂接枝在导电填料上，能够实现上述改性过程的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。根据本专利技术的一些实施例，所述改性剂为BYK分散剂。本申请中使用的BYK分散剂为现有的系列润湿分散剂，一些非限制性实例可以例举的有DISPERBYK-2152等。根据本专利技术的一些实施例，所述改性剂：所述导电填料的质量比≥2。进一步根据本专利技术的一些实施例，所述改性剂：所述导电填料的质量比为(2～8)：1。本专利技术的第二方面，提供一种改性导电填料的制备方法，包括以下步骤：取改性剂，加入溶剂中制得改性溶液，所述改性剂为具有端氨基的高分子聚合物分散剂；在所述改性溶液中加入包括氧化石墨和羧基化碳纳米管的导电填料，超声搅拌反应，制得改性导电填料。该制备方法简单，仅通过超声即可实现改性剂在导电填料上的接枝。本专利技术的第三方面，提供一种光固化浆料，按重量计，由助剂和90wt％～99wt％单体组成，所述助剂包括0.25wt％～2wt％光引发剂和0.1wt％～8wt％上述的改性导电填料，所述单体为丙烯酰吗啉，上述质量百分比均是以光固化浆料的重量计。光固化浆料中加入主体树脂后容易变得硬、脆，并且主体树脂粘度高，打印过程中粉末不容易分散，本专利技术的方案是为了针对制备柔性材料所做出的设计，不加主体树脂，使用改性剂对导电填料进行改性后的改性导电填料兼具导电性和分散性，能够使得打印过程中粉末不容易沉降。本专利技术的第四方面，提供上述的光固化浆料的制备方法，包括以下步骤：取改性剂，加入溶剂中制得改性溶液，在所述改性溶液中加入包括氧化石墨和羧基化碳纳米管的导电填料，超声搅拌反应，制得改性导电填料；在所述改性导电填料中加入丙烯酰吗啉和光引发剂，搅拌得到光固化浆料。上述步骤中，加入的氧化石墨经超声剥离后得到氧化石墨烯，超声的作用一方面是进行剥离，另一方面是实现改性剂的端氨基与剥离后的氧化石墨烯进行反应，制备方法简单，只需要超声即可实现改性。本专利技术的第五方面，提供一种光固化制品，由上述的光固化浆料经光固化制得。根据本专利技术的一些实施例，所述光固化制品为3D打印光固化制品。本专利技术的第六方面，提供上述的光固化浆料或上述的光固化制品在制备柔性器件中的应用。本专利技术的第七方面，提供一种柔性器件，包括上述的光固化制品。根据本专利技术的一些实施例，所述柔性器件为柔性电子器件、超级电容器柔性传感器中的任一种。本专利技术实施例的有益效果是：本专利技术实施例提供了一种改性导电填料，利用聚合物分散剂中的端氨基与氧化石墨烯和羧基化碳纳米管中的羧基发生反应，生成酰胺基团，此外利用聚合物分散剂中的端氨基与氧化石墨烯的羟基发生氢键作用，使得聚合物分散剂接枝在氧化石墨烯和羧基化碳纳米管上，接枝后的聚合物分散剂一方面能够阻止氧化石墨烯和羧基化碳纳米管之间的团聚，从而起到减缓导电填料在后续形成的光固化浆料中的沉降，另一方面聚合物分散剂能够与丙烯酰吗啉单体相似相溶，从而使得接枝有聚合物分散剂的导电填料在丙烯酰吗啉单体中具有优异的分散稳定性，本专利技术实施例通过使用具有端氨基的分散剂对导电填料进行氨基接枝改性，能够提高制得的改性导电填料的分散稳定性，可以改善导电填料与单体之间的界面兼容性，从而使得基于该改性导电填料与单体混合制成的光固化浆料粘度低、分散性好、稳定性高，适用于3D打印。固化后的制品具备柔性可拉伸，可自愈合，可导静电等特点，在柔性器件尤其是柔性电子器件、超级电容器柔性传感器中具备较好的应用前景。附图说明图1为效果实施例1中实施例1～3和对比例1中的光固化浆料的分散稳定性结果图；图2为效果实施例2中实施例1和对比例2的光固化制品的打印性能和柔韧性能的结果图；图3为效果实施例2中实施例1的光固化制品的拉伸结果图；图4为效果实施例2中实施例1的光固化制品切断和愈合的(a)激光共聚焦显微镜图片和(b)自愈合机理图；图5为效果实施例2中对比例2和实施例1的光固化制品静电耗散测试结果图。具体实施方式以下将结合实施例对本专利技术的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本专利技术的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。以下实施例中使用的BYK分散剂为DISPERBYK-2152，购自德国毕克化学公司；氧化石墨型号为SE2430W，购自常州第六元素材料科技股份有限公司；羧基化碳纳米管型号为HQNANO-CNTs-008-2C，购自苏州恒球科技(中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性导电填料，其特征在于，所述改性导电填料由改性剂对导电填料进行改性制得，所述改性剂为具有端氨基的高分子聚合物分散剂，所述导电填料包括氧化石墨烯和羧基化碳纳米管。/n

【技术特征摘要】
1.一种改性导电填料，其特征在于，所述改性导电填料由改性剂对导电填料进行改性制得，所述改性剂为具有端氨基的高分子聚合物分散剂，所述导电填料包括氧化石墨烯和羧基化碳纳米管。


2.根据权利要求1所述的改性导电填料，其特征在于，所述改性剂为BYK分散剂。


3.根据权利要求1或2所述的改性导电填料，其特征在于，所述改性剂：所述导电填料的质量比≥2。


4.一种制备权利要求1至3任一项所述的改性导电填料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
取改性剂，加入溶剂中制得改性溶液，所述改性剂为具有端氨基的高分子聚合物分散剂；
在所述改性溶液中加入包括氧化石墨和羧基化碳纳米管的导电填料，超声搅拌反应，制得改性导电填料。


5.一种光固化浆料，其特征在于，按重量计，由助剂和90wt％～99wt％单体组成，其中，所述助剂包括0.25wt％～2wt％光引发剂和0.1wt％～8wt％权利要求1至3任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：白家鸣，郭彬彬，孙进兴，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44