一种新型纳米纤维素基压力传感材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种新型纳米纤维素基复合压力传感材料及其制备方法，本发明专利技术的方法是由以下步骤制备而成：2，2，6，6‑四甲基哌啶氧化物(TEMPO)氧化法高压均质制备纳米纤维素(CNF)；预聚法合成水性聚氨酯(WPU)；物理共混法使WPU搭接在CNF内部纤维之间，再以化学沉积法使内部纤维表面负载氧化石墨烯(GO)；冷冻干燥制得复合气凝胶；气凝胶进行还原反应，再次冷冻干燥，制得还原氧化石墨烯(rGO)/WPU/CNF复合气凝胶。本发明专利技术以CNF为基本骨架，填充以WPU增加弹性，通过物理共混和化学氢键的协同作用将GO负载到纤维表面，可形成三维多孔轻质导电气凝胶，具有压力传感特征，该方法工艺简单，可应用于压力传感材料制备技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种新型纳米纤维素基压力传感材料及其制备方法
本专利技术属于功能性材料领域，涉及压力传感材料制备技术，尤其是一种新型纳米纤维素基压力传感材料及其制备方法。
技术介绍
随着社会的发展，具有微型化和智能化特征的压力传感器已经发展起来，可以用于生活的许多方面。压力传感器集成到电子设备中或附着在衣服和人体皮肤上，不仅可以检测人体运动和健康状况，例如微妙的肌肉、皮肤和由运动、呼吸、发声和心跳引起的脉搏运动等，还可以检测人体关节弯曲产生的大体形。此外，还可用于一些大型贵重精密仪器(尤其是军用及航天类)、电子设备运输过程中进行监测。压力传感器将在记录以及改善人们的生活条件中起到重要的应用。纳米纤维素是自然界中分布最广、含量最多的天然高分子化合物，其具有生物相容性好、价格低廉、制备工艺简单、可自然降解和再生、且适合于工业化的大批量生产等优点。利用纳米纤维素制备具有三维网络结构的纤维素基压力传感材料，用于制备压力传感器方面具有较大的应用价值。然而，单独采用纳米纤维素无法制备出具有性能优越的压力传感器。
技术实现思路
>本专利技术目的在于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型纳米纤维素基压力传感材料的制备方法，其特征在于：/n物理共混使水性聚氨酯搭接在纳米纤维素内部纤维之间，再以化学沉积法使内部纤维表面负载氧化石墨烯；冷冻干燥制得复合气凝胶；气凝胶进行还原反应，再次冷冻干燥，制得还原氧化石墨烯/水性聚氨酯/纳米纤维素复合气凝胶，具体步骤为：/n将纳米纤维素、水性聚氨酯与冻干保护剂物理共混得WPU/CNF水凝胶，加入超声分散好的氧化石墨烯溶液，在常温常压条件下进行物理交联共混制得GO/WPU/CNF水凝胶；/n将GO/WPU/CNF水凝胶经超声、离心消泡后置于酶标板中，采用真空冷冻干燥法制备GO/WPU/CNF气凝胶；/n将GO/WPU/CNF气凝胶置于...

【技术特征摘要】
1.一种新型纳米纤维素基压力传感材料的制备方法，其特征在于：
物理共混使水性聚氨酯搭接在纳米纤维素内部纤维之间，再以化学沉积法使内部纤维表面负载氧化石墨烯；冷冻干燥制得复合气凝胶；气凝胶进行还原反应，再次冷冻干燥，制得还原氧化石墨烯/水性聚氨酯/纳米纤维素复合气凝胶，具体步骤为：
将纳米纤维素、水性聚氨酯与冻干保护剂物理共混得WPU/CNF水凝胶，加入超声分散好的氧化石墨烯溶液，在常温常压条件下进行物理交联共混制得GO/WPU/CNF水凝胶；
将GO/WPU/CNF水凝胶经超声、离心消泡后置于酶标板中，采用真空冷冻干燥法制备GO/WPU/CNF气凝胶；
将GO/WPU/CNF气凝胶置于含有1％-5％抗坏血酸溶液中，在80℃水浴条件下，磁力搅拌将氧化石墨烯还原成还原氧化石墨烯，得到复合气凝胶，将还原后的复合气凝胶再次置于真空冷冻干燥制得制得rGO/WPU/CNF气凝胶。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：纳米纤维素的制备方法是
以TEMPO为催化剂，使用TEMPO/NaBr/NaClO氧化体系对针叶木漂白硫酸盐浆进行预处理，通过加入0.3-0.6mol/L的NaOH使混合液的pH值一直保持在10-11，待混合体系的pH值不再发生变化时，加入40-60mL无水乙醇终止反应，反应停止后使用真空抽滤机将所得产物洗涤至中性，配置成质量分数为1wt％-2wt％的浆料，经过超声处理后，在50-100MPa的压力条件下均质4-8次制得纳米纤维素。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的水性聚氨酯的制备方法是：
以聚己内酯多元醇与甲苯二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯为原料，在60-90℃下发生预聚反应1.5-2.5h，添加催化剂二月桂酸二丁基锡，生成预聚体；
将2，2-二羟甲基丙酸与1，4...

【专利技术属性】
技术研发人员：张正健，李静，朱亚萍，程楠，王斌斌，陈蕴智，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：天津;12