一种耐洗涤的柔性导电材料及制备方法技术

本发明专利技术涉及电子材料技术领域，具体而言，涉及一种耐洗涤的柔性导电材料及制备方法，按重量百分比计，其原料组分包括：30~90wt%的导电颗粒、5

【技术实现步骤摘要】
一种耐洗涤的柔性导电材料及制备方法


[0001]本专利技术涉及电子材料
，具体而言，涉及一种耐洗涤的柔性导电材料及制备方法。

技术介绍

[0002]随着社会的进步和科技的发展，健康监控和医疗设备的小型化、移动化和智能化成为趋势。其中与人体健康密切相关的心电监控、肌电测量和反馈、脑电测量等设备的智能化和可穿戴化受到越来越多的关注。然而，无论是临床医疗中广泛使用的Ag/AgCl电极、金属夹具电极、吸盘式电极和水凝胶电极贴片，还是保健领域使用的导电橡胶和导电纱线织物，在实现设备可穿戴化上都有着很多难以克服的问题。
[0003]对Ag/AgCl电极和金属夹具电极，在使用过程中一般会配以一次性导电膏或导电液用于降低和人体皮肤的接触电阻，以获得准确可靠的电信号。然而因为体积难以缩小和导电膏或导电液的不适感，很难实现电子设备的可穿戴应用。吸盘式电极由于真空空腔的设计，也难以实现体积的进一步缩小。导电橡胶为了保持材料的弹性，一般本体电阻过高，同时由于和人体皮肤亲和性不佳，因而产生较高的界面电阻，最终影响电信号采集的准确性和稳定性。导电纱线织物和水凝胶电极是目前被认为最有可能在柔性电子和可穿戴织物上采用的两种材料。然而导电纱线织物存在接触电阻过高和复杂电路裁减成本高的问题，而水凝胶贴片电极存在多次使用后粘性和导电性大幅下降和长期佩带刺激皮肤的问题，都使得它们在真正实现电路电极柔性化和可穿戴上受到不小的限制。近几年随着远程健康监控概念的普及，加上近期新冠病毒肆虐，使得的人们对自身健康更加关注，对拥有可以进行远程健康监控和医疗诊断上的可穿戴柔性电子产品的需求更加迫切。由此出现了将传统电路电极和服装面料进行整合，赋予传统织物更多的功能性的探索和相应的产品开发。
[0004]柔性导电材料因其具有的可拉伸、可弯折的特性被认为是柔性电子产品及可穿戴衣物的关键核心材料。主要用于制造柔性电路和柔性电极，承担接受电信号和传导电信号的作用。已有一些关于新型柔性导电材料用于柔性可穿戴电子的相关报道。中国专利申请201510011794.6报道一种刺绣绒毛柔性心电电极的制备方法。中国专利申请201510168806.6报道了利用石墨烯制备的柔性电极。中国专利申请201510836535.7报道了基于纳米金属线和碳纳米管的柔性可穿戴干电极的制备方法。然而现有这些报道中，仍未能有效的给出导电材料的重复拉伸和多次机洗洗涤后的导电性能变化，并给出可用于柔性可穿戴电子应用的导电材料的电阻阈值。同时也未提及纳米材料使用过程中可能析出并进入人体的风险。
[0005]为解决以上的问题，我们提出了一种新型耐受多次洗涤的柔性导电材料。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种耐洗涤的柔性导电材料及制备方法。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0008]一种耐洗涤的柔性导电材料，按重量百分比计，其原料组分包括：30～90wt％的导电颗粒、5
‑
70wt％的弹性体基体、0.1
‑
5wt％的添加剂；所述导电颗粒、所述弹性体基体和所述添加剂的重量总和为100％；
[0009]其中，所述导电颗粒为Au、Ag、Ni、Cu、Al、Zn、Sn、Ti、Bi、Pb、W、In、Ga中一种或多种合金的导电颗粒；或所述导电颗粒为碳粉、石墨粉、石墨烯粉体、纳米石墨片、碳纤维粉中的一种或多种碳粉复合粉体
[0010]所述弹性体基体包括至少两种具有不同氟含量的含有偏氟二烯的含氟弹性体，不同种所述含氟弹性体使用交联剂进行交联。
[0011]优选地，所述Ag颗粒为片状银粉，堆积密度不小于3.0g/cm3且比表面积不大于2.0m3/g，D50/D10>1.8且D90/D10>4。
[0012]优选地，所述Ag颗粒D50在1
‑
10μm；更优选的在1.5
‑
8μm；最优选的在2
‑
7μm。
[0013]优选地，所述Ag颗粒表面含有化学涂层，所述化学涂层的化合物选自油酸，棕榈酸、硬脂酸、油酸钠、硬脂酸钠中的一种或多种组合。
[0014]优选地，按重量百分比计，35～85wt％或45
‑
80wt％的所述导电颗粒分散于所述弹性体基体中。
[0015]优选地，所述弹性体基体还包括：按重量百分比计为0.1～10wt％的丙烯酸弹性体、聚氨酯改性丙烯酸弹性体、有机硅改性丙烯酸弹性体、乙烯
‑
甲基丙烯酸共聚弹性体、乙烯
‑
丙烯酸甲酯共聚弹性体、乙烯
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醋酸乙烯共聚弹性体中的一种或多种组合。
[0016]优选地，所述含氟弹性体为含氟量为63
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71％，更进一步所述含氟弹性体可以选自含氟量为63
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67％的氟弹性体、含氟量为66
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68％的氟弹性体、含氟量为67
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71％的氟弹性体中的一种或多种组合。
[0017]优选地，所述两种具有不同氟含量的含有偏氟二烯的含氟弹性体的比例范围在1：20到20：1；更优选的比例范围在1：10到10：1；最优选的比例范围在1：6到6：1
[0018]优选地，所述交联剂为双酚化合物、二氨基化合物、氨基酚化合物、氨基
‑
硅氧烷化合物、氨基
‑
硅烷、苯酚硅烷、过氧化物中的一种或多种组合。
[0019]优选地，所述添加剂为交联剂、助交联剂、偶联剂、催化剂、抗氧剂、助粘结剂、脱泡剂、润湿剂、阻燃剂、调粘剂、填充剂、分散剂、表面活性剂中的一种或多种组合。
[0020]与传统的柔性导电材料相比，本专利技术所述的柔性导电材料利用不同氟含量的氟弹性体形成微分相结构，导电颗粒在其中一相中选择性分布，提高了导电材料的导电性。微分相结构在拉伸过程和洗涤过程中更有利于释放材料收拉伸和挤压所累及的残余应力，使所述的柔性导电材料具有十分优异的耐受反复拉伸和多次机洗洗涤的性能。
[0021]更进一步，本专利技术还提供上述耐洗涤的柔性导电材料的制备方法：
[0022]在常温下，将上述的弹性体基体和合适的溶剂如甲基异丁基酮搅拌至混合均匀。
[0023]然后再依次加入导电颗粒和添加剂继续搅拌至得到均匀的流体混合物。
[0024]取出混合物并用三辊轧机对所得到的流体混合物进行反复研磨以进一步使各成分均匀分散，然后将研磨过的液体混合物收集并盛放在可以封闭的容器内。
[0025]用印刷、点胶或者涂布的方式将上述收集的液体混合物按需求涂覆在指定基材如塑料薄膜上，放置在烘箱中并于110
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150度烘烤10
‑
20分钟后，即得到本专利技术所述的柔性导
电材料。
[0026]本专利技术所述的柔性导电材料制备方法设备简单易得、制备工艺成熟、制备过程中几乎没有粉尘特别是纳米颗粒扩散的风险，具有效率高、成本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐洗涤的柔性导电材料，其特征在于，按重量百分比计，其原料组分包括：30~90wt%的导电颗粒、5
‑
70wt%的弹性体基体、0.1
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5wt%的添加剂；所述导电颗粒、所述弹性体基体和所述添加剂的重量总和为100%；其中，所述导电颗粒为Au、Ag、Ni、Cu、Al、Zn、Sn、Ti、Bi、Pb、W、In、Ga中一种或多种合金的导电颗粒；或所述导电颗粒为碳粉、石墨粉、石墨烯粉体、纳米石墨片、碳纤维粉中的一种或多种碳粉复合粉体所述弹性体基体包括至少两种具有不同氟含量的含有偏氟二烯的含氟弹性体，不同种所述含氟弹性体使用交联剂进行交联。2.根据权利要求1所述的一种耐洗涤的柔性导电材料，其特征在于，所述Ag颗粒为片状银粉，堆积密度不小于3.0g/cm3且比表面积不大于2.0 m3/g， D50/D10 >1.8且D90/D10>4。3.根据权利要求2所述的一种耐洗涤的柔性导电材料，其特征在于，所述Ag颗粒D50在1
‑
10μm。4.根据权利要求2所述的一种耐洗涤的柔性导电材料，其特征在于，所述Ag颗粒表面含有化学涂层，所述化学涂层的化合物选自油酸，棕榈酸、硬脂酸、油酸钠、硬脂酸钠中的一种或多种组合。5.根据权利要求1所述的一种耐洗涤的柔性导电材料，其特征在于，按重量百分比计，35~85wt%或45
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80wt%的所述导电颗粒分散于所述弹性体基体中。6.根据权利要求1所述的一种耐洗涤的柔性导电材料，其特征在于，所述弹性体基体还包括：按重量百分比计为0.1~10wt%的丙烯酸弹性体、聚氨酯改性丙烯酸弹性体、有机硅改性丙烯酸弹性体、乙烯
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【专利技术属性】
技术研发人员：李肖丽，相飞，
申请(专利权)人：成都科威尔博新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：