一种硅胶与水性聚氨酯复合型仿生皮肤材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于仿生皮肤材料制备技术领域，具体提供一种硅胶与水性聚氨酯复合型仿生皮肤材料及其制备方法。该材料是由水性聚氨酯合成革样、人体硅胶及导电纤维布基复合制备而来。表皮水性聚氨酯材料赋予材料婴儿皮肤触感；中间硅胶材料充当肌肉层，保证材料整体具有软弹的肉感；最下层的导电纤维布不仅能够充当加热系统，同时其可以作为导线提供皮肤与机器人核心控制机构的联动。这种工艺不仅能够解决硅胶表面能低而不易胶合的难题，同时保留硅胶软弹肉感，并赋予其婴儿皮肤触感。该材料具有婴儿皮肤触感，强度高，耐久性好等优点，因此柔性机器人皮肤材料将在人工皮肤、软体机器人、可穿戴设备、软体玩具及假肢表皮等领域具有广阔的应用前景。应用前景。应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种硅胶与水性聚氨酯复合型仿生皮肤材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于仿生皮肤材料制备
，具体涉及一种硅胶与水性聚氨酯复合型仿生皮肤材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]机器人皮肤，是专为机械组成的机器人研制的皮肤样结构，实际上是一套可检测空气压力的“皮肤模组”，有了这套皮肤，机器人在抓取一些易碎的物体时不会造成任何损坏。
[0003]硅胶在可穿戴设备、陪伴型机器人及软体玩具等领域应用非常广泛，但是其手感生涩，亲肤感不佳；硅胶表面能低，存在不易在其表面粘接其他配饰的缺点。因此开发亲肤感较好且表面易处理的柔性机器人材料需求越来越高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的之一是提供一种硅胶与水性聚氨酯复合型仿生皮肤材料的制备方法，该方法通过多层复合工艺制备柔性机器人皮肤材料，该材料具有婴儿般皮肤触感，其表面水性聚氨酯合成革样易进行表面处理；同时保留硅胶材料软弹肉感效果；并且复合上一层导电纤维基布，其不仅能够充当加热系统，同时其可以作为导线提供皮肤与机器人核心控制机构的联动。该材料将是可穿戴设备、陪伴型机器人及软体玩具首选外层躯干材料。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种硅胶与水性聚氨酯复合型仿生皮肤材料的制备方法，包括如下步骤：
[0006]S1、将厚度0.5
‑
1cm的水性聚氨酯合成革平铺；
[0007]S2、将人体硅胶的A料和B料搅拌后在70
‑
80℃温度下熟化至粘度为5000/>‑
8000cps，然后涂覆在水性聚氨酯合成革上，涂覆厚度为1
‑
3cm，形成邵氏硬度为0
‑
5度的硅胶层；
[0008]S3、采用100
‑
1000pa的压力在硅胶层上压合一层厚度1
‑
3mm的导电纤维基布，然后整体置于60
‑
80℃下熟化8
‑
14h，得到成型的复合柔性材料；
[0009]S4、在复合柔性材料的表面喷涂含硅表处剂，然后在100
‑
120℃温度下烘干即可制得硅胶与水性聚氨酯复合型仿生皮肤材料。
[0010]作为硅胶与水性聚氨酯复合型仿生皮肤材料的制备方法进一步的改进：
[0011]优选的，所述水性聚氨酯合成革中水性聚氨酯树脂的发泡倍率为2
‑
4倍，拉伸强度为20
‑
40MPa，模量为0.8
‑
1.5MPa，断裂伸长率为500％
‑
900％。
[0012]优选的，所述水性聚氨酯合成革中的水性聚氨酯树脂为易发泡水性聚氨酯树脂或者水性聚氨酯面料树脂。
[0013]优选的，所述水性聚氨酯树脂为合肥科天水性科技有限责任公司生产的型号KT650、KT750、KT621树脂中的一种。
[0014]优选的，所述水性聚氨酯合成革的制备方法如下：将水性聚氨酯树脂发泡至倍率为2
‑
4，然后涂覆到四面弹布料上，再置于70
‑
90℃的温度下烘干成型，即可得到水性聚氨酯
合成革。
[0015]优选的，所述人体硅胶为美国Smooth
‑
On,Inc公司生产的型号EcoflexTM 00
‑
30、EcoflexTM 00
‑
10、EcoflexTM 5、EcoflexTM GEL产品中的一种。
[0016]优选的，所述导电纤维基布由氨纶、锦纶和银纤维混纺制得，共混质量比为6:3:1。
[0017]优选的，所述导电纤维基布为东莞市奋达光电有限公司生产的型号为FD
‑
YXW
‑
105LT产品。
[0018]优选的，所述含硅表处剂为斯塔尔科技(中国)有限公司生产的型号为T026产品。
[0019]本专利技术的目的之二是提供一种上述制备方法制得的硅胶与水性聚氨酯复合型仿生皮肤材料。
[0020]本专利技术相比现有技术的有益效果在于：
[0021]1)本专利技术的硅胶与水性聚氨酯复合型仿生皮肤材料是由水性聚氨酯合成革样、人体硅胶及导电纤维布基复合制备而来。水性聚氨酯合成革样是通过发泡工艺制备而来的革样，该材料质地柔软，亲肤感较好，因此充当柔性机器人皮肤的表皮；人体硅胶材料的邵氏硬度为0度，该材料软而弹，可以充当柔性机器人皮肤的肉层；导电纤维布是一种锦纶、氨纶和银纤维混纺而来的布基，该材料可以作为柔性机器人皮肤的皮下组织，它不仅能够提供加热功能，同时其可以作为导线提供皮肤与机器人核心控制机构的联动。经过含硅表处剂处理后的水性聚氨酯合成革样亲肤感非常好，其赋予柔性机器人皮肤材料婴儿皮肤触感；直接用胶水将硅胶和水性聚氨酯粘合，但是胶水变硬后会非常影响手感，失去硅胶软弹手感。本专利直接把液体硅胶倒入水性聚氨酯基布上，然后慢慢成型，不需要额外通过胶水粘合，这种工艺对整体成型材料手感基本没有影响；硅胶材料手感偏涩、生硬，将水性聚氨酯作为表层，不仅能够提供真实肤感，且提高材料表面能。
[0022]2)本专利技术的硅胶与水性聚氨酯复合型仿生皮肤材料由多层复合工艺制备，不仅能够解决硅胶表面能低而不易胶合的难题，同时保留硅胶软弹肉感，并赋予其婴儿皮肤触感，具有强度高，耐久性好等优点，在人工皮肤、软体机器人、可穿戴设备、软体玩具及假肢表皮等领域具有广阔的应用前景。
附图说明
[0023]图1是实施例制得的传统硅胶制品和实施例2制得的硅胶与水性聚氨酯复合型皮肤材料接触角测试图。
具体实施方式
[0024]下面结合具体实施例进一步阐述本专利技术，应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的保护范围。
[0025]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。
[0026]下述实施例中所使用原料的生产厂家和型号如下：
[0027]水性聚氨酯合成革中的水性聚氨酯为合肥科天水性科技有限责任公司生产的型
号的KT650树脂；
[0028]人体硅胶为美国smooth on公司生产的EcoflexTM GEL，分为A料和B料；
[0029]导电纤维基布为东莞市奋达光电有限公司生产的型号为FD
‑
YXW
‑
105LT产品。
[0030]实施例1
[0031]本实施例提供一种传统硅胶制品的制备方法，包括如下步骤：
[0032]分别称取100g人体硅胶(型号为美国smooth on公司生产的EcoflexTM GEL)A料和B料，A料为硅胶液体，B料为固化剂，500ml量杯中充分混合搅拌5
‑
10分钟，然本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅胶与水性聚氨酯复合型仿生皮肤材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将厚度0.5
‑
1cm的水性聚氨酯合成革平铺；S2、将人体硅胶的A料和B料搅拌后在70
‑
80℃温度下熟化至粘度为5000
‑
8000cps，然后涂覆在水性聚氨酯合成革上，涂覆厚度为1
‑
3cm，形成邵氏硬度为0
‑
5度的硅胶层；S3、采用100
‑
1000pa的压力在硅胶层上压合一层厚度1
‑
3mm的导电纤维基布，然后整体置于60
‑
80℃下熟化8
‑
14h，得到成型的复合柔性材料；S4、在复合柔性材料的表面喷涂含硅表处剂，然后在100
‑
120℃温度下烘干即可制得硅胶与水性聚氨酯复合型仿生皮肤材料。2.根据权利要求1所述的硅胶与水性聚氨酯复合型仿生皮肤材料的制备方法，其特征在于，所述水性聚氨酯合成革中水性聚氨酯树脂的发泡倍率为2
‑
4倍，拉伸强度为20
‑
40MPa，模量为0.8
‑
1.5MPa，断裂伸长率为500％
‑
900％。3.根据权利要求1或2所述的硅胶与水性聚氨酯复合型仿生皮肤材料的制备方法，其特征在于，所述水性聚氨酯合成革中的水性聚氨酯树脂为易发泡水性聚氨酯树脂或者水性聚氨酯面料树脂。4.根据权利要求3所述的硅胶与水性聚氨...

【专利技术属性】
技术研发人员：李维虎，王启东，许畅，钦洋，刘雨婷，戴家兵，
申请(专利权)人：合肥柔性科天机器人材料有限公司，
类型：发明
国别省市：