一种双金属氧化物/可生物降解导电薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于导电薄膜制备技术领域，涉及一种双金属氧化物/可生物降解导电薄膜的制备方法，将双金属氧化物加入功能质子酸溶液中，搅拌成均匀的混合液A；在冰浴的条件下，向混合液A中滴加导电聚合物单体，搅拌形成均匀的混合液B；向混合液B中滴加氧化剂水溶液，搅拌聚合，过滤洗涤干燥后，得到复合材料；将复合材料与可生物降解材料熔融共混，得到高导电性的可生物降解导电薄膜；解决了现有导电薄膜导电性能不够高且不可降解的问题。不够高且不可降解的问题。不够高且不可降解的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种双金属氧化物/可生物降解导电薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于导电薄膜制备
，具体涉一种双金属氧化物/可生物降解导电薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着物联网时代的到来，近年来，由于电子产品更新换代周期短以及人类的过度消费使得淘汰下的电子产品成为了废弃物，造成了严重的电子垃圾污染，到目前为止，大多数电子垃圾都是通过掩埋和焚化处理，但是这两种的处理方式会导致电子垃圾的有毒有害成分直接进入土壤、水源和空气，最终导致严重环境污染，因此，开发可生物降解和可回收的电子产品已成为了热门话题。传统的导电薄膜通常采用沉积技术，将导电薄膜沉积在ITO玻璃上，但玻璃刚性强易碎、工艺复杂、价格昂贵等缺点限制了其应用，也有用无机粒子填充导电聚合物来制备导电薄膜，但导电聚合物由于导电率不高以及后期处理，稳定性差等问题限制了其应用，同时，这些导电薄膜不能被自然降解，导致后期处理成本较高，因此，若将常规的不可降解的衬底材料(例石油基塑料)替换为可生物降解的材料，则电子垃圾问题将得到极大缓解。
[0003]现今，由于许多天然聚合物材料(例如纤维素、甲壳素等)具有良好的可生物可降解性、轻质和柔韧性等优势，被广泛的用于作各种光电器件的衬底材料，但这些天然的可生物降解材料具有机械性能差、耐热性差等缺点，极大的阻碍了在电子产品中的应用；导电聚合物具有良好的机械性能、耐热性、成本低廉、化学稳定性好、合成简单等特点，成为了广大研究者研究的对象，但导电聚合物本身并不具有导电性且加工性差，大多数的学者用酸性较高的无机酸进行掺杂，但小分子无机酸掺杂虽然有较高的导电率，但由于其高温下易挥发导致脱杂使得导电率下降，且由于分子链的刚性和链间极性的相互作用，使得制备的导电聚合物的溶解性极低，加工性能差，无法与可生物降解材料更好的混合。
[0004]综上，目前制备的导电薄膜导电性不够高且不可降解的特点，造成了严重的环境污染，无法大规模应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种双金属氧化物/可生物降解导电薄膜及其制备方法，解决了现有导电薄膜导电性能不够高且不可降解的问题。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0007]本专利技术公开了一种双金属氧化物/可生物降解导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0008]1)将双金属氧化物加入功能质子酸溶液中，搅拌成均匀的混合液A；
[0009]其中，功能质子酸为有机酸、或无机酸和有机酸的共混物；
[0010]2)在冰浴的条件下，向混合液A中滴加导电聚合物单体，搅拌形成均匀的混合液B；
[0011]其中，双金属氧化物与导电聚合物单体的固液比为(0.2
‑
0.6)g：(1
‑
5)mL；
[0012]3)向混合液B中滴加氧化剂水溶液，搅拌聚合，过滤洗涤干燥后，得到复合材料；
[0013]4)将复合材料与可生物降解材料熔融共混，得到高导电性的可生物降解导电薄膜；
[0014]其中，添加的复合材料的质量是可生物降解材料质量的1％～9％。
[0015]进一步，双金属氧化物、功能质子酸溶液、氧化剂水溶液的固液比为(0.2
‑
0.6)g：(50
‑
100)mL：(50
‑
100)mL。
[0016]进一步，步骤1)中，双金属氧化物为铁酸镍、钨酸锌、锰酸锌或锰酸钴。
[0017]进一步，步骤1)中，无机酸为浓盐酸或浓硫酸；
[0018]有机酸为苯磺酸、十二烷基苯磺酸、十二烷基硫酸、对甲苯磺酸或樟脑磺酸木质素磺酸。
[0019]进一步，步骤1)中，功能质子酸溶液的浓度为0.2
‑
1.0mol/L；
[0020]步骤3)中，氧化剂水溶液的浓度为0.3
ꢀ‑
1.0mol/L。
[0021]进一步，步骤2)中，导电聚合物单体为苯胺或吡咯。
[0022]进一步，步骤3)中，氧化剂为重铬酸钾、过硫酸铵或三氯化铁。
[0023]进一步，步骤3)中，氧化剂水溶液在30
‑
60min之内滴加完毕，搅拌聚合反应4
‑
10h。
[0024]进一步，步骤4)中，可生物降解材料为PBS基可生物降解材料、PLA基可生物降解材料其中的一种或两种共混物。
[0025]本专利技术还公开了所述制备方法制备得到的双金属氧化物/可生物降解导电薄膜。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0027]本专利技术提供的一种双金属氧化物/可生物降解导电薄膜的制备方法，主要以双金属氧化物、导电聚合物、可生物降解材料等为主要原料，双金属氧化物是一种新型的复合材料，具有良好的机械性能、热稳定性、导电性好等特点，且同时兼具两种金属的性能，具有良好的稳定性能、机械性能与导电性能；可生物降解材料可以自然的分解成二氧化碳和水，是安全可靠的环境友好型材料；这种制备方法制备的复合材料的具有导电性强、机械性能好，良好的环境稳定性等特点，可以在确保导电薄膜具良好导电性的同时可以具有可生物降解性；
[0028]用双金属氧化物作为导电填料，通过原位聚合的方法，使其更好的分散在导电聚合物中得到复合材料，再将复合材料与可生物降解材料熔融共混制备导电薄膜，该复合材料可以替代不可降解的导电材料，具有良好的环境友好性。其中双金属氧化物由两种不同的金属组成的金属氧化物材料，具有较为复杂的层次结构，不仅支持提高内在的物理化学性质，还可以整合两种金属之间的协同效应，进一步提高电化学性能；
[0029]双金属氧化物在混酸溶液中与导电聚合物单体原位聚合形成双金属掺杂的导电聚合物材料，有机酸的对阴离子不仅提供反应所需要的酸度，同时以掺杂剂的形式协同无机酸进入导电聚合物的骨架上，使导电聚合物以伸展链构象存在，降低了导电聚合物分子间的相互作用力，有利于电荷离域化，从而使其具有较高的溶解性和电导率，同时双金属离子通过范德华力与导电聚合物主链松散结合并迁移，离子的这种迁移率促进了局部位置之间的电荷跳跃，从而降低电阻并且增加了电导率；
[0030]本专利技术还使用功能质子酸掺杂导电聚合物，可以改善导电聚合物的加工性能，提高导电聚合物导电性的同时提高溶解性，使得本征态不导电的聚合物导电，本专利技术用有机
酸或无机酸与有机酸混合掺杂导电聚合物，既改善了导电聚合物的溶解性也提高了导电率以及稳定性，主要是因为大分子酸具有表面活化的作用，可以充当表面活性剂，掺杂到聚合物当中可以提高其溶解性，再者，由于有机酸的对阴离子比无机酸对阴离子体积大，其作为平衡正负电荷的对阴离子进入导电聚合物分子主链后，同时以掺杂剂的形式协同无机酸进入导电聚合物的骨架，会使聚合物的链更加伸展，形成更大的链间距，降低聚合物链间的相互作用，使聚合物分子内及分子间的构象更有利于分子链上电荷的离域化，有利于其电导率的提高。
附图说明
[0031]图1为本专利技术一种双金属氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双金属氧化物/可生物降解导电薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将双金属氧化物加入功能质子酸溶液中，搅拌成均匀的混合液A；其中，功能质子酸为有机酸、或无机酸和有机酸的共混物；2)在冰浴的条件下，向混合液A中滴加导电聚合物单体，搅拌形成均匀的混合液B；其中，双金属氧化物与导电聚合物单体的固液比为(0.2
‑
0.6)g：(1
‑
5)mL；3)向混合液B中滴加氧化剂水溶液，搅拌聚合，过滤洗涤干燥后，得到复合材料；4)将复合材料与可生物降解材料熔融共混，得到高导电性的可生物降解导电薄膜；其中，添加的复合材料的质量是可生物降解材料质量的1％～9％。2.根据权利要求1所述的一种双金属氧化物/可生物降解导电薄膜的制备方法，其特征在于，双金属氧化物、功能质子酸溶液、氧化剂水溶液的固液比为(0.2
‑
0.6)g：(50
‑
100)mL：(50
‑
100)mL。3.根据权利要求1所述的一种双金属氧化物/可生物降解导电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，双金属氧化物为铁酸镍、钨酸锌、锰酸锌或锰酸钴。4.根据权利要求1所述的一种双金属氧化物/可生物降解导电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，无机...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋洁，余双，李一丹，王有乾，惠宝利，赖小娟，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：