【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机硅材料制备，具体的涉及一种具有应变电阻效应的炭黑/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备方法。
技术介绍
1、近年来，随着可穿戴柔性传感器的不断发展，基于聚二甲基硅氧烷(pdms)的可穿戴柔性传感器得到广泛关注。pdms不仅化学性质稳定、热稳定性强、透明性和生物相容性好，还可通过表面改性和整体特性定制实现不同功能，这使得其成为了可穿戴柔性传感器基底材料的最佳选择。为了使pdms应用于多种智能应用，集成优越的导电性和信号传输是必要的。应变电阻效应是指材料在外力作用下产生形变引起电阻值的改变，并且电阻值可被检测，具有灵敏性和可视化的特点。然而，大多数基于pdms的传感材料，存在导电性弱、灵敏度低、稳定性差的问题。
2、专利cn116178780a中公开了一种碳材料掺杂聚二甲基硅氧烷的柔性多孔应变传染器的制备方法，s1：将聚二甲基硅氧烷预聚物和分散剂二甲苯进行充分且均匀的混合，得到聚二甲基硅氧烷预聚物的分散液1；s2：称取碳纳米管和炭黑，置入烧杯中并加入二甲苯进行磁力搅拌，使之混合均匀，得到双组分碳材料分散液2；s3：将s1、s2中的分散液1和分散液2混合在一起，加入预聚物与固化剂，使用磁力搅拌和超声分散的方法，将聚二甲基硅氧烷基体与双组分碳材料均匀混合得到分散液3；s4：取一定量的氯化钠颗粒，使用研钵充分研磨并用筛网筛选出小粒径的氯化钠颗粒备用；s5：将充分混合均匀后的分散液3倒入聚四氟乙烯模具中，放入真空干燥皿进行脱气处理，除去其中的气泡，再把筛选好的氯化钠颗粒均匀的撒在混合液体表面，使用聚四氟乙烯平板压平，抖
3、专利cn102732039a中公开了一种基于石墨烯的柔性触觉传感器压力敏感材料，按重量份的原料组成为：液态有机硅：100份；石墨烯：1-3份；炭黑：3-5份；分散剂：10份。所述的柔性触觉传感器压力敏感材料是按如下步骤进行：a、在常温、常压下，将石墨烯、炭黑与分散剂超声分散30-40分钟得分散溶液；b、从将单组分室温固化液态硅橡胶rtv gd40添加到步骤a的分散溶液中，超声分散25分钟再机械搅拌25分钟得混合溶液；所得混合溶液在室温下固化成型；或为：a、在常温、常压下，将石墨烯、炭黑与分散剂超声分散30-40分钟得分散溶液；将双组份聚二甲基硅氧烷pdmsdc-184中的a剂添加到分散溶液中，超声分散25分钟再机械搅拌25分钟，得混合液a；c、向所述混合液a中添加双组份聚二甲基硅氧烷pdmsdc-184中的b剂，经超声分散25分钟再机械搅拌25分钟得混合溶液b；所得混合溶液b在室温下固化成型。上述专利中采用的石墨烯价格昂贵，成本较高，且制备的压力敏感材料拉伸性能较差。
4、专利cn 108716885 b中公开了一种柔性应变传感器及其制备方法和应用，其中公开的柔性导电液的制备方法包括如下步骤：将道康宁184硅橡胶(sylgard-184)和固化剂按照质量比为10-20:1(优选为20:1)混匀以制备聚二甲基硅氧烷，然后将聚二甲基硅氧烷与炭黑混匀。其制备的传感器的传感机理是依靠多孔结构实现的，优选实施方式中柔性传感器在50％的最大形变量时力的响应范围为0-5.35n，由此可以看出柔性传感器的拉伸性能较差。
5、因此，有必要探索一种新型的具有应变电阻效应的炭黑/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是：提供一种具有应变电阻效应的炭黑/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备方法。采用该方法制备得到的复合材料具有导电性好、灵敏度高以及稳定性强的特点。
2、本专利技术所述的具有应变电阻效应的炭黑/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备方法，由以下步骤组成：
3、(1)将炭黑加入去离子水中进行超声分散，制备得到炭黑分散液，将其作为水相；
4、(2)将聚二甲基硅氧烷和固化剂进行搅拌混合，然后加入到非极性溶剂中进行超声分散，制备得到聚二甲基硅氧烷的非极性溶液，将其作为油相；
5、(3)将步骤(1)制备得到的水相与步骤(2)制备得到的油相超声混合均匀，得到水包油乳液，然后将其倒入模具中，静置、烘干、脱模，制备得到具有应变电阻效应的炭黑/聚二甲基硅氧烷复合材料。
6、其中：
7、步骤(1)中炭黑与去离子水的质量体积比为0.002-0.01，单位为g/ml。
8、步骤(1)中超声时间为3-5min，保证炭黑完全分散在去离子水中。
9、步骤(2)中非极性溶剂为二氯甲烷。
10、步骤(2)中固化剂为道康宁184硅橡胶(sylgard-184)。
11、步骤(2)中聚二甲基硅氧烷与固化剂的质量比为10:1。
12、步骤(2)中聚二甲基硅氧烷与非极性溶剂的质量体积比为1:5-1:10，单位为g/ml。
13、步骤(2)中搅拌混合时间为3-8min，超声分散时间为3-10min。
14、步骤(3)中水相与油相的体积比为1:4-3:2，超声混合时间为6-10min。
15、步骤(3)中静置温度为25℃，静置时间为2-6h；烘干温度为65℃，烘干时间为4-8h。
16、本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：
17、(1)本专利技术所述的具有应变电阻效应的炭黑/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备方法，工艺参数易于控制，操作简单，使用溶解有聚二甲基硅氧烷(pdms)的二氯甲烷作为油相，溶解炭黑(cb)的去离子水作为水相，制备水包油pickering乳液，其中炭黑作为乳化剂分散于油滴周围。将此水包油pickering乳液为模板，待溶剂蒸发后可获得炭黑/聚二甲基硅氧烷复合材料，基于炭黑在基体中良好的分散性，所得炭黑/聚二甲基硅氧烷复合材料具有导电性好、灵敏度高、稳定性强的优点，为该领域的发展注入了新的活力。
18、(2)采用本专利技术所述的制备方法制备得到的具有应变电阻效应的炭黑/聚二甲基硅氧烷复合材料，可检测人体的手指弯曲、胳膊弯曲等运动状态，在不同的弯曲拉伸形变下，电阻值发生明显变化，能够实时监测人体运动状态，做到运动状态数据化，且灵敏度高，信号响应快。
19、(3)采用本专利技术所述的制备方法制备得到的具有应变电阻效应的炭黑/聚二甲基硅氧烷复合材料，同时具有导电性和柔韧性，可用于制备可穿戴柔性传感器，克服了一般聚二甲基硅氧烷复合材料导电性较差，灵敏度较低，稳定性弱的缺点。
20、(4)将本专利技术所述的具有应变电阻效应的炭黑/聚二甲基硅氧烷复合材料用于制备柔性传本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有应变电阻效应的炭黑/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备方法，其特征在于：由以下步骤组成：
2.根据权利要求1所述的具有应变电阻效应的炭黑/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中炭黑与去离子水的质量体积比为0.002-0.01，单位为g/mL。
3.根据权利要求1所述的具有应变电阻效应的炭黑/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中超声时间为3-5min。
4.根据权利要求1所述的具有应变电阻效应的炭黑/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中非极性溶剂为二氯甲烷。
5.根据权利要求1所述的具有应变电阻效应的炭黑/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中固化剂为道康宁184硅橡胶(sylgard-184)。
6.根据权利要求1所述的具有应变电阻效应的炭黑/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中聚二甲基硅氧烷与固化剂的质量比为10:1。
7.根据权利要求1所述的具有应变电阻效应的炭黑/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备方
8.根据权利要求1所述的具有应变电阻效应的炭黑/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中搅拌混合时间为3-8min，超声分散时间为3-10min。
9.根据权利要求1所述的具有应变电阻效应的炭黑/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中水相与油相的体积比为1:4-3:2，超声混合时间为6-10min。
10.根据权利要求1所述的具有应变电阻效应的炭黑/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中静置温度为25℃，静置时间为2-6h；烘干温度为65℃，烘干时间为4-8h。
...【技术特征摘要】
1.一种具有应变电阻效应的炭黑/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备方法，其特征在于：由以下步骤组成：
2.根据权利要求1所述的具有应变电阻效应的炭黑/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中炭黑与去离子水的质量体积比为0.002-0.01，单位为g/ml。
3.根据权利要求1所述的具有应变电阻效应的炭黑/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中超声时间为3-5min。
4.根据权利要求1所述的具有应变电阻效应的炭黑/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中非极性溶剂为二氯甲烷。
5.根据权利要求1所述的具有应变电阻效应的炭黑/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中固化剂为道康宁184硅橡胶(sylgard-184)。
6.根据权利要求1所述的具有应变电阻效应的炭黑/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：李秋红，王学梅，王锋，陈薇，隋晓飞，欧盛勇，李爱香，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。