【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种导电纳米材料/硅橡胶泡沫复合材料及其制备方法，属于新材料。
技术介绍
1、随着电子工业，尤其是智能可穿戴电子设备飞速发展，导电纳米材料/弹性体泡沫复合材料由于其兼具良好的导电性能、轻质和柔韧性能得到了极大的关注。导电纳米材料/弹性体泡沫复合材料可以应用于柔性压力传感器，电磁屏蔽材料等。硅橡胶泡沫是一类重要的弹性泡沫材料，具有优异的弹性、耐水性、可压缩性以及对扭转、拉伸和压缩的灵敏响应，是弹性泡沫材料的理想选择。各种导电纳米材料，如碳纳米管、石墨烯和炭黑，由于其良好的导电性和机械性能，已被引入到硅橡胶泡沫中，以制备导电纳米复合材料，其中导电纳米材料在泡沫中的分布以及硅橡胶泡沫的孔结构是决定导电纳米复合材料性能的两个关键因素。
2、目前，导电纳米材料在硅橡胶泡沫中的分散主要有两种策略。第一种方法是在发泡和固化之前将导电纳米材料与有机硅前驱体直接混合，如jp2001261962-a、cn114181534-a、cn201610007203.2。改变导电组份的含量可以很容易地调整导电纳米复合材料的导电性和灵敏度。然而，导电纳米材料和/或聚合物在制造过程中分散不均匀是一个棘手的问题，这导致需要高浓度的纳米材料才能实现相对较高的导电性，以实现稳定的压阻性能。硅橡胶泡沫中的高组分的纳米材料不可避免地会降低硅橡胶泡沫的弹性(增加不可逆塑性变形)。为了解决这一问题，研究人员通过导电纳米材料和聚合物之间的非共价相互作用，在硅橡胶泡沫骨架上修饰导电纳米材料层，即浸渍涂层策略。尽管硅橡胶泡沫的灵活性得到了最大程度的保持，但
3、影响导电纳米复合材料性能的另一个重要因素是孔结构，尤其对导电纳米材料附着在聚合物孔表面的复合材料性能影响更加显著。高连通孔隙率可以获得高的电学性能，分级多孔结构能够提高力学性能，应用于柔性传感器时能够提高灵敏度，拓宽压力测量范围。现有的硅橡胶泡沫造孔技术主要包括发泡法和牺牲模板法，然而这两种方法很难调整孔径和构建分级孔结构。因此，需要发展简单有效的构建高孔隙率和分级孔隙结构的硅橡胶泡沫造孔技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种导电纳米材料/硅橡胶泡沫复合材料，其以油包水型pickering乳液作为模板得到，具有耐久性优异的特点，解决了现有的导电纳米材料/硅橡胶泡沫复合材料中纳米材料降低硅橡胶的弹性、纳米材料与底层柔性基底结合力弱、孔径难于调控、无法构建多级孔结构等问题。
2、本专利技术所提供的油包水型pickering乳液的组成如下：
3、其质量组成如下：
4、
5、优选地，所述硅橡胶预聚体为乙烯基聚硅氧烷和含氢聚硅氧烷，通过pt催化剂引发硅乙烯基与硅氢反应实现固化，不能采用过氧化物交联型和缩合反应型硅橡胶预聚体；硅橡胶的交联度可以通过调节所述硅橡胶预聚体中硅乙烯基和硅氢基团含量来实现，本专利技术中硅橡胶泡沫对其交联度没有限制。
6、所述硅橡胶预聚体的粘度为10mpa·s～70000mpa·s，优选100mpa·s～30000mpa·s，如道康宁sylgard184、rg 01、ecoflex 00-30。
7、优选地，所述两亲型无机纳米颗粒的添加量优选为0.5～5份，更优选0.5～1份、0.5～2份或0.5～4份；
8、所述两亲型无机纳米颗粒表面的亲水基团和疏水基团的摩尔比为0.7～1.5:1，表面积为50m2/g～350m2/g；
9、所述亲水基团为羟基和氨基中至少一种；
10、所述疏水基团为烷基硅氧基，优选的烷基硅氧基为三甲基硅氧基、二甲基二硅氧基、辛基二甲基硅氧基、十六烷基二甲基硅氧基、十八烷基二甲基硅氧基中至少一种。
11、本专利技术所述两亲型无机纳米颗粒对颗粒物质种类没有特殊限定，可以选自气相二氧化硅、气相二氧化钛等；
12、所述两亲型无机纳米颗粒表面积(bet法)范围是50m2/g～350m2/g，优选120m2/g～300m2/g；
13、本专利技术所述的两亲型无机纳米颗粒优选两亲性气相二氧化硅，如h15、h20、h30、aerosil r805。
14、优选地，所述亲油性溶剂的添加量优选为55～100份；
15、所述亲油性溶剂为与所述硅橡胶预聚体具有良好溶解性的溶剂，且不影响所述硅橡胶预聚体的固化，选自甲苯、环己烷、八甲基四硅氧烷和六甲基二硅氧烷中至少一种。
16、优选地，所述导电纳米材料的水分散液的添加量优选为300～600份；
17、所述导电纳米材料的水分散液的质量浓度为0.1～10％，优选为0.2～2％、0.2～1％、0.2～0.3％、0.2～0.5％；
18、所述导电纳米材料的水分散液中，导电纳米材料为mxene纳米材料或碳基纳米材料；
19、所述碳基纳米材料为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、炭黑和石墨烯中至少一种；
20、为了保证其稳定性，可以使用亲水性表面活性剂稳定导电纳米材料，如芳香基团的非离子型表面活性剂。
21、本专利技术提供了所述油包水型高内相pickering乳液的制备方法，包括如下步骤：
22、将所述硅橡胶预聚体、所述亲油性溶剂和所述两亲型无机纳米颗粒混合均匀得到油相，然后在搅拌的条件下加入所述导电纳米材料的水分散液即得。
23、在如下的搅拌条件下加入所述导电纳米材料的水分散液：搅拌速度为50～500转/分，优选70～300转/分。
24、所述油相的混合方法如下：所述亲油性溶剂与所述硅橡胶预聚体的混合优选机械搅拌混合，搅拌的转速优选200～800转/分，更优选250～500转/分；所述两亲型无机纳米颗粒与所述硅橡胶预聚体混合优选离心式混合方法，离心转速优选500～2000转/分，更优选1000～2000转/分。
25、所述油相的混合优选在低温条件下进行，以避免硅橡胶预聚体在混合过程中发生聚合，混合温度优选5～30℃，更优选10～25℃。
26、在所述油包水型pickering乳液的基础上，本专利技术进一步提供了一种导电纳米材料/硅橡胶泡沫复合材料，由所述油包水型高内相pickering乳液固化得到。
27、具体可按照下述方法制备得到：
28、将所述油包水型高内相pickering乳液加入至模具中，密封后进行热固化；脱模后得到固化物，将所述固化物置于亲水性溶剂中进行浸泡，然后去除所述亲水性溶剂即得；
29、所述热固化的温度为30～80℃，时间为5～10小时；
30、所述亲水性溶剂为乙醇、丙酮、异丙醇等；
31、所述浸泡的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种油包水型高内相Pickering乳液，其质量组成如下：
2.根据权利要求1所述的油包水型高内相Pickering乳液，其特征在于：
3.根据权利要求1或2所述的油包水型高内相Pickering乳液，其特征在于：所述两亲型无机纳米颗粒表面的亲水基团和疏水基团的摩尔比为0.7～1.5:1，表面积为50m2/g～350m2/g；
4.根据权利要求1-3中任一项所述的油包水型高内相Pickering乳液，其特征在于：所述亲油性溶剂为与所述硅橡胶预聚体具有良好溶解性的溶剂，且不影响所述硅橡胶预聚体的固化，选自甲苯、环己烷、八甲基四硅氧烷和六甲基二硅氧烷中至少一种。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的油包水型高内相Pickering乳液，其特征在于：所述导电纳米材料的水分散液中，导电纳米材料为MXene纳米材料或碳基纳米材料；
6.权利要求1-5中任一项所述油包水型高内相Pickering乳液的制备方法，包括如下步骤：
7.一种导电纳米材料/硅橡胶泡沫复合材料，由权利要求1-5中任一项所述油包水型高内相Pick
8.权利要求7所述导电纳米材料/硅橡胶泡沫复合材料的制备方法，包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述热固化的温度为30～80℃，时间为5～10小时；
...【技术特征摘要】
1.一种油包水型高内相pickering乳液，其质量组成如下：
2.根据权利要求1所述的油包水型高内相pickering乳液，其特征在于：
3.根据权利要求1或2所述的油包水型高内相pickering乳液，其特征在于：所述两亲型无机纳米颗粒表面的亲水基团和疏水基团的摩尔比为0.7～1.5:1，表面积为50m2/g～350m2/g；
4.根据权利要求1-3中任一项所述的油包水型高内相pickering乳液，其特征在于：所述亲油性溶剂为与所述硅橡胶预聚体具有良好溶解性的溶剂，且不影响所述硅橡胶预聚体的固化，选自甲苯、环己烷、八甲基四硅氧烷和六甲基二硅氧烷中至少一种。
【专利技术属性】
技术研发人员：张瑛，王雷，祁志强，黄伟，于然，杨欣，赵晓娟，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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