[發明專利]一種電致伸縮聚合物層狀納米復合材料及其制法和應用

無效

• 申請號: 200610080969.X
• 申請日: 2006-05-26
• 公開（公告）號: CN101077930A
• 公開（公告）日: 2007-11-28
• 發明（設計）人: 魏志祥;江雷
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08L33/08;C08K5/57;C08J5/18;B29C55/06;A61F2/08;C08K5/541;C08K3/34;C08K3/30;C08K3/04
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司
• 代理人: 王鳳華

1、一種電致伸縮聚合物層狀納米復合材料，其為通過下述方法得到的：

1)將電致伸縮聚合物100重量份，納米層狀無機材料0.1～20重量份，有機插層劑0.1～20重量份，交聯劑1～5重量份，催化劑0.01～0.2重量份，質子化劑0.2～5重量份混和均勻后，在石英基底上涂膜，然后在40～120℃進行1～10個小時固化反應，得到膜厚為10～1000微米的復合材料膜層；

所述的電致伸縮聚合物為硅橡膠或丙烯酸酯橡膠的低聚物；

所述的納米層狀無機材料為50～1000納米尺寸的層狀絕緣體材料、層狀半導體材料或層狀導體材料；

所述的有機插層劑為有機胺；

所述的交聯劑為正硅酸乙酯、苯甲酸胺或1，2—丙二胺；

所述催化劑為二烷基二羧酸錫；

所述的質子化劑為鹽酸、磷酸或硫酸；

2)將步驟1)得到的復合材料膜層沿一維方向拉伸取向，使復合材料膜層沿拉伸方向取向，得到本發明的電致伸縮聚合物層狀納米復合材料。

2、如權利要求1所述的電致伸縮聚合物層狀納米復合材料，其特征在于：所述的層狀絕緣材料為蒙脫土；所述的層狀半導體材料為二硫化鉬；所述的層狀導電材料為層狀石墨。

3、如權利要求1所述的電致伸縮聚合物層狀納米復合材料，其特征在于：所述的有機胺為十六烷基三甲基溴化胺、十六胺或三乙醇胺。

4、一種權利要求1所述的電致伸縮聚合物層狀納米復合材料的制備方法，包括如下的步驟：

1)將電致伸縮聚合物100重量份，納米層狀無機材料0.1～20重量份，有機插層劑0.1～20重量份，交聯劑1～5重量份，催化劑0.01～0.2重量份，質子化劑0.2～5重量份混和均勻后，在石英基底上涂膜，然后在40～120℃進行1～10個小時固化反應，得到膜厚為10～1000微米的復合材料膜層；

所述的電致伸縮聚合物為硅橡膠或丙烯酸酯橡膠的低聚物；

所述的納米層狀無機材料為50～1000納米尺寸的層狀絕緣體材料、層狀半導體材料或層狀導體材料；

所述的有機插層劑為有機胺；

所述的交聯劑為正硅酸乙酯、苯甲酸胺或1，2一丙二胺；

所述催化劑為二烷基二羧酸錫；

所述的質子化劑為鹽酸、磷酸或硫酸；

2)將步驟1)得到的復合材料膜層沿一維方向拉伸取向，使復合材料膜層沿拉伸方向取向，得到本發明的電致伸縮聚合物層狀納米復合材料。

5、如權利要求4所述的電致伸縮聚合物層狀納米復合材料的制備方法，其特征在于：所述的層狀絕緣材料為蒙脫土；所述的層狀半導體材料為二硫化鉬；所述的層狀導電材料為層狀石墨。

6、如權利要求4所述的電致伸縮聚合物層狀納米復合材料的制備方法，其特征在于：所述的有機胺為十六烷基三甲基溴化胺、十六胺或三乙醇胺。

7、權利要求1～3之一所述的電致伸縮聚合物層狀納米復合材料在人工肌肉相關的電驅動、泵和傳感器領域的應用。

8、如權利要求7所述的用途，其特征在于：將權利要求1～3之一所述的電致伸縮聚合物層狀納米復合材料，通過旋轉涂膜或噴涂的方法在兩面涂覆碳基導電膠，得到兩面為導電膠、中間為電致伸縮聚合物層狀納米復合材料的三明治結構的人工肌肉材料，這種三明治結構通過拉伸剪切作用使納米片層結構在電致伸縮聚合物層狀納米復合材料中沿平行與拉伸方向取向；對三明治結構施加電場強度10～100V/μm的電場，使電致伸縮聚合物層狀納米復合材料在垂直于電場和拉伸的方向產生1～100％的形變，從而輸出機械能。