[發明專利]一種柔性聚合物導體及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201510618125.5
• 申請日: 2015-09-25
• 公開（公告）號: CN105238007B
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 夏和生;李志超;傅代華;費國霞;程振剛
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08L75/04
• 分類號: C08L75/04;C08L83/04;C08L77/00;C08L23/12;C08L27/06;C08L53/02;C08K7/24;C08K3/04;C08K3/08;B29C67/24;B33Y10/00;B33Y70/00
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 鄧繼軒

本發明公開了一種柔性聚合物導體及其制備方法和用途，其特點是將0.01～20份納米導電填料超聲均勻分散于含0～1份表面活性劑的水或乙醇中，加入柔性聚合物粉末100份，充分攪拌，使納米導電填料均勻包覆在柔性聚合物粒子表面，經過濾、干燥和篩選后得到包覆有納米導電填料的柔性聚合物粉末，然后將柔性聚合物粉末平鋪在選擇性激光燒結設備工作臺上，進行3D打印，得到柔性聚合物導體。該柔性聚合物導體具有優異的力學性能和導電性能。其電導率可達5.06S/m，在50％的形變下循環拉伸一千次，導電率基本保持不變。可用于電子皮膚、柔性電極、柔性可植入設備、可穿戴設備、柔性顯示屏、人工血管領域或介電彈性體驅動器。

技術領域

本發明涉及一種柔性聚合物導體及其制備方法和用途，屬于高分子材料加工領域。

背景技術

具有柔性的導電材料，因其可在拉伸、彎曲、扭曲等作用力下能夠保持其優異的導電性能，被廣泛運用于智能穿戴設備、人體植入裝置、柔性線路、柔性顯示屏、介電彈性體驅動器等領域。目前柔性導體的種類可分為三種：1、具有導電能力的聚合物彈性體，其導電原理是利用材料內部共軛π鍵傳遞電荷；2、具有一定幾何形變能力的導體，一般將導體制成網格狀，在雙軸方向上具有一定的延伸能力；3、將導電材料添摻入柔性聚合物材料中，形成導電網絡，或涂覆在其表面，形成導電層。其中第三種形式的柔性導體已經被廣泛運用。

3D打印技術是近些年興起的一種新型加工成型技術，它以電腦三維設計模型為基礎，將其切分成無數個剖面，在垂直方向上逐層打印堆積成三維實體。按加工原理和原材料形式的不同，目前的3D打印技術主要分為有熔融沉積技術、選擇性激光燒結技術、分層實體制造技術和光固化成型技術。

相比于傳統加工技術，3D打印技術使產品結構數字化，省去了模具的設計和制造環節，大大縮短了新產品的研發周期；其將三維實體結構分解成二維結構堆積成型，可打印任何復雜結構，實現個性化定制；所有3D打印制品均可一次成型，不需要后續的拼裝過程，提高了產品制造效率。因此，3D打印技術受到了廣泛的重視，從誕生到現在，尤其是近幾年，發展迅速，已經被廣泛運用到了教育、通訊、船舶制造、汽車、航空航天、國防軍工、生物醫學等領域。

選擇性激光燒結技術是運用最為廣泛的3D打印技術之一。其首先由美國C.R.Dechard等在專利US4863538提出，并于1989年成功研制出選擇性激光燒結工藝設備。激光燒結為粉末材料為原料，通過計算機控制程序激光對粉體材料進行選擇性逐層燒結，燒結完成后清除多余粉末即可得到3D打印制品。選擇性激光燒結的材料來源廣泛，金屬、陶瓷和聚合物材料都可以用于此加工過程，其中聚合物材料因其優異的性能備受關注。由于目前材料制備技術的限制，目前應用于選擇性激光燒結技術的聚合物材料主要是尼龍-12，其他聚合物材料，如聚碳酸酯、聚苯乙烯和聚醚醚酮等運用較少。同時這些材料通過選擇性激光燒結工藝得到的制品的性能與聚合物傳統加工工藝，例如注塑、擠出和鑄造得到的制品的性能相比還有較大的差距。所以以選擇性激光燒結工藝為主的3D打印技術還并未用于產品的工業化生產。

目前報道的諸多柔性導體的制備方法的制備技術都相對復雜，難以實現大面積生產。而3D打印技術相對工藝簡單得多，但能夠成型更加復雜的結構，3D打印柔性導體的實現使得直接制造可穿戴設備、柔性電極、人體植入裝置、介電彈性體驅動器成為了可能。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足而開發的一種柔性聚合物導體及其制備方法和用途，其特點是在柔性聚合物粉末材料表面包覆一層納米導電填料，在3D打印過程中由于沒有剪切作用力，靠聚合物材料粉末堆積形成的導電網絡就不會被破壞，制得的制品具有良好的柔性和優異的導電性能。該方法在3D打印上的運用拓寬了3D打印的應用范圍，為3D打印柔性導體、3D打印柔性電極、3D打印可穿戴設備、3D打印電子皮膚運用奠定了基礎。

本發明的目的由以下技術措施實現，其中所述原料份數除特殊說明外，均為重量份數。

柔性聚合物導體的起始原料由以下組分制成，