[發(fā)明專利]一種NR-CNF-PANI導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611037575.6
• 申請(qǐng)日: 2016-11-23
• 公開（公告）號(hào): CN106750582B
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓景泉;嚴(yán)鵬彬;徐信武;岳一瑩;劉博文;王邵霖;朱子琪;曹德盛;丁琴琴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L7/00
• 分類號(hào): C08L7/00;C08L79/02;C08L1/02;C08K13/02;C08K3/06;C08K5/09;C08K3/22;C08K5/18;C08G73/02
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 劉成群;徐冬濤

本發(fā)明屬于高分子復(fù)合導(dǎo)電材料領(lǐng)域，公開了一種NR?CNF?PANI導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。該復(fù)合材料采用下列方法制備得到：a.CNF懸浮液的制備；b.CNF?PANI導(dǎo)電復(fù)合物的制備；c.NR?CNF?PANI導(dǎo)電復(fù)合材料的制備。該復(fù)合材料可用于制備柔性導(dǎo)電材料，具有較好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子導(dǎo)電復(fù)合材料領(lǐng)域，涉及一種NR-CNF-PANI導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

相對(duì)于傳統(tǒng)的導(dǎo)電材料，導(dǎo)電高分子復(fù)合材料結(jié)合了導(dǎo)電高分子和無(wú)機(jī)納米粒子的特性，在電磁干擾屏蔽、超級(jí)電容、光伏設(shè)備、傳感器和醫(yī)療器件等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。天然橡膠(Natural Rubber，NR)作為一種綜合性能優(yōu)異的綠色可再生資源，具有彈性好、伸長(zhǎng)率大、耐磨、耐酸堿等特性，被視為優(yōu)良的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料基體，不僅可以賦予復(fù)合材料良好的柔韌性和延展性甚至能自由彎曲折疊，還可以使材料結(jié)構(gòu)靈活多樣。拓寬了導(dǎo)電高分子材料在柔性電子元件領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

然而，NR本身是絕緣性材料，需要添加一定的導(dǎo)電填料才能使得復(fù)合材料具備導(dǎo)電性能。最近，將聚苯胺(Polyaniline，PANI)當(dāng)作導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的導(dǎo)電填料已經(jīng)被廣泛報(bào)道。作為一種具有共軛電子結(jié)構(gòu)的本征型導(dǎo)電高分子，PANI兼具結(jié)構(gòu)多樣，原料廉價(jià)易得，導(dǎo)電率較高且容易調(diào)節(jié)，摻雜機(jī)制獨(dú)特，物理性能優(yōu)良，環(huán)境穩(wěn)定性好，合成方法簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，容易推廣使用，有著深遠(yuǎn)的應(yīng)用前景。但是在高分子基體中形成連續(xù)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)需要添加大量的導(dǎo)電填料，且填料間易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，導(dǎo)致機(jī)械性能下降、加工性能差和成本提高。因此，如何在基體中實(shí)現(xiàn)填料的均勻分散，形成一個(gè)高效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，并且在減少填料添加量的同時(shí)使材料保持良好的力學(xué)性能和加工性能已經(jīng)成為了目前的研究熱點(diǎn)。

同時(shí)，NR分子間作用力較弱，所以強(qiáng)度和模量較低，機(jī)械性能差，經(jīng)過(guò)補(bǔ)強(qiáng)后才具有更高的使用價(jià)值。傳統(tǒng)的添加劑，如二氧化硅、碳酸鈣、炭黑、黏土等都不可再生，易造成環(huán)境破壞。作為一種新型的橡膠補(bǔ)強(qiáng)填料，纖維素納米纖絲(ColluloseNanofibril，CNF)因其較高的機(jī)械強(qiáng)度、獨(dú)特的光學(xué)與電學(xué)、磁力學(xué)性能和流變性能等特性而獲得廣泛關(guān)注。CNF是纖維素通過(guò)化學(xué)法、機(jī)械法等方法而獲得的直徑低于100nm的纖維素，將其作為NR的補(bǔ)強(qiáng)填料，可以發(fā)揮其輕質(zhì)、高縱橫比、高比強(qiáng)度和高模量等優(yōu)勢(shì)，并且其可降解性和可再生性也是其他補(bǔ)強(qiáng)填料無(wú)法比擬的。

目前市場(chǎng)上還沒(méi)有具有較好力學(xué)性能及導(dǎo)電性能的一種NR-CNF-PANI導(dǎo)電復(fù)合材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種NR-CNF-PANI導(dǎo)電復(fù)合材料。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法。

本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供上述導(dǎo)電復(fù)合材料在制備柔性導(dǎo)電材料中的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的是通過(guò)下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種天然橡膠(NR)-纖維素納米纖絲(CNF)-聚苯胺(PANI)導(dǎo)電復(fù)合材料，該復(fù)合材料采用下列方法制備得到：

a.CNF懸浮液的制備；

b.CNF-PANI導(dǎo)電復(fù)合物的制備；

c.NR-CNF-PANI導(dǎo)電復(fù)合材料的制備。

所述的導(dǎo)電復(fù)合材料，其中步驟a中CNF懸浮液的制備方法包括以下步驟：

(1)取質(zhì)量分?jǐn)?shù)40～70％的硫酸加熱攪拌，使溫度維持在45±1℃，然后取粉碎的脫脂棉10g～50g，緩慢加入硫酸中，持續(xù)攪拌30～50分鐘；

不同的硫酸濃度所獲得的CNF的尺寸和形貌不同。

(2)加入去離子水終止酸水解反應(yīng)，將所得懸浮液用蒸餾水反復(fù)漂洗后轉(zhuǎn)移至透析袋中透析1～5天至pH值為7，冷藏備用；