[發明專利]一種彈性納米纖維導電墨水及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201611186183.6
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN106752384B
• 公開（公告）日: 2020-07-21
• 發明（設計）人: 王棟;吳永智;郭啟浩;王躍丹;趙青華;梅濤;牛應買
• 申請（專利權）人: 武漢紡織大學
• 主分類號: C09D11/52
• 分類號: C09D11/52;D06M15/37;D01F8/02;D01F8/06;D01F8/10;D01F8/12;D01F8/16;C08G73/06;D06M101/08;D06M101/20;D06M101/18;D06M101/38;D06M101/34
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 馬輝

本發明公開一種彈性納米纖維導電墨水，包括導電物質、基體材料以及溶劑，基體材料均勻地懸浮在溶劑中，導電物質均勻的鍍覆在基體材料表面，導電物質為聚吡咯、聚苯胺和聚噻吩中的一種；基體材料為納米纖維；溶劑為有機揮發性溶劑；其制備方法包括：1)將熱塑性彈性體與醋酸纖維素酯混合均勻后，用螺桿擠出機拉伸成彈性纖維，利用丙酮去除醋酸纖維素，得到納米纖維；2)向納米纖維中加入有機揮發性溶劑并剪切分散處理制成納米纖維懸浮液；3)向納米纖維懸浮液中加入導電高分子單體和氧化摻雜劑，原位聚合反應得到聚合液，清洗聚合液，即得彈性納米纖維導電墨水。其制備方法簡單，效率高，適合批量生產，彈性納米纖維導電墨水柔性強，導電性好。

技術領域

本發明涉及導電墨水領域，尤其涉及一種彈性納米纖維導電墨水及其制備方法和應用。

背景技術

傳統的導電墨水的是由導電相、粘結相、有機載體組成，將導電相分散在有機載體中所采用的方法是物理共混摻雜法，這種分散方法不能將導電相均勻地分散在有機載體中，導致導電墨水成膜后其電學性能不穩定；而且分散不均勻的導電相在有機載體中形成應力集中點，降低了成膜后導電墨水的力學性能；其次，傳統的導電相是銅鎳等較活潑的金屬納米顆粒，這種導電相極易被氧化，進而影響導電相的導電性以及其與有機載體的結合力。

中國發明專利(授權公告號CN102093774B授權公告日2013.11.06)公開了一種導電墨水及其制備方法，該導電墨水包括質量百分比為0.5～5％的碳納米管、質量百分比為7～25％的鱗片石墨、有機載體、粘結劑、分散劑、薄膜增強劑以及溶劑，利用粘結劑與薄膜增強劑將鱗片石墨粘結在碳納米管表面，但是采用這種粘結的方式易造成鱗片石墨在碳納米管表面分散不均勻的問題，而且由于采用的導電物質是碳納米管與石墨導致該導電墨水成膜后其柔彈性不佳，不能較好地應用于電子皮膚領域。

中國發明專利(授權公告號CN101077950B授公告日2010.05.19)公開了一種導電墨水及其制備方法和應用，該制備方法是：將噻吩單體，催化劑和摻雜劑在溶劑中，攪拌反應，然后再加含有催化劑的溶劑，攪拌反應，在加入粘度調節劑，攪拌分散，將反應液在層析柱中采用陰陽離子交換樹脂處理，在加入金屬粉末，攪拌得到導電墨水。該導電墨水可用于印刷標簽RFID天線，這種導電墨水的柔彈性不佳，其力學性能不能較好地適用于電子皮膚領域。

發明內容

本發明的目的是提供一種彈性納米纖維導電墨水的制備方法，其制備方法簡單，效率高，適合批量生產，制備得到的彈性納米纖維導電墨水柔性強，導電性好。

本發明的另一目的是提供上述彈性納米纖維導電墨水在壓力傳感及電子皮膚領域的應用。

為實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種彈性納米纖維導電墨水，包括導電物質、基體材料以及溶劑，其中，導電物質為聚吡咯、聚苯胺和聚噻吩中的一種；基體材料為納米纖維；溶劑為有機揮發性溶劑；基體材料均勻地懸浮在溶劑中，導電物質均勻的鍍覆在基體材料表面。

優選地，所述彈性納米纖維導電墨水中納米纖維的含量為5～25g/L，導電物質的含量為0.01～0.2mol/L；納米纖維的原料為熱塑性彈性體，納米纖維的直徑為500～800nm；有機揮發性溶劑為乙醇、乙醚、正己烷、丙酮中的一種。

更優選地，所述熱塑性彈性體為聚烯烴熱塑性彈性體、苯乙烯類熱塑性彈性體、聚氨酯熱塑性彈性體和聚酰胺熱塑性彈性體中的一種。

更優選地，所述納米纖維的原料為聚烯烴熱塑性彈性體；導電物質為聚吡咯；有機揮發性溶劑為乙醚。

一種上述的彈性納米纖維導電墨水的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)納米纖維的制備：

將熱塑性彈性體與醋酸纖維素酯混合均勻后，采用螺桿擠出機擠出并拉伸成彈性纖維，利用丙酮去除彈性纖維中的醋酸纖維素，即得到納米纖維；