[發(fā)明專利]一種可調(diào)型的水傳感導(dǎo)電形狀記憶高分子復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710400402.4
• 申請(qǐng)日: 2017-05-31
• 公開（公告）號(hào): CN107383845A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅洪盛;周興東;王華權(quán);易國(guó)斌;祝振強(qiáng);袁圣杰;王卓瑩;李宇輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L75/04
• 分類號(hào): C08L75/04;C08K3/04;C08K7/24;G01N27/06
• 代理公司: 廣東廣信君達(dá)律師事務(wù)所44329
• 代理人: 張燕玲,楊曉松

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于形狀記憶高分子材料及導(dǎo)電納米材料領(lǐng)域，具體涉及一種可調(diào)型的水傳感導(dǎo)電形狀記憶高分子復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

智能材料開創(chuàng)了人類設(shè)計(jì)和利用材料的新時(shí)代。所謂智能材料即自身可以感知其所處的外界環(huán)境發(fā)生變化，并對(duì)該變化作出相應(yīng)的瞬時(shí)主動(dòng)反應(yīng)的一類材料。簡(jiǎn)而言之，就是具有自我診斷、自我適應(yīng)、自我修復(fù)等一系列特定功能的一種材料。常用的智能材料有自清潔及自修復(fù)材料，磁致伸縮材料，壓電材料，形狀記憶合金及形狀記憶聚合物等。因此，基于形狀記憶聚合物的功能化的制備，引起了廣泛的關(guān)注和重視。而形狀記憶聚合物(Shape Memory Polymer)是一類具有初始形狀，在一定外界條件作用下變形固定后，通過(guò)熱、電、磁、光等外部刺激，能夠回復(fù)其最初形狀的聚合物。形狀記憶聚氨酯(SMPU)具有耐候性強(qiáng)、抗震性好、重復(fù)形變效果好、光學(xué)折射性和透濕氣性優(yōu)良等特點(diǎn)，在工程建筑、服裝、醫(yī)療衛(wèi)生以及日常生活等方面的應(yīng)用潛力巨大。

復(fù)合型導(dǎo)電高聚物即是以高分子材料為基體，摻雜一定數(shù)量的導(dǎo)電物質(zhì)(改性碳納米管(直徑0.4nm左右)、石墨烯(單層，雙層，多層為主)、碳粉(40目-80目，80目-100目)及其兩者或者兩者以上的混合物質(zhì)等)組合而成。復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料是高分子材料與導(dǎo)電物質(zhì)通過(guò)分散復(fù)合、層壓復(fù)合以及形成表面導(dǎo)電膜等方式構(gòu)成的一種功能高分子材料。往往被用作于柔性傳感，導(dǎo)電電極材料等。

由于，碳納米管其獨(dú)特的表面結(jié)構(gòu)，即是一類具有獨(dú)特的納米尺度的中空結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度高、較大的比表面積、良好的導(dǎo)電性、一定范圍內(nèi)孔徑大小可控等特征，而這些特征都是碳納米管用作電極材料的有利條件。其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)為水傳感提供了很好的條件?；谔技{米管水傳感的應(yīng)用，有人利用了纖維素氣凝膠制備了導(dǎo)電復(fù)合材料，從而進(jìn)行水傳感，但操作流程比較復(fù)雜，且不能進(jìn)行調(diào)控和拉伸。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種可調(diào)型的水傳感導(dǎo)電形狀記憶高分子復(fù)合材料的制備方法。利用合成的氧化石墨烯與酸化后的碳納米管通過(guò)滴涂以及旋涂等方法在基體上形成一層導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，再將形狀記憶聚氨酯(SMPU)高分子溶液滴涂在導(dǎo)電膜的表面，通過(guò)在真空干燥機(jī)下加熱以及真空得到導(dǎo)電的膜。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述制備方法制備得到的可調(diào)型的水傳感導(dǎo)電形狀記憶高分子復(fù)合材料。該材料通過(guò)以下兩種方式調(diào)控水的傳感：導(dǎo)電層提供電子通路和調(diào)節(jié)對(duì)水傳感的比例，形狀記憶基體提供柔性可拉伸和可調(diào)節(jié)固定性能。

本發(fā)明的再一目的在于提供上述可調(diào)型的水傳感導(dǎo)電形狀記憶高分子復(fù)合材料的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種可調(diào)型的水傳感導(dǎo)電形狀記憶高分子復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：將納米導(dǎo)電材料通過(guò)轉(zhuǎn)移法嵌入到形狀高分子材料基底表面，形成層狀的導(dǎo)電形狀記憶高分子復(fù)合材料；所述納米導(dǎo)電材料和形狀高分子材料的質(zhì)量百分比分別為5％-10％和90％-95％。

上述的制備方法，具體包括以下步驟：先將納米導(dǎo)電材料的溶液沉積到基底上形成導(dǎo)電膜，然后將形狀高分子材料的溶液與之復(fù)合固化，最后將形成的復(fù)合膜剝離于基底，得到可調(diào)型的水傳感導(dǎo)電形狀記憶高分子復(fù)合材料。

所述納米導(dǎo)電材料的溶液是先將氧化石墨烯溶解于溶劑超聲分散0.5-1h然后加入碳納米管，再次攪拌并超聲1-3h；所述將納米導(dǎo)電材料的溶液沉積到基底上形成導(dǎo)電膜的具體步驟是將納米導(dǎo)電材料滴涂或旋涂在基體上，并烘干，然后于馬弗爐中在200℃-500℃下高溫還原1-12h。

所述氧化石墨烯與碳納米管的質(zhì)量比例是0:10、1:9、2:8、3:7、5:5、7:3、9:1或10:0；所述溶劑為乙醇、甲醇或水，優(yōu)選為乙醇。

所述形狀高分子材料的溶液是將形狀記憶聚氨酯(SMPU)溶解于溶劑中，攪拌條件下加熱至60-80℃，超聲，形成濃度為100mg/ml的溶液；所述將形狀高分子材料的溶液與之復(fù)合固化的具體步驟是將形狀高分子材料的溶液滴涂于導(dǎo)電膜后，在干燥箱中加熱6-12小時(shí)，然后在真空干燥箱中60～80℃真空干燥12-24小時(shí)。

所述溶劑為N,N二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、N,N二甲基甲酰胺或四氫呋喃，優(yōu)選為N,N二甲基乙酰胺。

上述制備方法制備得到的可調(diào)型的水傳感導(dǎo)電形狀記憶高分子復(fù)合材料。

上述的可調(diào)型的水傳感導(dǎo)電形狀記憶高分子復(fù)合材料在水傳感中的應(yīng)用。