[發明專利]一種高強度高彈性導電橡膠及其制備和應用

在審

• 申請號: 201811197368.6
• 申請日: 2018-10-15
• 公開（公告）號: CN111048231A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 譚楊帆
• 申請（專利權）人: 香港米琪佩琪有限公司
• 主分類號: H01B1/22
• 分類號: H01B1/22;H01B1/24;H01B13/00;G01D21/02
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 關宇辰

本發明公開了一種高強度高彈性導電橡膠，其技術特征在于包括高彈性氟橡膠，氧化石墨烯納米片，銀納米線，1H,1H,2H,2H?全氟十七烷三甲基氧硅烷，聚乙烯吡咯烷酮，其中高彈性氟橡膠占比為50%，氧化石墨烯納米片的占比為7%，銀納米線的占比為40%，1H,1H,2H,2H?全氟十七烷三甲基氧硅烷的占比為2%，聚乙烯吡咯烷酮的占比為1%；其中銀納米線呈放射狀纏繞在氧化石墨烯納米片周圍，并相互連接；所述導電橡膠在沒有拉伸的情況下的導電率為6000西門子每厘米，在拉伸到自身長度5倍時的導電率為2000西門子每厘米。本發明還公開了這種導電橡膠的制作方法以及其作為柔性導線在柔性電子設備接線上的應用。

技術領域

本發明涉及一種高強度高彈性的導電橡膠，具體是一種具有高拉伸強度的耐用的，可以拉伸到靜置長度5倍而維持高導電性的，可以直接應用3D打印技術的導電橡膠，以及這種導電橡膠的具體制備方法和在柔性電子設備接線上的應用。

背景技術

在柔性電子設備比如貼近人體或者類人型感知機器人的制作上，因為各種關節部位的存在，對可以拉伸幾倍而維持導電功能的柔性排線的需要很急切，目前制作柔性導線的最常用的方法是將導電物質比如銀納米顆粒制備好后，再摻雜到柔性絕緣物質比如橡膠中。這種方法最大的困擾在于摻雜的均勻性和穩定性比較差。最重要的是，摻雜顆粒相互之間很難有穩定的連接，特別是在材料拉伸變形的情況下保持良好的連接，也就很難獲得穩定的導電效果。為解決這個問題，技術人員需要在絕緣材料內部直接原位生成導電物質，而且生成的導電物質必要均勻分布且相互之間相互連接形成網狀結構，這樣才能保證材料在拉伸變形情況下最大程度的維持導電功能，減低柔性導線自身電阻變化帶來的系統誤差。

發明內容

本發明的目的是制備一種高強度高彈性導電橡膠，包括高彈性氟橡膠，氧化石墨烯納米片，銀納米線，1H,1H,2H,2H-全氟十七烷三甲基氧硅烷，聚乙烯吡咯烷酮，其中高彈性氟橡膠占比為50%，氧化石墨烯納米片的占比為7%，銀納米線的占比為40%，1H,1H,2H,2H-全氟十七烷三甲基氧硅烷的占比為2%，聚乙烯吡咯烷酮的占比為1%；其中銀納米線呈放射狀纏繞在氧化石墨烯納米片周圍，并相互連接；所述銀納米線的直徑為100納米；所述導電橡膠在沒有拉伸的情況下的導電率為6000西門子每厘米，在拉伸到自身長度5倍時的導電率為2000西門子每厘米。

這種高強度高彈性導電橡膠可以作為柔性導線直接應用在柔性電子設備的制作上。其中一個應用實例是一種溫度壓力測試橡膠手套，包括絕緣橡膠主體，溫度傳感器，壓力傳感器，導電橡膠導線；所述導電橡膠導線位于絕緣橡膠內部，并與所述溫度傳感器，所述壓力傳感器分別連接，作為所述溫度傳感器和所述壓力傳感器的電子傳輸通道；所述導電橡膠為圓形條狀，直徑為200微米；所述溫度傳感器和所述壓力傳感器網狀分布在所述橡膠手套內部。

制備上述高強度高彈性導電橡膠，首先將氧化石墨烯納米片和乙烯吡咯烷酮均勻分散在甲基異丁基酮中，得到混合物A；然后將高彈性氟橡膠粒溶解到甲基異丁基酮中，加入1H,1H,2H,2H-全氟十七烷三甲基氧硅烷，混合均勻，得到混合物B；將大小為5到10微米的銀片在50攝氏度烘箱中在氧氣氣氛下烘2分鐘，立即分散到混合物B中，混合均勻后，利用微波加熱的方式迅速將溫度升高到50攝氏度，并維持1分鐘，自然降溫后加入混合物A，混合均勻，得到具有一定粘度的黑色打印原料；利用普通擠壓型3D打印機或者人工擠壓涂抹的方式在3D物件表面或內部制備由所述黑色打印原料構成的一定大小形狀的線條或者圖案，然后轉移到80攝氏度的烘箱中反應2小時，再升高反應溫度至100攝氏度，繼續處理2小時，自然降溫得到具有相應大小形狀的線條或者圖案的高強度高彈性導電橡膠。