[發(fā)明專利]一種高韌性高分子基溫敏復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN112011160B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙中國;艾桃桃;張鑫;陳立貴
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西理工大學(xué)
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L67/02;C08K3/04;C08G63/91;H01C7/02;H01C7/04
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 劉文娟

本發(fā)明屬于高分子導(dǎo)電復(fù)合材料的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高韌性高靈敏性高分子基溫敏復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明提供一種高韌性高分子基溫敏復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括高分子基體和導(dǎo)電填料，導(dǎo)電填料在高分子基體中形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，所述導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)是由一維導(dǎo)電填料和二維導(dǎo)電填料構(gòu)成的三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)；其中，所述導(dǎo)電填料占所述高韌性溫敏復(fù)合材料質(zhì)量的0.1wt％～5w％，所述導(dǎo)電填料中一維導(dǎo)電填料與二維導(dǎo)電填料的質(zhì)量比為1:1。利用本發(fā)明的方法制得的柔性應(yīng)變傳感器兼具高強度、高韌性和高靈敏性；并且本發(fā)明的實驗方法簡單異行，能夠顯著提高單體的有效使用率，便于工業(yè)化生產(chǎn)，擴大其應(yīng)用領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子導(dǎo)電復(fù)合材料的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高韌性高靈敏性高分子基溫敏復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

溫敏傳感器主要是采用金屬或金屬氧化物半導(dǎo)體制備，雖然對溫度變化的靈敏度高，但是穩(wěn)定性較差、加工復(fù)雜，而且不能承受大的應(yīng)變，在外力沖擊下易被破壞。

現(xiàn)有技術(shù)報道可使用高分子基導(dǎo)電聚合物(CPCs)作為溫敏傳感器，高分子基導(dǎo)電聚合物(CPCs)是以有機聚合物為基體，摻入金屬粉、石墨、CB、碳納米管等導(dǎo)電粒子，在一定程度上能夠提高其熱敏性能；CPCs在溫度場的作用下表現(xiàn)出正溫度系數(shù)特征(PTC)和負(fù)溫度系數(shù)特征(NTC)，PTC效應(yīng)是指聚合物導(dǎo)電復(fù)合材料的電導(dǎo)率隨著溫度的增加而減小，NTC效應(yīng)是指聚合物導(dǎo)電復(fù)合材料的電導(dǎo)率隨著溫度的增加而增加。目前針對高分子基導(dǎo)電復(fù)合材料的研究中通過添加石墨烯、多壁碳納米管或金屬粉等往往表現(xiàn)出了PTC效應(yīng)，并且溫度響應(yīng)時間緩慢，大大限制了導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述缺陷，本發(fā)明提供了一種高韌性高靈敏性的柔性應(yīng)變傳感器及其制備方法，利用本發(fā)明的方法制得的柔性應(yīng)變傳感器如聚乳酸制品兼具高強度、高韌性和高靈敏性；并且本發(fā)明的實驗方法簡單異行，能夠顯著提高單體的有效使用率，便于工業(yè)化生產(chǎn)，擴大其應(yīng)用領(lǐng)域。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

本發(fā)明要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種高韌性高分子基溫敏復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括高分子基體和導(dǎo)電填料，導(dǎo)電填料在高分子基體中形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，所述導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)是由一維導(dǎo)電填料和二維導(dǎo)電填料構(gòu)成的三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)；其中，所述導(dǎo)電填料占所述高韌性溫敏復(fù)合材料質(zhì)量的0.1wt％～5w％，所述導(dǎo)電填料中一維導(dǎo)電填料與二維導(dǎo)電填料的質(zhì)量比為1:1。

進(jìn)一步，所述高分子基體為聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)或聚對苯二甲酸-己二酸丁二酯(PBAT)中的至少一種；優(yōu)選為聚乳酸。

更進(jìn)一步，當(dāng)所述高分子基體為聚乳酸時，所述聚乳酸為改性聚乳酸，所述改性聚乳酸采用下述方法制得：將聚乳酸用過氧化二異丙苯(DCP)和聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)在180℃～200℃熔融加工5～10min來進(jìn)行支化反應(yīng)；其中，各原料的比例為：聚乳酸100重量份，過氧化二異丙苯(DCP)0.25重量份，聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)0.05～0.5份。

進(jìn)一步，所述一維的導(dǎo)電填料為多壁碳納米管、單壁碳納米管或碳纖維中的至少一種。

進(jìn)一步，所述二維導(dǎo)電填料為石墨烯微片、石墨烯或石墨中的至少一種。

本發(fā)明要解決的第二個技術(shù)問題是提供上述高韌性高分子基溫敏復(fù)合材料的制備方法，所述制備方法為：將一維導(dǎo)電填料和二維導(dǎo)電填料作為復(fù)合導(dǎo)電填料與高分子基體在高分子基體的熔點以上熱分解溫度以下熔融共混即可。

進(jìn)一步，所述熔融共混溫度為180℃～200℃，共混時間5～8min。

本發(fā)明要解決的第三個技術(shù)問題是提供一種柔性溫敏傳感器，所述柔性溫敏傳感器采用上述高分子基溫敏復(fù)合材料制得。