[发明专利]一种柔性导电材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种柔性导电材料的制备方法,采用乳液共混的方式在CNF与GNS纳米复合物的悬浮液中引入天然乳胶，并与硫化试验助剂形成均匀混合的溶液，通过破乳共沉的方法使得混合物共同沉淀，形成CNF‑GNS/NR纳米复合物；最终，确定最佳的反应温度、时间和压力，将复合物在平板硫化机上进行硫化处理得到CNF‑GNS/NR导电纳米复合材料。本发明将纤维素纳米纤丝作为生物模板，使导电复合物分散到天然橡胶分子之间，形成具有优良分散性的CNF‑GNS/NR导电纳米复合材料。

技术领域

本发明涉及导电材料领域，具体涉及一种柔性导电材料的制备方法。

背景技术

天然橡胶纳米复合材料是材料科学最为活跃的研究领域之一，因其优异的综合性能并且应用十分广泛。通过研究纤维素纳米纤丝(Cellulose Nanofibril，CNF)-石墨烯(Graphenes，GNS)/天然橡胶(Nature rubber，NR)纳米复合材料的发展及结构，能大幅提高复合材料的各种基础性能，获得兼具优异导电性与强度的复合材料。作为一种天然可再生资源，纤维素及其衍生材料在国民生产中扮演着重要角色。随着纳米科技的发展，利用化学、物理、酶催化等方法得到一维纳米尺度的CNF应运而生。由于CNF具有高强度、高表面积、低热膨胀系数、易交织成网状结构等特点，其作为基体材料在柔性屏幕、传感器及储能器件方面发展迅速。

发明内容

本发明旨在将纤维素纳米纤丝CNF作为生物模板，使导电复合物分散到天然橡胶分子之间，形成具有优良分散性的CNF-GNS/NR导电纳米复合材料。

本发明提供的技术方案是：

一种柔性导电材料的制备方法，采用乳液共混的方式在CNF与GNS纳米复合物的悬浮液中引入天然乳胶，并与硫化试验助剂形成均匀混合的溶液，通过破乳共沉的方法使得混合物共同沉淀，形成CNF-GNS/NR纳米复合物；最终，确定最佳的反应温度、时间和压力，将复合物在平板硫化机上进行硫化处理得到CNF-GNS/NR导电纳米复合材料。具体包括以下步骤：

1)首先称取所需的CNF溶液，加蒸馏水搅拌均匀，然后将溶液在80％的超声功率下超声处理10min；

2)在上述溶液中加入一定比例的GNS，将溶液搅拌后冰水浴超声处理30min，功率为80％；

3)在CNF-GNS的混合溶液中加入适量稀硫酸调节PH值为8后再超声处理10min，使得溶液分散均匀；

4)加入一定比例的硫磺、促进剂、防老剂等硫化试剂，使其形成均匀混合的溶液；

5)称取NR溶液，稀释后经过转子搅拌后加入上述混合溶液；

6)滴加硫酸溶液，使得混合溶液形成沉淀；

7)用蒸馏水洗涤固体沉淀数次以除去表面杂质，再将其于60℃下干燥24h；

8)将干燥过后的复合材料切片，并在平板硫化机上通过模具热压成型，时间为5.5-6.5min，温度为140-145℃，压力为2.5-3.5MPa。

步骤1)中CNF溶液的质量分数范围为：3-6％；

步骤2)中每300ml CNF-GNS混合溶液中有0.25g CNF和0.125～0.5g GNS；

步骤3)所述促进剂为DM(2、2'-二硫代二苯并噻唑)或CZ(N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺)，所述防老剂为4010NA(N-异丙基-N’-苯基对苯二胺)；

步骤4)中，所述硫磺、促进剂、防老剂的浓度范围分别为：1.5-2.5％，0.5-1.5％，1.2-1.8％；

步骤5)中，所述NR溶液的固含量为61.0％；