[发明专利]一种TPU导电薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种TPU导电薄膜的制备方法，以TPU为原料，通过热压成型技术制得TPU薄膜；在二甲苯溶剂中适当溶胀；将适度溶胀的TPU薄膜于不同质量浓度的羧基化多壁碳纳米管的二甲苯溶液中超声修饰，制备不同导电能力的TPU导电薄膜。本发明利用羧基化碳纳米管米管作为改性剂，碳纳米管具有‑COOH，‑OH等活性官能团，能与TPU聚合物基体形成分子间氢键，增强与TPU聚合物基体间的作用力，有利于导电网络结构的构筑和力学性能的改善。在合适的温度下使TPU薄膜在溶剂中发生适度溶胀，使得cMWCNTs不仅均匀修饰于TPU膜表面，并渗透进入膜内，有利于导电网络的形成和稳定，显著提高了TPU导电薄膜的导电性能。

技术领域

本发明涉及材料制备领域，具体涉及一种TPU导电薄膜的制备方法。

背景技术

导电高分子材料在过去几十年取得了飞速发展，在汽车、印刷、电器等行业得到广泛应用。导电高分子材料主要分为复合型导电高分子材料和结构型导电高分子材料。复合型导电高分子材料通过将具有导电能力的物质与高分子材料复合（分散、层积或填充）制得，具有易于成型、成本低等优势。目前，复合型导电高分子材料的制备方法主要包括原位聚合法、熔融共混法、溶液共混浇注法、超声震荡法等。超声震荡法利用高能超声波使导电粒子均匀分散于聚合物基体中，工艺简单、操作方便。

热塑性聚氨酯（TPU）具有硬度范围广、机械强度高、加工性能好等优良特性，在电子、汽车、防弹玻璃等领域得到广泛应用。多壁碳纳米管（MWCNTs）具有优异的电性能、热性能、力学性能，作为理想的填料被广泛用于制备具有优异导电性能、热稳定性、机械性能的复合材料。重要的是，其具有优异的柔韧性，在受到剪切、超声等外力作用时性能不易受损。羧基化多壁碳纳米管（cMWCNTs）与MWCNTs相比，具有-COOH，-OH等活性官能团，能与极性聚合物基体形成分子间氢键，增强与聚合物基体间的作用力，有利于导电网络结构的构筑和力学性能的改善。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种TPU导电薄膜的制备方法，以TPU为主要原料，通过热压成型技术制备TPU薄膜，在一定温度的二甲苯溶剂中发生适度溶胀，并于不同浓度cMWCNTs的二甲苯溶液中超声修饰制备TPU导电薄膜。本发明制得的TPU导电膜不仅具有优异的电性能和较低的逾渗值，与TPU膜相比热稳定性能和力学性能也得到改善。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种TPU导电薄膜的制备方法，步骤如下：

（1）以热塑性聚氨酯（TPU）为原料，利用真空热压成型技术备TPU薄膜；

（2）将一定质量的羧基化多壁碳纳米管（cMWCNTs）加入到二甲苯溶剂中，制备混合溶液，将混合溶液放入超声波清洗仪中，于70-80℃水浴中超声震荡30-40分钟，得到分散液；

（3）将步骤（1）中制备的TPU薄膜裁剪成5 cm×1 cm大小的样条置于75-85 ^oC的二甲苯溶剂中溶胀30-40 分钟，使得TPU薄膜适度溶胀；

（4）将步骤（3）中发生适度溶胀的TPU薄膜取出，立即放于步骤（2）得到的分散液中，继续于70-80℃水浴中超声震荡20-40分钟后取出，用无水乙醇洗涤，自然晾干得到不同导电能力的TPU导电薄膜。

所述步骤（1）中真空热压制备TPU薄膜的工艺过程如下：采用5 cm×5 cm大小的模具，将TPU粒料热压成型制备TPU薄膜。热压成型包括预压和热压两个阶段：在180-200 ^oC预热5 min后，于1300-1500 kg压力下预压1-3 min；再于1600-1800 kg压力下热压3-5 min。

所述步骤（1）中TPU导电薄膜的厚度为0.02-1 mm。

所述步骤（2）中分散液的浓度为0.05-0.30 mg/mL。