[发明专利]一种柔性传感器用导电橡胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性传感器用导电橡胶及其制备方法，其采用湿法混炼工艺将制备所得的导电剂水性分散液和液态胶乳混合，实现导电剂和胶乳在纳米尺度上的有效混合，且经过烘干脱水形成橡胶生胶；该方法避免了传统导电橡胶采用干法混炼时对橡胶分子产生破坏的情况，且导电剂采用了两种及两种以上不同微观形态，利用不同微观形态的导电剂之间的协同效应，使不同维度之间的导电剂可以在橡胶基体中搭建更加完善的导电网络，从而提高了导电橡胶的导电性能。

技术领域

本发明涉及一种导电橡胶及其制备方法，尤其涉及一种柔性传感器用导电橡胶及其制备方法，属于柔性传感器用功能材料技术领域。

背景技术

随着智能化水平的不断提升，传感器作为物联世界的重要神经触角变得越来越重要。面对越来越多的特殊信号和特殊环境，传感器需要具有透明、柔韧、延展、可自由弯曲甚至折叠、便于携带、可穿戴等特点，传统脆性硅半导体传感器很难满足这些新的需求，而基于橡胶等弹性体材料的柔性传感器能够有效的解决这些问题。

目前柔性传感器通常采用导电橡胶作为感应材料，其原理是利用导电橡胶在不同应变状态下电学性能的变化制备形成传感器。但是目前现有的这类导电橡胶通常是采用炭黑等导电剂通过密炼或者开炼的方式加入到固态橡胶基体中制备所得的，这种加工方法不仅能耗高、扬尘严重，而且粉状的导电剂在固态橡胶基体中需要长时间的高速剪切才能良好分散；同时为了在橡胶基体中形成有效的导电网络，通常需要填充较高比例的导电剂，而导电剂填充比例的增加会对橡胶的硬度、弹性及其他性能造成影响，且橡胶基体也会因为长时间的高温高速剪切而性能下降，从而难以制备高性能的导电橡胶材料。

因此本领域技术人员急需一种可以有效保证橡胶性能的柔性传感器用导电橡胶及其制备方法。

发明内容

为克服橡胶基体因长时间高温高速剪切而出现的性能下降，以及导电剂在橡胶基体中因分散不均而出现电阻过高等问题，本发明提供了一种柔性传感器用导电橡胶及其制备方法，由该制备方法制备所得的导电橡胶在保证具有良好有效的橡胶性能基础上具有优异的导电性，适用于柔性传感器中。

本发明的技术方案是：

一种柔性传感器用导电橡胶，由主要包括下述按重量份计的各组分原料制备而成：固含量为60wt.％的橡胶胶乳100份、活化剂0.1-30份、促进剂0.1-10份、硫磺0.1-10份、导电剂0.1-90份、防老化剂0.1-10份、离子型高分子分散剂0.1-10份；其中所述导电剂由至少两种具有不同微观形态的导电剂组成。

其进一步的技术方案是：

所述橡胶胶乳为天然橡胶胶乳、人工聚合形成的胶乳和通过物理溶解分散方法制备形成的人造胶乳中的至少一种。

其进一步的技术方案是：

所述人工聚合形成的胶乳包括丁苯橡胶乳液、丁腈橡胶乳液、氯丁橡胶乳液、丁二烯胶乳、聚硫胶乳、氟橡胶胶乳、硅橡胶胶乳、均聚醋酸乙烯酯胶乳、共聚醋酸乙烯酯胶乳、丙烯酸酯乳液、聚氯乙烯胶乳、偏氯乙烯胶乳和苯丙胶乳中的至少一种；所述通过物理溶解分散方法制备形成的人造胶乳包括丁基胶乳、聚异戊二烯胶乳、乙丙胶乳、聚氨酯胶乳、聚乙烯胶乳和环氧树脂胶乳中的至少一种。

其进一步的技术方案是：

所述导电剂由导电炭黑、石墨、导电碳纤维、碳纳米管、导电晶须、石墨烯、富勒烯和金属基导电颗粒中的至少两种具有不同微观形态的导电剂混合组成。

其进一步的技术方案是：

所述导电炭黑包括导电槽黑炭黑(CC)、导电炉法炭黑(CF)、超导电炉法炭黑(SCF)、特导电炉法炭黑(XCF)和乙炔炭黑(ACEF)中的至少一种；所述石墨包括鳞片石墨、膨胀石墨、膨胀石墨微粉和蠕虫状石墨中的至少一种；所述金属基导电颗粒包括银粉、铜粉、镀银玻璃微珠和镀银镍粉中的至少一种。

其进一步的技术方案是：