[发明专利]一种导电高分子复合凝胶及其制备方法

说明书

本发明涉及凝胶材料制备技术领域，具体公开了一种导电高分子复合凝胶及其制备方法。所述的导电高分子复合凝胶的制备方法，其包含如下步骤：(1)取三聚氰胺泡沫，清洗后干燥；(2)将三聚氰胺泡沫在氮气或氮气和CO₂氛围下加热反应得三维连续多孔碳；(3)将三维连续多孔碳浸入到凝胶溶液中，再经成型后即得所述的导电高分子复合凝胶。由该方法制备得到的导电高分子复合凝胶成功的克服了传统的方法存在的导电材料在凝胶中的难以分散，导电材料容易聚集的技术问题。此外，所述的三维连续多孔碳在结构上是相互连接的，形成一个连续的导电路径，能够给予导电复合凝胶材料优异的导电性。

技术领域

本发明涉及凝胶材料制备技术领域，具体涉及一种导电高分子复合凝胶及其制备方法。

背景技术

高效柔性导电高分子在电子显示器，移动的储能设备，生物集成需求等方面有广泛的应用背景和潜力。具体而言，柔性导电高分子可通过可溶性聚合物的物理或化学键交联制备水凝胶材料，再将导电填料掺入到水凝胶基质中。制备的导电凝胶材料既具有水凝胶基质的柔韧性，又具有填料带来的高电子传递速率，被认为是构建柔性电子平台潜在的候选者。在先前的技术研究中，大部分采取将碳基材料(例如活性炭、石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维等)、金属颗粒(Ag、Ti、Au等)、有机材料等分散在水凝胶中制得；或在水凝胶中直接合成导电材料制得。大部分导电填料会选择粉状分散在凝胶中，但是对于粉状材料，在凝胶中容易聚集，进而导致导电性能下降，难以达到预期的效果。例如粉末形式的传统2D石墨烯基材料具有很高的附聚趋势，并且可以重新堆叠以重新形成石墨结构。

发明内容

为了克服现有技术在制备凝胶材料的过程中导电材料容易聚集的技术问题，本发明提供了一种导电高分子复合凝胶的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种导电高分子复合凝胶的制备方法，其包含如下步骤：

(1)取三聚氰胺泡沫，清洗后干燥；

(2)将三聚氰胺泡沫在氮气或氮气和CO₂氛围下加热反应得三维连续多孔碳；

(3)将三维连续多孔碳浸入到凝胶溶液中，再经成型后即得所述的导电高分子复合凝胶。

为了克服现有技术在制备凝胶材料的过程中导电材料容易聚集的技术问题，本发明采用了全新的技术路径，采用将三聚氰胺泡沫制备三维连续多孔碳，然后将三维连续多孔碳浸入到凝胶溶液中的方法制备导电高分子复合凝胶。通过该方法制备三维连续多孔碳一方面可以成功的避免2D石墨烯等到导电材料容易在复合凝胶中聚集的技术问题；另外所述的三维连续多孔碳，具有丰富的连通孔隙，其在导电高分子复合凝胶中能形成更完整的导电网络，更利于电子传输。

优选地，步骤(1)所述的清洗是指用乙醇和/或去离子水清洗。

优选地，步骤(1)清洗后还包括将三聚氰胺泡沫置于醋丙乳液中浸泡步骤。

具体地，所述的浸泡步骤具体为：将清洗后的三聚氰胺泡沫置于醋丙乳液中浸泡1～3h。

优选地，所述的醋丙乳液的黏度为500～1000cPS。

发明人进一步研究发现，三聚氰胺泡沫在加热反应前置于醋丙乳液中浸泡能够促进三聚氰胺泡沫碳化后得到的三维连续多孔碳的石墨化程度。而石墨化程度越高，越有利于导电。因此，采用本发明所述的技术路径，应尽量提高三维连续多孔碳的石墨化程度。

优选地，步骤(2)中所述的加热反应是指在500～1000℃下反应2～5h。