具有壓敏特性的多孔導(dǎo)電高分子材料的制備方法及其應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明屬于導(dǎo)電高分子復(fù)合材料應(yīng)力敏感材料領(lǐng)域，具體涉及一種具有壓敏特性的多孔導(dǎo)電高分子材料的制備方法及其應(yīng)用。本發(fā)明提供一種具有壓敏特性的多孔導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：a)制備懸浮液；b)單向冷凍c)低溫低壓干燥。本發(fā)明制備的具有壓敏特性的多孔導(dǎo)電高分子復(fù)合材料具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和回復(fù)性，可用于制備輕質(zhì)高分子基應(yīng)變傳感器；將本發(fā)明所得導(dǎo)電高分子復(fù)合材料結(jié)合線路板和半導(dǎo)體技術(shù)，可以生成各種壓敏傳感器，其穩(wěn)定性好、使用壽命長。
【專利說明】
具有壓敏特性的多孔導(dǎo)電高分子材料的制備方法及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于導(dǎo)電高分子復(fù)合材料應(yīng)力敏感材料領(lǐng)域，具體涉及一種具有壓敏特性 的多孔導(dǎo)電高分子材料的制備方法及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002 ]應(yīng)變傳感器是可將外界應(yīng)力場刺激轉(zhuǎn)換成電阻、電流及電容變化等信號輸出的傳 感器件。傳統(tǒng)的應(yīng)變式傳感器主要有無機(jī)材料制成，如金屬應(yīng)變片式傳感器等。無機(jī)材料柔 性差，可測量的應(yīng)變范圍較小，這極大的限制了應(yīng)變式傳感器的使用范圍。
[0003] 多孔導(dǎo)電高分子材料是一類兼具導(dǎo)電高分子材料的導(dǎo)電性能與泡沫材料質(zhì)輕、緩 沖特性的新型高分子材料。其作為一種功能高分子材料有很高的實際應(yīng)用價值和理論研究 價值。近年來其在應(yīng)變傳感器領(lǐng)域的潛在應(yīng)用價值獲得人們的廣泛關(guān)注，如Tang Y等在 《ACS Nano》上發(fā)表的名為《Manufacturable conducting rubber ambers and stretchable conductors from copper nanowire aerogel monoliths〉〉的文章介紹了一 種聚乙烯醇/銅納米線的導(dǎo)電泡孔材料，其多孔特性使復(fù)合材料可在較大應(yīng)變范圍內(nèi)進(jìn)行 性能檢測。但其用于應(yīng)變傳感器時，存在穩(wěn)定性和回復(fù)性差等缺點;且其制備的無規(guī)泡孔材 料力學(xué)性能較差，可承受應(yīng)力較小。因此，制備可承受較大應(yīng)力，可檢測較大應(yīng)變，且具有良 好的穩(wěn)定性和回復(fù)性的應(yīng)變傳感器仍然是目前該領(lǐng)域的研究重點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對上述缺陷，提供了一種新的具有壓敏特性(電阻隨壓力敏感的特性)的 多孔導(dǎo)電高分子材料的制備方法，該方法解決了導(dǎo)電高分子復(fù)合材料作為壓敏材料制備工 藝復(fù)雜，柔性差，可承受壓縮應(yīng)變小等難題，制備出了具有良好的穩(wěn)定性和回復(fù)性的多孔導(dǎo) 電高分子壓敏材料。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案：
[0006] 本發(fā)明要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種具有壓敏特性的多孔導(dǎo)電高分子復(fù) 合材料的制備方法，包括如下步驟：
[0007] a)制備懸浮液:將導(dǎo)電納米粒子、可溶性熱塑性聚合物、聚合物溶劑配制成均勻的 懸浮液；
[0008] b)單向冷凍：
[0009] 將裝載有步驟a所得懸浮液的容器置于冷卻環(huán)境中，裝載懸浮液的容器僅其底部 接觸冷卻環(huán)境，后進(jìn)行單向冷凍;冷凍開始時，容器底部的聚合物溶劑分子迅速形成大量冰 晶，隨著冷凍過程的進(jìn)行冰晶沿溫度梯度方向定向生長；同時，導(dǎo)電納米填料和可溶性熱 塑性聚合物被排除在冰晶外并聚集在正在生長的冰晶之間；其中，冷卻環(huán)境的溫度比懸浮 液凝固點溫度低l〇°C以上;冷凍過程中，懸浮液自下而上形成一個穩(wěn)定的溫度梯度；
[0010] c)低溫低壓干燥:在聚合物溶劑晶柱生長完成后，將完全冷凍的懸浮液及容器迅 速置入冷凍干燥機(jī)內(nèi)，待冰晶在低溫低壓下完全升華，然后取出樣品將其干燥，即得具有壓 敏特性的多孔導(dǎo)電高分子復(fù)合材料。
[0011] 其中，所述聚合物溶劑為能夠溶解所選擇的可溶性熱塑性聚合物的合適溶劑，包 括二氧六環(huán)、水、丙酮、甲苯、二甲苯、四氫呋喃、二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇、甲酸、二氯甲烷 中的一種或幾種，溶劑用量為:每重量份可溶性熱塑性聚合物中添加5~100ml溶劑。
[0012] 優(yōu)選的，所述溶劑為二氧六環(huán)。
[0013] 優(yōu)選的，所述可溶性熱塑性聚合物為能夠在聚合物溶劑中完全溶解或者形成穩(wěn)定 乳液的熱塑性彈性體材料，包括熱塑性聚氨酯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚烯烴 彈性體、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物或聚醚酯彈性體中的至少一種。
[0014] 所述導(dǎo)電納米粒子為碳納米管、碳纖維、炭黑、金屬納米顆粒、金屬粉末、金屬納米 線、金屬氧化物粉末或石墨烯中的至少一種;優(yōu)選為多壁碳納米管(WMCNTs);其中，可溶性 熱塑性聚合物:導(dǎo)電納米粒子=1(質(zhì)量份）：0.001~〇.2(質(zhì)量份）。
[0015] 進(jìn)一步，上述具有壓敏特性的多孔導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的制備方法中，步驟a懸浮 液的制備方法為:先將導(dǎo)電納米粒子加入到聚合物溶劑中，超聲分散均勻后得混合液，然后 將所述的可溶性熱塑性聚合物加入混合液中，在25~80°C下以10~lOOOrpm的速率邊加熱 邊攪拌至均勻即得步驟a中的懸浮液。
[0016] 更進(jìn)一步的，上述具有壓敏特性的多孔導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的制備方法中，步驟a 懸浮液的制備中，超聲分散在15~25°C常溫水浴中進(jìn)行，超聲時間為5~120min，超聲功率 為95W~1.5kW。優(yōu)選的，超聲時間為30min，超聲功率為285W。
[0017] 進(jìn)一步，上述具有壓敏特性的多孔導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的制備方法中，步驟b中， 單向冷凍方法采用下述方式:將裝載步驟a所得懸浮液的容器除底部區(qū)域均使用絕緣隔熱 泡沫材料緊密包覆，然后將容器放置于表面光滑平整的金屬鐵塊上，后將金屬鐵塊、容器和 隔熱泡沫一起置于液氮池中，且放置于液氮池時液氮液面不高于鐵塊高度。
[0018] 進(jìn)一步，步驟c中冷凍干燥的工藝條件為:冷凍溫度-80~-100°c，冷凍壓力0.1~ 30Pa，干燥時間12~120h。優(yōu)選的，冷凍壓力0 · 1~IPa，干燥時間12~72h。
[0019] 本發(fā)明要解決的第二個技術(shù)問題是提供一種具有壓敏特性的導(dǎo)電高分子復(fù)合材 料，其米用上述制備方法制得。
[0020] 本發(fā)明要解決的第三個技術(shù)問題是提供一種壓力傳感器，包括壓敏材料，其壓敏 材料含有采用上述的法制得的導(dǎo)電復(fù)合材料。
[0021] 本發(fā)明中，壓敏傳感器采用現(xiàn)有的方法制備即可，如可將壓敏材料置于兩層金屬 電極之間，再利用絕緣薄膜對其進(jìn)行封裝等。
[0022]本發(fā)明的有益效果：
[0023] 1、本發(fā)明方法使導(dǎo)電納米粒子均勻地分散在多孔導(dǎo)電高分子復(fù)合材料中的泡孔 棱中并形成良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，制備所得多孔導(dǎo)電多孔材料電學(xué)性能提高且穩(wěn)定，逾滲值極 低。
[0024] 2、本發(fā)明方法采用定向冷凍干燥技術(shù)，裝置簡單、效率高、環(huán)境友好。
[0025] 3、本發(fā)明方法選用的原材料價格低廉，來源廣泛，有效降低了制備成本。
[0026] 4、本發(fā)明方法制備的具有壓敏特性的多孔導(dǎo)電高分子復(fù)合材料，沿定向方向具有 很高的壓縮應(yīng)變，良好的穩(wěn)定性和回復(fù)性。
[0027] 5、本發(fā)明制備的具有壓敏特性的多孔導(dǎo)電高分子復(fù)合材料具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和 回復(fù)性，可用于制備輕質(zhì)高分子基應(yīng)變傳感器。將本發(fā)明所得導(dǎo)電高分子復(fù)合材料結(jié)合線 路板和半導(dǎo)體技術(shù)，可以生成各種壓敏傳感器，其穩(wěn)定性好、使用壽命長。
【附圖說明】：
[0028]圖la本發(fā)明實施例6制備的TPU/MWCNTs復(fù)合材料的掃描電子顯微鏡圖片；由圖la 可知:實施例6所得導(dǎo)電高分子復(fù)合材料具有典型的定向多孔結(jié)構(gòu)；圖lb為圖la的放大圖； 圖lc為對比例2制備的無規(guī)泡孔材料的掃描電子顯微鏡照片。
[0029]圖2為本發(fā)明實施例1~7制備的TPU/MWCNTs復(fù)合材料的電學(xué)性能曲線。
[0030]圖3a為本發(fā)明實施例2制備的TPU/MWCNTs復(fù)合材料進(jìn)行15 %應(yīng)變循環(huán)壓縮時的時 間-電阻曲線，圖3b為本發(fā)明對比例3制備的TPU/MWCNTs復(fù)合材料進(jìn)行15 %應(yīng)變循環(huán)壓縮時 的時間-電阻曲線。 五、【具體實施方式】
[0031] 本發(fā)明的單向冷凍方式:先將裝有懸浮液的容器四周使用絕緣隔熱泡沫材料緊密 包覆后放置于表面光滑平整的金屬鐵塊上，然后將金屬鐵塊、裝在懸浮液的容器和隔熱泡 沫一起置于液氮池中，且放置于液氮池時液氮液面不高于鐵塊高度;在液氮池中放置鐵塊 作為支撐物，將載有懸浮液的容器液放在金屬鐵塊上，載有懸浮液的容器和金屬鐵塊直接 接觸而非和液氮直接接觸，整個過程不存在運動。
[0032] 本發(fā)明的定向冷凍機(jī)理:將裝有懸浮液的容器以及金屬鐵塊放入液氮池后，由于 金屬鐵塊良好的導(dǎo)熱性被迅速冷卻至極低的溫度，因此使得懸浮液自下而上形成一個穩(wěn)定 的溫度梯度；容器底部接觸鐵塊而溫度降低，從而迅速形成大量冰晶，根據(jù)動力學(xué)原理，冰 晶傾向于沿溫度梯度方向定向生長；同時，導(dǎo)電納米粒子和可溶性熱塑性聚合物被排除在 冰晶外并且聚集在正在生長的冰晶之間；待冷凍完成后使用冷凍干燥技術(shù)除去定向生長的 冰晶，即得本發(fā)明所制備的定向多孔結(jié)構(gòu)材料。
[0033] 下面給出的實施例是對本發(fā)明的具體描述，有必要指出的是以下實施例只用于對 本發(fā)明作進(jìn)一步說明，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，該領(lǐng)域技術(shù)熟練人員根據(jù)上述 本
【發(fā)明內(nèi)容】
做出的非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0034] 本發(fā)明中，實施例1中所用的多壁碳納米管：直徑8~15nm，長度30~50μπι，純度〉 95%，中科院成都有機(jī)化學(xué)所生產(chǎn)；熱塑性聚氨酯（TPU):型號1185Α，德國巴斯夫股份有限 公司生產(chǎn)。
[0035]實施例1具有壓敏特性的多孔導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的制備 [0036]具體制備步驟為：
[0037] ⑴原料干燥:在80°C條件下，將TPU和MWCNTs于真空烘箱中干燥8h;
[0038] (2)懸浮液的制備：將0.0513g MWCNTs粉末與40ml二氧六環(huán)在100ml的燒杯中混 合，在15~25 °C水浴下超聲分散30min得到均勻的MWCNTs/二氧六環(huán)的混合液，然后向其中 加入2g TPU，40°C下攪拌1小時左右，冷卻至室溫，得到TPU/MWCNTs/二氧六環(huán)懸浮液；
[0039] (3)單向冷凍:將懸浮液倒入高度為10cm直徑為2cm的平底玻璃試管中，并用濾紙 封口；然后將試管除底部外的區(qū)域均用隔熱泡沫緊密包覆后置于表面光滑的長寬高均為 l〇cm的鐵塊上，然后將鐵塊、試管以及隔熱泡沫一起置于深度為8cm的液氮池中，直至混合 溶液完全冷凍為止；
[0040] (4)低溫低壓干燥:將冷凍過后的試管迅速放入冷凍干燥機(jī)中，冷凍干燥72h，溫度 為-85°C，真空度為0.8Pa;溶劑冰晶完全升華即得具有壓敏特性的多孔導(dǎo)電高分子復(fù)合材 料。
[0041 ]實施例2-7具有壓敏特性的多孔導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的制備
[0042] 實施例2-7的各原料配比如表1所示。具體制備方法均與實施例1相同。
[0043] 對比例1導(dǎo)電高分子無規(guī)多孔材料的制備
[0044] 具體制備步驟為：
[0045] ⑴原料干燥:在80°C條件下，將TPU和MWCNTs于真空烘箱中干燥8h;
[0046] (2)懸浮液的制備：將0.0408g MWCNTs粉末與40ml二氧六環(huán)在100ml的燒杯中混 合，在15~25 °C水浴下超聲分散30min得到均勻的MWCNTs/二氧六環(huán)的混合液，然后向其中 加入2g TPU，40°C下攪拌1小時左右，冷卻至室溫，得到TPU/MWCNTs/二氧六環(huán)懸浮液；
[0047] (3)冷凍:將懸浮液倒入高度為10cm直徑為2cm的平底玻璃試管中，并用濾紙封口； 然后將試管放入冰水混合物中，1小時后拿出放置于_20°C的冰箱中冷凍12h;
[0048] (4)低溫低壓干燥:將冷凍過后的試管迅速放入冷凍干燥機(jī)中，冷凍干燥72h，溫度 為-85°C，真空度為0.8Pa;溶劑冰晶完全升華即得對比試樣。
[0049] 對比例2
[0050] 本對比例與對比例1步驟基本相同，區(qū)別在于步驟(2)中共懸浮液的制備時不添加 MWCNTs，直接將2g TPU溶于40ml溶劑中。
[0051 ] 對比例3
[0052]該對比例與實施例2基本相同，只是冷凍方式不同，具體為:在冷凍過程中，將步驟 (2)制得的懸浮液置于專用容器，通過定速或變速移動裝置將容器以lmm/s的速度緩慢浸入 液氮中，容器完全浸入后在液氮中放置15min。
[0053]性能測試：
[0054] 1)微觀形貌觀察:將所制得的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料置于液氮中冷凍lh后迅速沿縱 向方向脆斷，經(jīng)過斷面噴金處理后，利用掃描電子顯微鏡(德國卡爾·蔡司股份公司，型號 EV018)對其脆斷面微觀形貌進(jìn)行觀測，圖la，b為實施例6的掃描電鏡圖片，圖lc為對比例2 的掃描電鏡圖片;從圖la和圖lb可以看出，實施例6所制備的材料呈現(xiàn)出類似于梯子的定向 多孔結(jié)構(gòu)；圖lb為圖la的放大圖，由圖lb可知:孔徑大小為10-20μπι，且微孔為通孔，圖lc為 無規(guī)泡孔圖片。
[0055] 2)電學(xué)性能測試:為了考察本發(fā)明制備的多孔導(dǎo)電高分子材料的體積電阻率及逾 滲值，使用DMM4050數(shù)字萬用表(美國泰克科技有限公司），對高度為10mm、底面直徑為15mm 的圓柱形試樣進(jìn)行電性能測試；體積電阻率小于1〇6Ω · cm的試樣采用DMM4050數(shù)字萬用 表，體積電阻率大于1〇6Ω · cm的用ZC-36型超高電阻測試儀(上海安標(biāo)電子有限公司)進(jìn)行 測試，測試前首先在試樣兩端涂覆適量銀膠來盡量減少接觸電阻的影響；制備的定向?qū)щ?高分子多孔材料的體積電阻率詳細(xì)見表2,圖2所示為制備的多孔導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的逾 滲曲線。
[0056] 從表2和圖2中可以看出，通過本發(fā)明的制備方法制得的多孔導(dǎo)電高分子復(fù)合材料 在導(dǎo)電納米粒子含量很低時就具有良好的導(dǎo)電性能，其渝滲值僅為〇. 〇〇23vo 1 %。
[0057] 3)力學(xué)性能及壓敏性能測試
[0058] 將試樣裁成直徑15mm長度10mm的圓柱形樣品，兩端用銀膠粘上鋁片后放置于電子 萬用試驗機(jī)試樣臺上，同時將試樣上下兩端的鋁片與DMM4050數(shù)字萬用表相連接，然后壓頭 以5mm/min的速度進(jìn)行加載，壓縮到一定應(yīng)變后再以5mm/min的速度解除壓縮，進(jìn)行50個循 環(huán)，同步記錄應(yīng)力-應(yīng)變曲線和時間-電阻曲線。制備的多孔導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的循環(huán)壓 敏曲線如圖3a、b所示，圖3a為本發(fā)明實施例2制備的TPU/MWCNTs復(fù)合材料進(jìn)行15 %應(yīng)變循 環(huán)壓縮時的時間-電阻曲線，圖3b為本發(fā)明對比例3制備的TPU/MWCNTs復(fù)合材料進(jìn)行15 %應(yīng) 變循環(huán)壓縮時的時間-電阻曲線。
[0059]從圖3a可以看出本發(fā)明制備的材料擁有良好的穩(wěn)定性和回復(fù)性，經(jīng)過50個循環(huán)后 仍能達(dá)到初始值的99.53% (僅下降0.47%)，依舊保持穩(wěn)定，說明材料適用于長期使用。從 圖3b可以看出，對比例3制得的復(fù)合材料進(jìn)行50個循環(huán)后電阻僅為初試值的94.37% (下降 了 5.63%)，下降的程度比本發(fā)明高出一個數(shù)量級，且穩(wěn)定性和回復(fù)性明顯不如本發(fā)明所制 備的材料，充分說明本發(fā)明所制備的導(dǎo)電高分子定向多孔材料更適用于壓敏材料。在實際 應(yīng)用過程中，如果材料的穩(wěn)定性好，則檢測應(yīng)變的精確度更高，更適合長期使用;若穩(wěn)定性 不好，會導(dǎo)致其在使用過程中電阻一直下降，則會對測試結(jié)果產(chǎn)生偏差，且隨著使用次數(shù)的 增多偏差逐漸加大;可見，利用本發(fā)明方制得的多孔導(dǎo)電高分子復(fù)合材料更適用于對使用 壽命要求較高的應(yīng)變傳感器的制作。
[0060] 此外，定義材料壓縮到50%時的應(yīng)力為其壓縮強(qiáng)度，實施例及對比例的壓縮強(qiáng)度 結(jié)果如表3所示。從表3可以看出，相同條件下定向泡孔材料(實施例所得材料）比無規(guī)泡孔 材料(對比例所得材料)力學(xué)性能得到明顯的提升，純TPU泡孔材料的壓縮強(qiáng)度由無規(guī)泡孔 材料的1 〇. 〇lkPa提升到定向泡孔材料的15.07kPa，提升了50.54% ;含有0.04857vo 1 %CNTs 的復(fù)合材料的壓縮強(qiáng)度從無規(guī)泡孔材料的11.89kPa提升到了20.27kPa，提升了70.42% ;且 定向泡孔材料的力學(xué)性能隨MWCNTs含量的增加進(jìn)一步提升。
[0061] 對于對比例3,由于是將裝有懸浮液的容器以一定的速度定向浸入冷卻液中，在將 容器進(jìn)入冷凍液的過程中，容器底部和側(cè)壁都不可避免的接觸冷凍液，由于存在容器側(cè)壁 傳熱的問題，因此在形成一個縱向溫度梯度的同時會不可避免的形成一個橫向的溫度梯度 (不同于本發(fā)明只形成一個自下而上的溫度梯度）；冰晶在沿縱向方向生長的同時也會沿橫 向方向生長。因此，該對比例制備出的材料的結(jié)構(gòu)實際上是邊緣區(qū)域橫向取向而中心區(qū)域 縱向取向的結(jié)構(gòu)，即無法得到具有良好的一維取向的材料;這種缺陷會影響其作壓敏材料 的使用（由圖3可知，采用該冷凍方式得到的材料穩(wěn)定性和回復(fù)性均不好，無法適用于對壓 敏性能要求更高和對使用壽命要求更高的領(lǐng)域）；因為一個良好的壓敏材料需要好的取向 一致性以提高材料的力學(xué)性能以及循環(huán)壓縮使用所需要的良好的穩(wěn)定性和回復(fù)性。
[0062] 表1實施例1-7各原料配比
[0063]

[0064] 表2實施例1-7碳納米管含量及所得復(fù)合材料的體積電導(dǎo)率
[0065]
[0066] 表3導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的壓縮強(qiáng)度
[0067]
【主權(quán)項】
1. 具有壓敏特性的多孔導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： a) 制備懸浮液:將導(dǎo)電納米粒子、可溶性熱塑性聚合物、聚合物溶劑配制成均勻的懸浮 液； b) 單向冷凍:將裝載有步驟a所得懸浮液的容器置于冷卻環(huán)境中，裝載懸浮液的容器僅 其底部接觸冷卻環(huán)境，后進(jìn)行單向冷凍;冷凍開始時，容器底部的聚合物溶劑分子迅速形成 大量冰晶，隨著冷凍過程的進(jìn)行冰晶沿溫度梯度方向定向生長;同時，導(dǎo)電納米填料和可溶 性熱塑性聚合物被排除在冰晶外并聚集在正在生長的冰晶之間；其中，冷卻環(huán)境的溫度比 懸浮液凝固點溫度低l〇°C以上;冷凍過程中，懸浮液自下而上形成一個穩(wěn)定的溫度梯度； c) 低溫低壓干燥：在聚合物溶劑晶柱生長完成后，將完全冷凍的懸浮液及容器迅速置 入冷凍干燥機(jī)內(nèi)，待冰晶在低溫低壓下完全升華，然后取出樣品將其干燥，即得具有壓敏特 性的多孔導(dǎo)電高分子復(fù)合材料。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述具有壓敏特性的多孔導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的制備方法，其特征 在于，所述聚合物溶劑為能夠溶解所選擇的可溶性熱塑性聚合物的合適溶劑，包括二氧六 環(huán)、水、丙酮、甲苯、二甲苯、四氫呋喃、二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇、甲酸、二氯甲烷中的一種 或幾種，溶劑用量為:每重量份可溶性熱塑性聚合物中添加5~100ml溶劑。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述具有壓敏特性的多孔導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的制備方法，其特 征在于，所述可溶性熱塑性聚合物為能夠在聚合物溶劑中完全溶解或者形成穩(wěn)定乳液的熱 塑性彈性體材料，包括熱塑性聚氨酯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚烯烴彈性體、 苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物或聚醚酯彈性體中的至少一種。4. 根據(jù)權(quán)利要求1~3任一項所述具有壓敏特性的多孔導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的制備方 法，其特征在于，所述導(dǎo)電納米粒子為碳納米管、碳纖維、炭黑、金屬納米顆粒、金屬粉末、金 屬納米線、金屬氧化物粉末或石墨烯中的至少一種;其中，可溶性熱塑性聚合物與導(dǎo)電納米 粒子的質(zhì)量比為:可溶性熱塑性聚合物:導(dǎo)電納米粒子= 1:0.001~0.2。5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項所述具有壓敏特性的多孔導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的制備方 法，其特征在于，步驟a懸浮液的制備方法為:先將導(dǎo)電納米粒子加入到聚合物溶劑中，超聲 分散均勻后得混合液，然后將所述的可溶性熱塑性聚合物加入混合液中，在25~80°C下以 10~1 OOOrpm的速率邊加熱邊攪拌至均勻即得步驟a中的懸浮液。6. 根據(jù)權(quán)利要求1~5任一項所述具有壓敏特性的多孔導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的制備方 法，其特征在于，步驟a懸浮液的制備中，超聲分散在15~25°C常溫水浴中進(jìn)行，超聲時間為 5~120min，超聲功率為95W~1.5kW。7. 根據(jù)權(quán)利要求1~6任一項所述具有壓敏特性的多孔導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的制備方 法，其特征在于，步驟b中，單向冷凍方法采用下述方式:將裝載步驟a所得懸浮液的容器除 底部區(qū)域均使用絕緣隔熱泡沫材料緊密包覆，然后將容器放置于表面光滑平整的金屬鐵塊 上，后將金屬鐵塊、容器和隔熱泡沫一起置于液氮池中，且放置于液氮池時液氮液面不高于 鐵塊高度。8. 根據(jù)權(quán)利要求1~7任一項所述具有壓敏特性的多孔導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的制備方 法，其特征在于，步驟c中冷凍干燥的工藝條件為:冷凍溫度-80~-100°C，冷凍壓力0.1~ 30卩&，干燥時間12~12011。9. 一種具有壓敏特性的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料，其采用權(quán)利要求1~8任一項所述的方法 制得。10.-種壓力傳感器，包括壓敏材料，其特征在于，所述壓敏材料含有權(quán)利要求1~8任 一項所述的方法制得的多孔導(dǎo)電高分子復(fù)合材料。
【文檔編號】G01R15/12GK106009029SQ201610351838
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】代坤, 黃文舉, 李毅祥, 徐卓言, 鄭國強(qiáng), 劉春太, 申長雨
【申請人】鄭州大學(xué)