一种柔性低电阻导电材料的制作方法

本发明涉及柔性导电材料，具体地说，涉及一种柔性低电阻导电材料。

背景技术：

1、随着智能穿戴设备的兴起，如智能手表、健康监测贴片、智能服装等，柔性低电阻导电材料成为关键材料之一，同时，在智能手机、电视、电子阅读器等领域，柔性低电阻导电材料被用来制作柔性oled屏幕，这些材料能够直接贴合人体皮肤，实现无感佩戴，同时保证数据传输的高效与准确，用于心率监测、体温感应、运动追踪等；且柔性低电阻导电材料能够在保持良好导电性能的同时，展现出高柔韧性。

2、现有柔性导电材料在追求高导电性时牺牲了一定的柔韧性，或者为了提高材料的柔韧性而不得不降低导电性能，在构建稳定且高效的导电网络方面存在局限，导致电子传输路径不够优化，影响了信号传输的效率和准确性，这限制了它们在需要同时具备高度灵活性和高效电导应用中的效能，鉴于此，我们提出一种柔性低电阻导电材料。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种柔性低电阻导电材料，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种柔性低电阻导电材料，包括以下组分：聚酰亚胺基体80-95重量份、纳米改性聚吡咯导电填料20-30重量份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯交联剂1-5重量份、硅烷偶联剂0.2-0.6重量份、聚乙烯醇分散剂0.3-0.5重量份、偶氮二异丁腈引发剂0.2-0.5重量份、过硫酸铵氧化剂2-5重量份、表面活性剂0.5-0.8重量份、二甲基亚砜溶剂10-20重量份和n,n-二甲基甲酰胺溶剂5-20重量份；

3、其中，所述纳米改性聚吡咯导电填料由丙烯酸酯单体对吡咯进行共聚物改性得到，且丙烯酸酯单体与吡咯质量比为1:2～4；

4、所述丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯或2-乙基己基丙烯酸酯中的任一种。

5、作为优选，所述纳米改性聚吡咯导电填料的具体制备方法为：

6、s1.1、分别称取以下重量份的原料：丙烯酸酯单体15-20重量份、吡咯40-60重量份、偶氮二异丁腈引发剂0.2-0.5重量份、过硫酸铵氧化剂2-5重量份、表面活性剂0.5-0.8重量份和n,n-二甲基甲酰胺溶剂5-20重量份；

7、s1.2、将吡咯溶解于n,n-二甲基甲酰胺溶剂，并置于磁力搅拌器中，在氮气保护下（以避免氧气引起的聚合反应干扰），磁力搅拌器以230-260rpm的速度，持续搅拌30-45min，充分搅拌直至吡咯完全溶解得到吡咯溶液，并将表面活性剂加入至吡咯溶液中，持续搅拌10-15min，直至搅拌均匀，确保吡咯单体在溶液中的均匀分散；

8、同时，将过硫酸铵氧化剂溶解于水中，制备得到浓度为0.3-0.5mol/lde氧化剂溶液；

9、s1.3、将氧化剂溶液滴加到吡咯溶液中，保持搅拌，使得吡咯单体在氧化剂作用下逐渐聚合成吡咯纳米颗粒；

10、s1.4、在吡咯纳米颗粒合成后，向反应体系中加入丙烯酸酯单体，在65-75℃的温度条件下，磁力搅拌器以280-320rpm的速度，持续搅拌45-60min，使体系中的丙烯酸酯单体与吡咯纳米颗粒发生共聚反应；为了确保丙烯酸酯单体能够均匀分布并有效参与共聚反应，通常会采用中高速搅拌；且烯酸酯类单体的共聚反应一般需要在一定的温度条件下进行以促进其活化和聚合反应；

11、s1.5、共聚反应过程中，向反应体系中加入偶氮二异丁腈引发剂，用于促进丙烯酸酯单体与吡咯纳米颗粒共聚反应，控制反应温度在65-70℃，并保持搅拌，确保丙烯酸酯单体与吡咯纳米颗粒充分反应，形成共聚物，反应完成后，将产物从反应液中沉淀出来，通过离心法分离共聚物，将得到的共聚物与未反应的溶剂及副产物分离；

12、s1.6、用去离子水和乙醇反复清洗沉淀物，去除未反应的单体和杂质，将清洗后的共聚物在真空干燥箱中，以干燥温度为45-60℃、真空度为0.08-0.1mpa的条件下干燥，得到纳米改性聚吡咯。

13、丙烯酸酯单体对吡咯纳米颗粒进行共聚改性得到纳米改性吡咯，改性过程中引入的丙烯酸酯链段和纳米结构可以调节电子传输路径，与三羟甲基丙烷三丙烯酸酯交联剂交联后，可形成更有效的导电网络，优化材料的导电性能。

14、且由于直接交联吡咯时，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯主要与吡咯的双键反应，形成的是较为均一的交联结构，在纳米改性聚吡咯中，除了与吡咯的双键反应外，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯还与改性引入的丙烯酸酯单元的双键反应，并且在纳米结构表面形成交联，导致交联模式更加可控，通过交联，可以显著增强纳米改性聚吡咯的物理性能，如拉伸强度、耐磨性和耐环境应力开裂性。

15、作为优选，所述s1.3中，磁力搅拌器保持180-260rpm的速度，持续搅拌30-45min；

16、其中，氧化剂溶液滴加速度为15-20滴/分钟。

17、作为优选，所述s1.5中，控制反应温度在65-70℃，磁力搅拌器以230-260rpm的速度，持续搅拌15-30min。

18、作为优选，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠或聚乙烯吡咯烷酮中的任一种。

19、作为优选，所述柔性低电阻导电材料的具体制备步骤为：

20、s2.1、分别称取以下重量份的原料：聚酰亚胺基体80-95重量份、纳米改性聚吡咯导电填料20-30重量份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯交联剂1-5重量份、硅烷偶联剂0.2-0.6重量份、聚乙烯醇分散剂0.3-0.5重量份和二甲基亚砜溶剂10-20重量份；

21、s2.2、将纳米改性聚吡咯加入至8-12份二甲基亚砜溶剂中，并加入聚乙烯醇分散剂，使用超声波处理器对溶液进行超声处理，制备得到纳米改性聚吡咯分散液；

22、s2.3、将聚酰亚胺基体溶解至剩余的二甲基亚砜溶剂，以780-900rpm的速度，搅拌10-15min，直至完全溶解，得到聚酰亚胺溶液；

23、s2.4、将纳米改性聚吡咯分散液逐滴加入到聚酰亚胺溶液中，使用高速搅拌机持续搅拌以确保均匀混合，确保导电填料均匀分散，避免团聚，以达到良好的导电网络；在确保纳米改性聚吡咯分散液分散后，加入硅烷偶联剂，继续搅拌5-10min；硅烷偶联剂则能增强填料与基体间的结合力；

24、s2.5、向上述s2.4的混合溶液中加入三羟甲基丙烷三丙烯酸酯交联剂，以800-1200rpm的速度，继续搅拌30min，以确保三羟甲基丙烷三丙烯酸酯交联剂均匀分布在混合溶液中；

25、s2.6、将混合溶液均匀涂布在基材上，将涂布后的材料在60-80℃下干燥2-3小时，去除溶剂，对干燥后的膜材进行热处理进行交联固化，得到柔性低电阻导电材料。

26、加入三羟甲基丙烷三丙烯酸酯交联剂能够通过交联反应在吡咯和纳米填料之间形成稳定的化学键桥接，增强整个复合材料的结构完整性，不仅提升了材料的机械强度和耐久性，还能减少纳米粒子的团聚，促进其均匀分散；

27、交联反应可以增强吡咯与纳米填料之间的相互作用力，优化两相界面的结合，提高复合材料的导电性能。

28、作为优选，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的任一种；

29、由于聚酰亚胺含有丰富的氮原子，且吡咯具有一定的亲水性，氨基硅烷可以通过其氨基与聚酰亚胺上的极性基团形成氢键或通过共价键与吡咯表面的官能团反应，从而增强界面相互作用。

30、作为优选，所述s2.2中，超声波处理器频率在35-50khz，功率为180-260w的条件下，超声处理25-30min。

31、作为优选，所述s2.4中，高速搅拌机以1200-1500rpm的速度进行初步分散，待物理混合后增加至2600-3200rpm的速度持续搅拌。

32、作为优选，所述s2.6中，对干燥后的膜进行热处理进行交联固化的具体步骤为：

33、采用热压机在120-150℃，压力为1-1.5mpa的条件下，将干燥后的膜材在此条件下保持1-2h，并在热压腔体内充入氮气以避免氧化，用于提高材料纯度和性能。

34、对干燥后的膜进行热处理进行交联固化是至关重要的一步，以确保三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（tmpta）交联剂能够充分反应，形成稳定的交联网络，从而获得柔性低电阻的导电材料。

35、与现有技术相比，本发明的有益效果：

36、1、该一种柔性低电阻导电材料中，采用丙烯酸酯单体与吡咯的共聚改性制备的纳米改性聚吡咯作为导电填料，引入了可调节电子传输路径的丙烯酸酯链段和纳米结构，显著提高了材料的导电性能；不仅增强了吡咯的柔韧性，还通过增加极性基团促进了与其他组分的相互作用，从而在复合材料内部形成更有效的导电网络。

37、2、该一种柔性低电阻导电材料中，采用三羟甲基丙烷三丙烯酸酯作为交联剂，不仅在吡咯和纳米填料间形成了稳定的化学键桥接，增强了复合材料的整体结构完整性，而且通过交联模式优化了导电网络，减少了纳米粒子团聚，提升了材料的机械强度、耐磨性和耐环境应力开裂性，同时保持了良好的柔韧性和导电性。