一種聚吡咯/微晶纖維素高柔性導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種聚吡咯/微晶纖維素高柔性導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，屬于導(dǎo)電復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。針對目前聚吡咯材料溶解性差，力學(xué)性能較低，無法滿足現(xiàn)有生產(chǎn)的需求的問題，通過將微晶纖維素進(jìn)行改性負(fù)載石墨烯材料，隨后將纖維素復(fù)合石墨烯材料與聚吡咯熱壓復(fù)合，制備一種加工難度較小，力學(xué)性能較好的柔性導(dǎo)電材料，本發(fā)明通過將柔性材料與導(dǎo)電材料進(jìn)行復(fù)合，大大改善其加工性能，同時其復(fù)合材料電導(dǎo)率可達(dá)0.35～0.45s/cm，通過微晶纖維素和吡咯進(jìn)行復(fù)合制備，綠色安全，對環(huán)境無污染。
【專利說明】
一種聚吡咯/微晶纖維素高柔性導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種聚吡咯/微晶纖維素高柔性導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，屬于導(dǎo)電復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]導(dǎo)電高分子是目前廣受關(guān)注的研究課題之一，納米導(dǎo)電高分子具有電導(dǎo)率高，環(huán)境穩(wěn)定性好，生物相容性好的特點(diǎn)，并且廣泛的應(yīng)用于電子工業(yè)、光學(xué)儀器、化學(xué)和電化學(xué)傳感器、電致色變元件、致動器、場發(fā)射器件等領(lǐng)域。在所有導(dǎo)電高分子中，聚吡咯是研究最廣泛的導(dǎo)電高分子，其合成簡便，抗氧化性能良好，與其它導(dǎo)電高分子相比電導(dǎo)率較高、易成膜、柔軟等優(yōu)點(diǎn)而日益受到人們的關(guān)注。聚吡咯已被用于制作生物感應(yīng)器、功能分子膜、二次電池和非線性光學(xué)裝置等。從純聚合物、摻雜薄膜到雙層膜復(fù)合材料和現(xiàn)在的納米復(fù)合材料，聚吡咯的熱穩(wěn)定性、機(jī)械延展性等均有了很大提高。
[0003]但是與大多數(shù)共輛導(dǎo)電高分子一樣，聚吡咯難熔難溶，難溶于普通溶劑，導(dǎo)致其加工操作困難較大，無法完全對其保證進(jìn)行有效的加工和處理，所以需要一種較為柔性的導(dǎo)電材料，在不損害其電化學(xué)性能的同時，使其加工操作的難度大大降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題:針對目前聚吡咯材料溶解性差，力學(xué)性能較低，無法滿足現(xiàn)有生產(chǎn)的需求的問題，提供了一種通過將微晶纖維素進(jìn)行改性負(fù)載石墨烯材料，隨后將纖維素復(fù)合石墨烯材料與聚吡咯熱壓復(fù)合，制備一種加工難度較小，力學(xué)性能較好的柔性導(dǎo)電材料，導(dǎo)電性能較好，且加工制作十分方便。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案是:
(1)按體積比1:1，將1.2mL濃度為0.lmg/mL的石墨稀添加至濃度為0.02mol/L的十六燒基三甲基溴化銨中，在200?300W下超聲分散10?15min，制備得石墨烯分散液備用；
(2)稱取55?60g微晶纖維素，將其置于100?200mL去離子水中，隨后攪拌混合并超聲分散20?30min，待分散完成后，對其過濾并收集濾渣，用去離子水洗滌至pH至7.0后，將其置于50?60 °C下干燥3?4h，待干燥完成后，將其置于30MPa下額的均質(zhì)機(jī)中均質(zhì)處理50?60min；
(3)待均質(zhì)處理完成后，量取8?1mL均質(zhì)懸濁液，將其置于索氏抽提器中抽濾成膜，帶靜置10?15min后，將步驟(I)制備的石墨烯分散液置于索氏抽提器中再次抽濾，隨后收集復(fù)合薄膜，在80?85°C下熱壓20?24h，制備得微晶纖維素柔性薄膜；
(4)將上述制備的微晶纖維素柔性薄膜平鋪至500mL燒杯中，隨后添加200?250mL的吡咯單體，使其將纖維素膜完全淹沒，同時滴加20?25mL質(zhì)量濃度為10%的三氯化鐵溶液，隨后將燒杯置于紫外輻照箱中，調(diào)節(jié)紫外燈與燒杯間距為1cm;
(5)待調(diào)整燈距后，對輻照箱中通入氮?dú)馀懦諝?，隨后打開紫外燈，對其輻照接枝改性處理25?30min，待接枝完成后，收集接枝完成的纖維素膜，將其置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%乙醇溶液中，在200?300W超聲振蕩清洗5?1min，并置于40?50°C下真空干燥6?8h，即可制備得一種聚吡咯/微晶纖維素高柔性導(dǎo)電復(fù)合材料。
[0006]本發(fā)明的應(yīng)用方法:按重量份數(shù)計，分別稱取75?85份將上述制備的高柔性導(dǎo)電復(fù)合材料、10?15份炭黑粉末和5?10份聚偏氟乙烯，攪拌混合制備得混合電極材料，隨后按固液質(zhì)量比50:1，將二甲基甲酰胺滴加至混合電極材料中，并將其置于瑪瑙研缽中碾磨混合10?15min，隨后均勾涂覆置Icm2的鎳片表面，在I?2MPa下壓制I?2min后，將其置于65?70 °C下干燥6?8h，即可制備得電池電極。
[0007]本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是:
(1)本發(fā)明通過將柔性材料與導(dǎo)電材料進(jìn)行復(fù)合，大大改善其加工性能，同時其復(fù)合材料電導(dǎo)率可達(dá)0.35?0.45s/cm；
(2)通過微晶纖維素和吡咯進(jìn)行復(fù)合制備，綠色安全，對環(huán)境無污染。
【具體實(shí)施方式】
[0008]首先按體積比1:1，將1.2mL濃度為0.lmg/mL的石墨烯添加至濃度為0.02mol/L的十六烷基三甲基溴化銨中，在200?300W下超聲分散10?15min，制備得石墨烯分散液備用；稱取55?60g微晶纖維素，將其置于100?200mL去離子水中，隨后攪拌混合并超聲分散20?30min，待分散完成后，對其過濾并收集濾渣，用去離子水洗滌至pH至7.0后，將其置于50?60°C下干燥3?4h，待干燥完成后，將其置于30MPa下額的均質(zhì)機(jī)中均質(zhì)處理50?60min;待均質(zhì)處理完成后，量取8?1mL均質(zhì)懸濁液，將其置于索氏抽提器中抽濾成膜，帶靜置10?15min后，將步驟(I)制備的石墨烯分散液置于索氏抽提器中再次抽濾，隨后收集復(fù)合薄膜，在80?85°C下熱壓20?24h，制備得微晶纖維素柔性薄膜;將上述制備的微晶纖維素柔性薄膜平鋪至500mL燒杯中，隨后添加200?250mL的吡咯單體，使其將纖維素膜完全淹沒，同時滴加20?25mL質(zhì)量濃度為10%的三氯化鐵溶液，隨后將燒杯置于紫外輻照箱中，調(diào)節(jié)紫外燈與燒杯間距為1cm;待調(diào)整燈距后，對輻照箱中通入氮?dú)馀懦諝?，隨后打開紫外燈，對其輻照接枝改性處理25?30min，待接枝完成后，收集接枝完成的纖維素膜，將其置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%乙醇溶液中，在200?300W超聲振蕩清洗5?lOmin，并置于40?50°C下真空干燥6?8h，即可制備得一種聚吡咯/微晶纖維素高柔性導(dǎo)電復(fù)合材料。
[0009]實(shí)例I
首先按體積比1:1，將1.2mL濃度為0.lmg/mL的石墨烯添加至濃度為0.02mol/L的十六烷基三甲基溴化銨中，在200W下超聲分散1min，制備得石墨烯分散液備用;稱取55g微晶纖維素，將其置于10mL去離子水中，隨后攪拌混合并超聲分散20min，待分散完成后，對其過濾并收集濾渣，用去離子水洗滌至PH至7.0后，將其置于50 V下干燥3h，待干燥完成后，將其置于30MPa下額的均質(zhì)機(jī)中均質(zhì)處理50min;待均質(zhì)處理完成后，量取8mL均質(zhì)懸濁液，將其置于索氏抽提器中抽濾成膜，帶靜置1min后，將石墨烯分散液置于索氏抽提器中再次抽濾，隨后收集復(fù)合薄膜，在80°C下熱壓20h，制備得微晶纖維素柔性薄膜;將上述制備的微晶纖維素柔性薄膜平鋪至500mL燒杯中，隨后添加200mL的吡咯單體，使其將纖維素膜完全淹沒，同時滴加20mL質(zhì)量濃度為10%的三氯化鐵溶液，隨后將燒杯置于紫外輻照箱中，調(diào)節(jié)紫外燈與燒杯間距為1cm;待調(diào)整燈距后，對輻照箱中通入氮?dú)馀懦諝?，隨后打開紫外燈，對其輻照接枝改性處理25min，待接枝完成后，收集接枝完成的纖維素膜，將其置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%乙醇溶液中，在200W超聲振蕩清洗5min，并置于40°C下真空干燥6h，即可制備得一種聚吡咯/微晶纖維素高柔性導(dǎo)電復(fù)合材料。
[0010]按重量份數(shù)計，分別稱取75份將上述制備的高柔性導(dǎo)電復(fù)合材料、15份炭黑粉末和10份聚偏氟乙烯，攪拌混合制備得混合電極材料，隨后按固液質(zhì)量比50:1，將二甲基甲酰胺滴加至混合電極材料中，并將其置于瑪瑙研缽中碾磨混合lOmin，隨后均勻涂覆置Icm2的鎳片表面，在IMPa下壓制Imin后，將其置于65°C下干燥6h，即可制備得電池電極。
[0011]實(shí)例2
首先按體積比1:1，將1.2mL濃度為0.lmg/mL的石墨烯添加至濃度為0.02mol/L的十六烷基三甲基溴化銨中，在250W下超聲分散12min，制備得石墨烯分散液備用;稱取57g微晶纖維素，將其置于150mL去離子水中，隨后攪拌混合并超聲分散25min，待分散完成后，對其過濾并收集濾渣，用去離子水洗滌至PH至7.0后，將其置于55 °C下干燥4h，待干燥完成后，將其置于30MPa下額的均質(zhì)機(jī)中均質(zhì)處理55min;待均質(zhì)處理完成后，量取9mL均質(zhì)懸濁液，將其置于索氏抽提器中抽濾成膜，帶靜置12min后，將石墨烯分散液置于索氏抽提器中再次抽濾，隨后收集復(fù)合薄膜，在82°C下熱壓22h，制備得微晶纖維素柔性薄膜;將上述制備的微晶纖維素柔性薄膜平鋪至500mL燒杯中，隨后添加225mL的吡咯單體，使其將纖維素膜完全淹沒，同時滴加22mL質(zhì)量濃度為10%的三氯化鐵溶液，隨后將燒杯置于紫外輻照箱中，調(diào)節(jié)紫外燈與燒杯間距為1cm;待調(diào)整燈距后，對輻照箱中通入氮?dú)馀懦諝?，隨后打開紫外燈，對其輻照接枝改性處理27min，待接枝完成后，收集接枝完成的纖維素膜，將其置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%乙醇溶液中，在250W超聲振蕩清洗8min，并置于45°C下真空干燥7h，即可制備得一種聚吡咯/微晶纖維素高柔性導(dǎo)電復(fù)合材料。
[0012]按重量份數(shù)計，分別稱取80份將上述制備的高柔性導(dǎo)電復(fù)合材料、15份炭黑粉末和5份聚偏氟乙烯，攪拌混合制備得混合電極材料，隨后按固液質(zhì)量比50:1，將二甲基甲酰胺滴加至混合電極材料中，并將其置于瑪瑙研缽中碾磨混合12min，隨后均勻涂覆置Icm2的鎳片表面，在2MPa下壓制Imin后，將其置于67 °C下干燥7h，即可制備得電池電極。
[0013]實(shí)例3
首首先按體積比1:1，將1.2mL濃度為0.lmg/mL的石墨烯添加至濃度為0.02mol/L的十六烷基三甲基溴化銨中，在300W下超聲分散15min，制備得石墨烯分散液備用;稱取60g微晶纖維素，將其置于200mL去離子水中，隨后攪拌混合并超聲分散30min，待分散完成后，對其過濾并收集濾渣，用去離子水洗滌至PH至7.0后，將其置于60 V下干燥4h，待干燥完成后，將其置于30MPa下額的均質(zhì)機(jī)中均質(zhì)處理60min;待均質(zhì)處理完成后，量取1mL均質(zhì)懸濁液，將其置于索氏抽提器中抽濾成膜，帶靜置15min后，將石墨烯分散液置于索氏抽提器中再次抽濾，隨后收集復(fù)合薄膜，在85°C下熱壓24h，制備得微晶纖維素柔性薄膜;將上述制備的微晶纖維素柔性薄膜平鋪至500mL燒杯中，隨后添加250mL的吡咯單體，使其將纖維素膜完全淹沒，同時滴加25mL質(zhì)量濃度為10%的三氯化鐵溶液，隨后將燒杯置于紫外輻照箱中，調(diào)節(jié)紫外燈與燒杯間距為1cm;待調(diào)整燈距后，對輻照箱中通入氮?dú)馀懦諝猓S后打開紫外燈，對其輻照接枝改性處理30min，待接枝完成后，收集接枝完成的纖維素膜，將其置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%乙醇溶液中，在300W超聲振蕩清洗lOmin，并置于50°C下真空干燥8h，即可制備得一種聚吡咯/微晶纖維素高柔性導(dǎo)電復(fù)合材料。
[0014]按重量份數(shù)計，分別稱取85份將上述制備的高柔性導(dǎo)電復(fù)合材料、10份炭黑粉末和5份聚偏氟乙烯，攪拌混合制備得混合電極材料，隨后按固液質(zhì)量比50:1，將二甲基甲酰胺滴加至混合電極材料中，并將其置于瑪瑙研缽中碾磨混合15min，隨后均勻涂覆置Icm2的鎳片表面，在2MPa下壓制2min后，將其置于70°C下干燥8h，即可制備得電池電極。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種聚吡咯/微晶纖維素高柔性導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，其特征在于具體制備步驟為: (1)按體積比1:1，將1.2mL濃度為0.lmg/mL的石墨稀添加至濃度為0.02mol/L的十六燒基三甲基溴化銨中，在200?300W下超聲分散10?15min，制備得石墨烯分散液備用； (2)稱取55?60g微晶纖維素，將其置于100?200mL去離子水中，隨后攪拌混合并超聲分散20?30min，待分散完成后，對其過濾并收集濾渣，用去離子水洗滌至pH至7.0后，將其置于50?60 °C下干燥3?4h，待干燥完成后，將其置于30MPa下額的均質(zhì)機(jī)中均質(zhì)處理50?60min； (3)待均質(zhì)處理完成后，量取8?1mL均質(zhì)懸濁液，將其置于索氏抽提器中抽濾成膜，帶靜置10?15min后，將步驟(I)制備的石墨烯分散液置于索氏抽提器中再次抽濾，隨后收集復(fù)合薄膜，在80?85°C下熱壓20?24h，制備得微晶纖維素柔性薄膜； (4)將上述制備的微晶纖維素柔性薄膜平鋪至500mL燒杯中，隨后添加200?250mL的吡咯單體，使其將纖維素膜完全淹沒，同時滴加20?25mL質(zhì)量濃度為10%的三氯化鐵溶液，隨后將燒杯置于紫外輻照箱中，調(diào)節(jié)紫外燈與燒杯間距為1cm; (5)待調(diào)整燈距后，對輻照箱中通入氮?dú)馀懦諝?，隨后打開紫外燈，對其輻照接枝改性處理25?30min，待接枝完成后，收集接枝完成的纖維素膜，將其置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%乙醇溶液中，在200?300W超聲振蕩清洗5?1min，并置于40?50°C下真空干燥6?8h，即可制備得一種聚吡咯/微晶纖維素高柔性導(dǎo)電復(fù)合材料。
【文檔編號】C08J5/18GK105885076SQ201610144363
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月15日
【發(fā)明人】葉先龍, 高力群
【申請人】寧波江東波莫納電子科技有限公司