一种基于PEDOT/PSS的低迟滞性竹木纤维导电纸的制备方法

一种基于pedot/pss的低迟滞性竹木纤维导电纸的制备方法
技术领域
1.本发明涉及复合材料，涉及植物纤维材料和导电材料领域，具体涉及一种基于pedot/pss的低迟滞性竹木纤维导电纸的制备方法。

背景技术：

2.随着柔性可穿戴电子设备的发展，如运动传感器、脉搏感知器、汗液传感器等，探索具有高柔性和低迟滞性的导电电极材料是亟待解决的问题。目前较为成熟的方案是在柔性基底材料上通过涂抹导电物质作为电极材料使用，然而所使用的柔性基底材料不仅在价格上较为昂贵，同时会在使用后生产一定的电子垃圾，污染环境，影响人类正常生活。纤维素是地球上最重要的可降解和可再生资源之一，也是造纸用纤维素纤维的主要成分。纸基电极材料的生产因其可持续性、低成本和灵活性而备受关注。
3.通过使用合适的碳系导电体聚合物，如碳纳米管，可将电极材料加工成纸形导电片的形式，作为导电填料支撑纸基纤维结构。采用具有良好导电性与聚合性的物质，如pedot/pss，由于其网状架构可将电极材料赋予传递信号的能力。然而单独使用碳纳米管所制备的导电纸自身较为脆弱，由于未加入过多的粘合剂使其无法长时间使用，同时在电信号传输上性能不佳。单独使用pedot/pss所制备的导电纸虽然能够长时间使用，且具有电信号传输低迟滞性的特点，但是其导电性能不佳，无法作为电极材料被使用。
4.所以，发明一种来源于植物材料，具有优异的导电性和电信号传输低迟滞性的导电纸作为电极是急需解决的问题。

技术实现要素：

5.本发明针对现有技术的不足，旨在提供一种制作简单、价格低廉、性能优异的低迟滞性竹木纤维混合导电纸，制备的导电纸用于柔性传感器电极，具有优异的导电性能和电信号传输低迟滞性性能。
6.具体的，本发明是通过如下技术方案达到的：一种基于pedot/pss的低迟滞性竹木纤维导电纸的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
7.(1)选取木纤维与竹纤维放至烧杯中；
8.(2)添加去离子水至步骤(1)中的混合纤维所在烧杯中；
9.(3)将步骤(2)的烧杯放至磁力搅拌器上搅拌；
10.(4)添加碳纳米管溶液、超导电炭黑至步骤(3)的烧杯中；
11.(5)将步骤(4)的烧杯放至磁力搅拌器上搅拌；
12.(6)添加聚丙烯酰胺、pedot/pss至步骤(5)的烧杯中，继续搅拌；
13.(7)添加甘油、植物根茎粘性提取物至步骤(6)的烧杯中，继续搅拌；
14.(8)将步骤(7)的烧杯放入超声清洗机中去除深层气泡；
15.(9)将步骤(8)的烧杯放入真空箱中去除表层气泡；
16.(10)将步骤(9)烧杯放入烘干箱中烘干。
17.进一步，作为优选，所述的木纤维与竹纤维以1：1添加比例加入200mg。
18.进一步，作为优选，所述的去离子水体积为20ml。
19.进一步，作为优选，所述的磁力搅拌器转速为1000转/分，搅拌30min。
20.进一步，作为优选，所述的碳纳米管溶液浓度≥95％,直径＜2nm，添加体积为5ml；所述的超导电炭黑添加重量为1.8g。
21.进一步，作为优选，所述的磁力搅拌器转速为1600转/分，搅拌15min。
22.进一步，作为优选，所述的聚丙烯酰胺添加量为2mg；所述的pedot/pss含量1.5％，添加体积为5ml；所述的磁力搅拌器转速为1600转/分，搅拌5min。
23.进一步，作为优选，所述的植物根茎粘性提取物添加体积为200μl；所述的磁力搅拌器转速为1600转/分，搅拌5min。
24.进一步，作为优选，所述超声清洗机工作10分钟。
25.进一步，作为优选，所述的真空箱往复抽真空3次，每次抽至空气含量为10％，静置2min。
26.进一步，作为优选，所述的烘干箱温度为80℃，工作时间为2h。
27.本发明的有益效果：
28.(1)本发明在制备低迟滞性竹木纤维导电纸的过程中，采用了来源广泛，价格低廉，绿无污染的木纤维与竹纤维，代替了传统无法自然降解的聚合物材料作为基底材料。
29.(2)本发明采用pedot/pss作为电信号传输与粘结剂材料，由于pedot网状结构增强了导电纸的机械性能，作为导电物质的pss提高了导电性的同时也兼具传递电信号的能力，相比于单一添加碳纳米管，电信号传输迟滞性降低。
附图说明
30.图1是导电纸制备流程图；
31.图2是导电纸迟滞性测试示意图。
具体实施方式
32.下面结合附图对本发明进行详细的说明。然而应当理解，附图的提供仅为了本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。
33.如图1所示，一种基于pedot/pss的低迟滞性竹木纤维导电纸的制备方法，包括以下步骤：
34.将所选木纤维与竹纤维在50ml烧杯中按照1：1添加比例各加入100mg；
35.在盛放混合纤维的烧杯中加入20ml去离子水；
36.将盛有混合纤维的悬浊液放置在磁力搅拌器上以1000转/分旋转30min，用以完全打散混合纤维，防止在后续制备中出现纤维聚集团影响导电纸性能；
37.在搅拌的烧杯中添加浓度≥95％,直径＜2nm的碳纳米管水溶液5ml，用以增加导电纸的导电性，添加1.8g的超导电炭黑以填充混合纤维，既增加导电性同时增加机械强度；
38.调整磁力搅拌器转速。将其从原来的1000转/分调整至1600转/分，继续搅拌15min；
39.在搅拌的混合纤维悬浊液里加入2mg聚丙烯酰胺以改善导电纸的机械性能，同时添加含量为1.5％的pedot/pss体积5ml；在磁力搅拌器上以转速1600转/分，继续搅拌5min；
40.在搅拌的混合纤维悬浊液里加入体积为200μl的甘油用以改善导电纸表面质量，添加200μl的植物根茎粘性提取物作为粘结剂进一步提升导电纸的机械性能，在磁力搅拌器上以转速1600转/分，继续搅拌5min；
41.将烧杯中液体倒入橡胶方盒中放置在超声清洗机中超声震颤10min以震出混合纤维悬浊液中的气泡；
42.将震颤完的混合纤维悬浊液放入真空箱中往复抽真空3次，每次抽至空气含量为10％，静置2min，排除混合纤维悬浊液内部与表面气体；
43.将从真空箱中取出的混合纤维悬浊液放入烘干箱中以80℃工作时间2h，制备出厚度为95μm的导电纸。
44.如图2所示，对制备的竹木纤维导电纸进行电信号传输迟滞性实验，在电信号频率为300khz时，相位角偏移仅为4.9
°
。
45.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

技术特征：

1.一种基于pedot/pss的低迟滞性竹木纤维导电纸的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)选取木纤维与竹纤维放至烧杯中；(2)添加去离子水至步骤(1)中的混合纤维所在烧杯中；(3)将步骤(2)的烧杯放至磁力搅拌器上搅拌；(4)添加碳纳米管溶液、超导电炭黑至步骤(3)的烧杯中；(5)将步骤(4)的烧杯放至磁力搅拌器上搅拌；(6)添加聚丙烯酰胺、pedot/pss至步骤(5)的烧杯中，继续搅拌；(7)添加甘油、植物根茎粘性提取物至步骤(6)的烧杯中，继续搅拌；(8)将步骤(7)的烧杯放入超声清洗机中去除深层气泡；(9)将步骤(8)的烧杯放入真空箱中去除表层气泡；(10)将步骤(9)烧杯放入烘干箱中烘干。2.根据权利要求1所述的一种基于pedot/pss的低迟滞性竹木纤维导电纸的制备方法，其特征在于，所述的木纤维与竹纤维以1：1添加比例加入200mg。3.根据权利要求1所述的一种基于pedot/pss的低迟滞性竹木纤维导电纸的制备方法，其特征在于，所述的去离子水体积为20ml。4.根据权利要求1所述的一种基于pedot/pss的低迟滞性竹木纤维导电纸的制备方法，其特征在于，所述的磁力搅拌器转速为1000转/分，搅拌30min。5.根据权利要求1所述的一种基于pedot/pss的低迟滞性竹木纤维导电纸的制备方法，其特征在于，所述的碳纳米管溶液浓度≥95％,直径＜2nm，添加体积为5ml；所述的超导电炭黑添加重量为1.8g。6.根据权利要求1所述的一种基于pedot/pss的低迟滞性竹木纤维导电纸的制备方法，其特征在于，所述的磁力搅拌器转速为1600转/分，搅拌15min。7.根据权利要求1所述的一种基于pedot/pss的低迟滞性竹木纤维导电纸的制备方法，其特征在于，所述的聚丙烯酰胺添加量为2mg；所述的pedot/pss含量1.5％，添加体积为5ml；所述的磁力搅拌器转速为1600转/分，搅拌5min。8.根据权利要求1所述的一种基于pedot/pss的低迟滞性竹木纤维导电纸的制备方法，其特征在于，所述的甘油添加体积为200μl；所述的植物根茎粘性提取物添加体积为200μl；所述的磁力搅拌器转速为1600转/分，搅拌5min。9.根据权利要求1所述的一种基于pedot/pss的低迟滞性竹木纤维导电纸的制备方法，其特征在于，所述的超声清洗机工作10分钟。10.根据权利要求1所述的一种基于pedot/pss的低迟滞性竹木纤维导电纸的制备方法，其特征在于，所述的真空箱往复抽真空3次，每次抽至空气含量为10％，静置2min。11.根据权利要求1所述的一种基于pedot/pss的低迟滞性竹木纤维导电纸的制备方法，其特征在于，所述的烘干箱温度为80℃，工作时间为2h。

技术总结

本发明公开了一种基于PEDOT/PSS的低迟滞性竹木纤维导电纸的制备方法，属于复合材料领域，包括以下步骤：首先将一定量的竹木混合纤维在去离子水中打散；其次在其中加入碳纳米管溶液与超导电炭黑后继续搅拌；在搅拌的过程中加入聚丙烯酰胺与PEDOT/PSS继续搅拌；然后加入甘油与植物根茎粘性提取液以增强导电纸的粘合性；之后在超声清洗机与真空箱中排出气泡；最终在烘干箱中成型取出。本发明方法具有制备工艺简单，制备成本低廉的特点，所制备的导电纸在信号传输频率增大时，相位角偏移较少，具有电信号传输低迟滞性的特点，在电信号传输领域有广泛的应用前景。传输领域有广泛的应用前景。传输领域有广泛的应用前景。