[发明专利]具有界面互锁结构的纤维复合材料导电薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种具有界面互锁结构的纤维复合材料导电薄膜的制备方法，其特征在于依次包括以下步骤：

(一)包覆聚多巴胺：

将纤维状的导电填料表面包覆聚多巴胺，即得包覆有聚多巴胺的导电纤维；

(二)生长氧化锌纳米线：

(1)配置摩尔浓度为2～25mM氢氧化钠乙醇溶液，以及摩尔浓度为1～12.5mM二水乙酸锌乙醇溶液，分别加热至60～65℃后以质量比例为1：(1～3)混合，并保持该温度条件下搅拌20～40min，然后将搅拌混合后的溶液冷却至30℃以下；

(2)上述冷却后的溶液置于25～35℃温度环境下保温，将步骤(一)所得包覆有聚多巴胺的导电纤维或上一次固化后的导电纤维浸没入，导电纤维与溶液质量比例为(0.1～2)：100，搅拌5～20min，再在140～180℃温度条件下固化10～30min；

(3)重复步骤(2)1～6次，即得氧化锌种子层包覆的导电纤维；

(4)配置摩尔浓度为10～50mM六水硝酸锌水溶液，以及摩尔浓度为10～50mM六亚甲基四胺水溶液，分别加热至90～110℃后以质量比例为(1～1.5)：1混合均匀作为生长液；

(5)将步骤(3)所得氧化锌种子层包覆的导电纤维浸没入步骤(4)所得生长液中，并于90～110℃温度条件下搅拌5～100h，并每隔1～10h按照步骤(4)重新制备生长液进行更换，即得生长有氧化锌纳米线的导电纤维；

(6)将步骤(5)所得生长有氧化锌纳米线的导电纤维清洗干燥处理；

(三)制备纤维复合材料导电薄膜：

将可拉伸的聚合物基体与步骤(6)干燥处理后生长有氧化锌纳米线的导电纤维在超声条件下充分混合处理，两者质量比为100：(1～20)，即得导电纤维/聚合物复合材料；

将所得导电纤维/聚合物复合材料烘干后模压处理，最终成型为厚度0.5～2mm的纤维复合材料导电薄膜。

2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：步骤(一)所述纤维状的导电填料为铜纤维、银纤维、金纤维、碳纤维、碳纳米管中的一种。

3.根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于：步骤(一)所述纤维状的导电填料为长度0.01～1mm，直径1～10μm，电导率至少100S/m。

4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：所述纤维状的导电填料表面包覆聚多巴胺包括以下步骤：

首先将盐酸多巴胺溶于去离子水，制备浓度为2～10g/L的盐酸多巴胺水溶液，通过Tris-盐酸缓冲溶液，将盐酸多巴胺水溶液的pH值调至8～9；然后将纤维状的导电填料使用超声水浴锅分散到调整pH值后的盐酸多巴胺水溶液中，再在30～45℃温度条件下机械搅拌5～12h，搅拌时间到达后，清洗并干燥，即得包覆有聚多巴胺的导电纤维。

5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：步骤(二)所述生长氧化锌纳米线包括以下步骤：

(1)配置摩尔浓度为2～25mM氢氧化钠乙醇溶液，以及摩尔浓度为1～12.5mM二水乙酸锌乙醇溶液，分别加热至60～65℃后以质量比例为1：(1.5～2)混合，并保持该温度条件下搅拌25～35min，然后将搅拌混合后的溶液冷却至30℃以下；

(2)上述冷却后的溶液置于25～30℃温度环境下保温，将步骤(一)所得包覆有聚多巴胺的导电纤维或上一次固化后的导电纤维浸没入，导电纤维与溶液质量比例为(0.1～1)：100，搅拌10～15min，再在160～180℃温度条件下固化20～30min；

(3)重复步骤(2)3～6次，即得氧化锌种子层包覆的导电纤维；

(4)配置摩尔浓度为25～40mM六水硝酸锌水溶液，以及摩尔浓度为20～40mM六亚甲基四胺水溶液，分别加热至90～110℃后以质量比例为(1～1.5)：1混合均匀作为生长液；

(5)将步骤(3)所得氧化锌种子层包覆的导电纤维浸没入步骤(4)所得生长液中，并于90～110℃温度条件下搅拌10～24h，并每隔2～5h按照步骤(4)重新制备生长液进行更换，即得生长有氧化锌纳米线的导电纤维；

(6)将步骤(5)所得生长有氧化锌纳米线的导电纤维清洗干燥处理。