[发明专利]一种导电皮革及其制备方法

说明书

本发明公开了一种导电皮革制备方法，采用石墨、过渡金属离子Mⁿ⁺、天然皮革、聚氨酯等为原料，以过渡金属离子为桥连剂将石墨烯与皮革胶原纤维有机牢固结合并以聚氨酯为支撑体，合成具有高应变耐受性和弹性稳定的三维立体导电网络柔性皮革基材。包括：1）高导电氧化石墨烯HGO的制备；2）高导电氧化石墨烯表面修饰过渡金属离子制备高分散性改性氧化石墨烯；3）高导电氧化石墨烯、过渡金属离子、皮革胶原纤维构筑柔性导电三维网络。4）添加聚氨酯预聚体构筑弹性导电皮革。本发明实现皮革胶原纤维和石墨烯的牢固结合，导电性高、耐久性强，且提高了皮革的弹性，丰富了皮革的多功能应用，可用于智能可穿戴、电磁屏蔽、柔性传感等多个领域。

技术领域

本发明属于导电皮革技术领域，具体涉及一种导电皮革制备方法。

背景技术

近年来，柔性导电材料引起人们广泛关注，在电磁屏蔽、柔性传感器、多功能仿生电子皮肤等领域具有广泛的应用，可用于人体健康检测、人机交互界面、压力分布可视化。常用的柔性高分子材料如聚对苯二甲酸乙二酯、聚氨酯、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯醇等透气舒适度差，柔性纺织品基材如针织布、机织布、无纺布等韧性低、拉伸形变恢复性差。天然皮革是传统的可穿戴产品，皮革特有的三维层级结构和丰富官能团为导电材料提供网络结构和结合位点从而使“死皮”具有恢复感知能力的可能，同时可直接作为可穿戴设备使用而不需要和其他基材再次复合，具有舒适透气、生物相容性好、高韧性、高拉伸形变恢复的特点。

传统导电皮革的制备通常以物理吸附导电碳材料、金属纳米材料，结合牢度低、耐久性差、灵敏度低，且忽略皮革作为一种可穿戴材料所应具有的弹性稳定性。如专利CN108398140 A中将酸化碳纳米管等导电碳材料抽滤在皮革表面，电阻为2.6333±0.611kΩ/cm²，耐久性差，未解决随着压缩次数增多，皮革弹性难以回复的问题。现有技术中，暂时没有以配位键合提高导电材料和皮革纤维结合牢度及同时保持其回弹性的方法。

发明内容

以天然皮革为基体材料，石墨烯为导电单元构建三维立体导电网络，以过渡金属离子为桥连剂将石墨烯皮革胶原纤维牢固结合，以异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚体、发泡聚氨酯、磺酸盐型聚氨酯为弹性支撑体，制备高弹性导电皮革，该导电皮革具有高导电性和高弹性回复性。本发明目的在于解决石墨烯和皮革胶原纤维结合牢度低、提高皮革导电性和弹性的问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种导电皮革制备方法，包括以下步骤：

1）制备高导电氧化石墨烯；

所述高导电氧化石墨烯由电化学剥离法制得。

电化学剥离法制备高导电氧化石墨烯的制备方式为阳极插层剥离法、阴极还原剥离法、电化学还原法、电泳沉积法中的一种或多种。

电化学剥离法制备高导电氧化石墨烯时，石墨类型为石墨棒、石墨纸、石墨粉中的一种，电化学剥离法制备高导电氧化石墨烯的电极距离为1 cm~2 cm中的一种，电化学剥离法制备高导电氧化石墨烯的电压为3 V~15 V中的一种，电化学剥离法制备高导电氧化石墨烯的电解液为硫酸盐、磷酸盐、高氯酸盐中的一种或多种。

2）高导电氧化石墨烯表面修饰过渡金属离子制备高分散性改性氧化石墨烯；

所述过渡金属离子与高导电氧化石墨烯表面所含氧官能团-COOH、-OH等配位键合。

所述过渡金属离子包括Fe³⁺、Al³⁺、Cr³⁺、Ti⁴⁺、Co²⁺配合物的一种或多种。

3）改性氧化石墨烯、过渡金属离子、皮革胶原纤维复合构筑柔性导电三维网络。