[发明专利]改性导电填料、光固化浆料和在制备柔性器件中的应用

说明书

本发明公开了一种改性导电填料、光固化浆料和在制备柔性器件中的应用，改性导电填料，所述改性导电填料由改性剂对导电填料进行改性制得，所述改性剂为具有端氨基的高分子聚合物分散剂，所述导电填料包括氧化石墨烯和羧基化碳纳米管。本发明的改性导电填料分散稳定性好，基于该导电填料制成的光固化浆料分散性好、稳定性高，适用于3D打印，固化后的制品具备柔性可拉伸，可自愈合，可导静电等特点，在柔性器件尤其是柔性电子器件、超级电容器柔性传感器中具备较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及光固化材料技术领域，尤其是涉及一种改性导电填料、光固化浆料和在制备柔性器件中的应用。

背景技术

3D打印不同于传统的设备工艺，具有较高的精度，不需要传统工艺所用到的模具即可成型。光固化3D打印是目前最成熟的3D打印技术之一，在高分辨率聚合物制品的制造中得到了广泛的应用。光敏树脂是光固化成型的重要组成部分，丙烯酰吗啉因其化学性质活泼，对皮肤的刺激性小，没有任何刺激性气味，被广泛用于医药，化工和生物等领域，具有广阔的发展前景。由于其疏水的碳链结构和亲水的吗啉基团，丙烯酰吗啉与低聚物、多功能丙烯酸酯及树脂均具有良好的相容性，可用作光敏树脂的改性剂和反应稀释剂。然而，目前的研究都集中在丙烯酰吗啉在光敏树脂单体中的应用，还未报道丙烯酰吗啉直接用作光敏树脂浆料。

作为单官能团活性稀释剂，与大多数丙烯酸单体比较，丙烯酰吗啉在聚合过程中具有更快的固化速度。因此，对于透明的丙烯酰吗啉而言，严重的过固化现象会使打印的制品硬而脆，力学性能较差。此外，丙烯酰吗啉不具有导电性，在电学方面的应用和发展受到约束。碳材料，例如石墨烯和碳纳米管，虽然其具有卓越的电、热、机械性能，但是由于碳材料表面缺乏官能团，分子间存在范德华力作用，碳材料在溶液中难以分散，容易发生沉降，因而限制其应用。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种改性导电填料、光固化浆料和在制备柔性器件中的应用，该改性导电填料兼具导电性和优异的分散性，不容易沉降，利用该改性导电填料制得的光固化浆料适用于3D打印，打印过程中浆料不容易沉降，制得的光固化制品在柔性器件领域具有优异的应用前景。

本发明所采取的技术方案是：

本发明的第一方面，提供一种改性导电填料，所述改性导电填料由改性剂对导电填料进行改性制得，所述改性剂为具有端氨基的高分子聚合物分散剂，所述导电填料包括氧化石墨烯和羧基化碳纳米管。上述导电填料中的氧化石墨烯的来源可以是直接使用的氧化石墨烯；也可以是由氧化石墨经处理如超声剥离得到的氧化石墨烯，当来源为氧化石墨时，可以利用超声等处理手段在实现剥离的同时，使改性剂与剥离后产生的氧化石墨烯进行反应。上述改性的机理是利用改性剂的端氨基与氧化石墨烯和羧基化碳纳米管的羧基发生反应生成酰胺基团，从而将改性剂接枝在导电填料上，能够实现上述改性过程的技术方案均在本发明的保护范围之内。

根据本发明的一些实施例，所述改性剂为BYK分散剂。本申请中使用的BYK分散剂为现有的系列润湿分散剂，一些非限制性实例可以例举的有DISPERBYK-2152等。

根据本发明的一些实施例，所述改性剂：所述导电填料的质量比≥2。

进一步根据本发明的一些实施例，所述改性剂：所述导电填料的质量比为(2～8)：1。

本发明的第二方面，提供一种改性导电填料的制备方法，包括以下步骤：

取改性剂，加入溶剂中制得改性溶液，所述改性剂为具有端氨基的高分子聚合物分散剂；

在所述改性溶液中加入包括氧化石墨和羧基化碳纳米管的导电填料，超声搅拌反应，制得改性导电填料。该制备方法简单，仅通过超声即可实现改性剂在导电填料上的接枝。