本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電薄膜，尤其涉及一種柔性導(dǎo)電薄膜，以及該柔性導(dǎo)電薄膜的制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

導(dǎo)電材料作為一種具有良好導(dǎo)電能力的特殊材料，可應(yīng)用于強(qiáng)度高、低重量、低能耗的顯示器上。在眾多的導(dǎo)電材料中，導(dǎo)電橡膠有著廣泛的用途。其中，碳系導(dǎo)電橡膠是將石墨烯、炭黑、石墨、碳纖維或碳納米管等碳系導(dǎo)電填料添加到基體橡膠中混煉而成的一種導(dǎo)電橡膠。石墨烯作為一種獨(dú)特的具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)電率新型碳材料，引起了學(xué)術(shù)界的研究熱潮。有文獻(xiàn)報(bào)道，由還原的氧化石墨稀片堆砌成的膜具有高達(dá)35100S/m的電導(dǎo)率。如果將如此之高電導(dǎo)率的石墨烯加入到聚合物基體中將會(huì)在很大程度上提高聚合物材料的導(dǎo)電性。如Ruoff R S用異氰酸酯改性后的氧化石墨稀分散到聚苯乙烯中，還原處理后就可以得到石墨煉-聚苯乙烯高分子復(fù)合物。該復(fù)合物具有很好的導(dǎo)電性，添加體積分?jǐn)?shù)為1％的石墨稀時(shí),常溫下該復(fù)合物的導(dǎo)電率可達(dá)0.l S/m。Wang D W等在石墨稀紙上通過原位陽極電化學(xué)聚合苯胺制得石墨稀/聚苯胺復(fù)合材料，這種石墨稀基復(fù)合紙電極展示出極高的、穩(wěn)定的質(zhì)量電容量(233F/g)和體積電容量(135F/cm³)，比目前可制得的其它碳基復(fù)合材料的電容量都要好。涂覆導(dǎo)電性聚合物涂布紙?jiān)谛滦凸δ芗埡桶b領(lǐng)域備受關(guān)注，如用于防靜電紙、電磁屏蔽紙、新型壁紙、電阻加熱紙和抗菌紙等。

通常，石墨基聚合物納米復(fù)合材料的制備方法主要包括：溶液混合法、原位聚合法、熔融共混法等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，基于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種柔性導(dǎo)電薄膜，還提供了所述柔性導(dǎo)電薄膜的制備方法及其應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種柔性導(dǎo)電薄膜，其中，所述柔性導(dǎo)電薄膜包括：納米微晶纖維素基體；和分散于所述納米微晶纖維素基體中的石墨烯。

根據(jù)本發(fā)明提供的柔性導(dǎo)電薄膜，其中，所述納米微晶纖維素的表面上含有或部分含有選自以下取代基團(tuán)中的一種或多種：磺酸基、磷酸基、羧基和羥基。

本發(fā)明還提供了一種上述的柔性導(dǎo)電薄膜的制備方法，其中，所述制備方法包括：(1)向納米微晶纖維素溶液加入石墨烯；(2)將石墨烯分散于納米微晶纖維溶液中得到分散液；(3)向膠乳溶液加入步驟(2)的分散液，得到混合溶液；(4)將步驟(3)的混合溶液在玻璃或者聚酯(PET)上刮膜。其中，納米微晶纖維素溶液即為納米微晶纖維素的水溶液。

根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法，其中，步驟(1)中的納米微晶纖維素溶液的濃度為0.1％～10％。優(yōu)選為1％～3％。根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法，其中，步驟(1)中的石墨烯為石墨烯粉末。所述石墨烯粉末的直徑優(yōu)選為0.5～5μm。和/或所述石墨烯粉末的厚度優(yōu)選為2～4μm。

根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法，其中，步驟(2)的分散為通過均質(zhì)機(jī)均質(zhì)進(jìn)行分散。

根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法，其中，所述均質(zhì)時(shí)間為5～10min。

根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法，其中，步驟(3)中的膠乳溶液選自聚氨酯、丁苯膠乳、羧基丁苯膠乳、苯丙乳液和苯乙烯丙烯酸膠乳中的一種或多種。

根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法，其中，石墨烯、納米微晶纖維素和膠乳的質(zhì)量比為1～20:1～20:100。

本發(fā)明還提供了包含柔性導(dǎo)電薄膜的以下一種或多種材料：防靜電包裝材料、電磁屏蔽材料、新型壁紙材料、電阻加熱材料和抗菌材料，其中，所述柔性導(dǎo)電薄膜為：上述的柔性導(dǎo)電薄膜；或由上述方法制備的柔性導(dǎo)電薄膜。

所述納米微晶纖維素可為選自以下一種或多種方法制備：硫酸法、磷酸法、TEMPO氧化法和鹽酸法。

所述石墨烯可為不同方法制備的石墨烯。

本發(fā)明采用的技術(shù)路線如下：首先，將石墨烯粉末加入一定濃度納米微晶纖維素溶液中，采用均質(zhì)機(jī)將石墨烯均勻分散于納米微晶纖維溶液中。將上述含有石墨烯的納米微晶纖維素溶液加入膠乳溶液中，得到混合溶液。將上述混合溶液在玻璃上或者PET上刮膜，得到一種納米微晶纖維素/塑基含有石墨烯的柔性導(dǎo)電材料，即本發(fā)明所述的納米微晶纖維素/塑基柔性導(dǎo)電薄膜。

具體地，所述納米微晶纖維素/塑基柔性導(dǎo)電薄膜制備方法包括：

將1～20份的石墨烯加入到納米微晶纖維素溶液中，采用均質(zhì)機(jī)均質(zhì)5～10min。將上述含有石墨烯的納米微晶纖維素溶液加入到100份的膠乳中，得到混合溶液。將上述混合溶液在玻璃上或者PET上刮膜，得到一種納米微晶纖維素/塑基含有石墨烯的柔性導(dǎo)電材料，即本發(fā)明所述的柔性導(dǎo)電薄膜。

所述上述制備柔性導(dǎo)電材料中各物料配比如下：

石墨烯：納米微晶纖維素：膠乳＝1～20:1～20:100，質(zhì)量比(m/m)。

所述柔性導(dǎo)電薄膜的制備路線如圖1。

本發(fā)明所制備的柔性導(dǎo)電薄膜具有良好的生物相容性和柔韌性，且對(duì)環(huán)境友好。

附圖說明

以下，結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方案，其中：

圖1示出了本發(fā)明的柔性導(dǎo)電薄膜的制備路線。

附圖標(biāo)記說明：

1、石墨烯；2、納米微晶纖維素水溶液；3、含有石墨烯的納米微晶纖維素溶液；4、膠乳溶液；5、混合、攪拌；6、含有納米微晶纖維素、石墨烯和膠乳的分散液；7、在玻璃上或PET上刮膜；8、含有納米微晶纖維素、石墨烯和膠乳的薄膜，即為所述的柔性導(dǎo)電薄膜。

具體實(shí)施方式

下面通過具體的實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，但是，應(yīng)當(dāng)理解為，這些實(shí)施例僅僅是用于更詳細(xì)具體地說明之用，而不應(yīng)理解為用于以任何形式限制本發(fā)明。

本部分對(duì)本發(fā)明試驗(yàn)中所使用到的材料以及試驗(yàn)方法進(jìn)行一般性的描述。雖然為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的所使用的許多材料和操作方法是本領(lǐng)域公知的，但是本發(fā)明仍然在此作盡可能詳細(xì)描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚，在上下文中，如果未特別說明，本發(fā)明所用材料和操作方法是本領(lǐng)域公知的。

以下實(shí)施例中使用的試劑和儀器如下：

試劑：

石墨烯，購(gòu)自常州第六元素材料科技股份有限公司；

所述納米微晶纖維素為植物纖維素制備得到，其直徑小于100nm；由水解法、酶解法或機(jī)械法制備得到；

儀器：

均質(zhì)機(jī)，購(gòu)自德國(guó)IKA公司，型號(hào)T25。

超高阻微電流測(cè)試儀，購(gòu)自蘇州晶格電子有限公司，型號(hào)ST-2255。

實(shí)施例1

本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的柔性導(dǎo)電薄膜及其制備方法。

具體制備方法包括：

(1)向1質(zhì)量份納米微晶纖維素溶液中加入1質(zhì)量份石墨烯；

(2)采用均質(zhì)機(jī)均質(zhì)5min得到分散液；

(3)向100質(zhì)量份膠乳溶液加入步驟(2)的分散液，得到混合溶液；

(4)將步驟(3)的混合溶液在玻璃或者PET上刮膜，得到本發(fā)明的柔性導(dǎo)電薄膜。

經(jīng)多功能數(shù)字式四探針測(cè)試儀儀器測(cè)定，所述柔性導(dǎo)電薄膜的體電阻率為5.01×10¹⁵Ω·cm。

實(shí)施例2

本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的柔性導(dǎo)電薄膜及其制備方法。

具體制備方法包括：

(1)向20質(zhì)量份納米微晶纖維素溶液中加入1質(zhì)量份石墨烯；

(2)采用均質(zhì)機(jī)均質(zhì)5min得到分散液；

(3)向100質(zhì)量份膠乳溶液加入步驟(2)的分散液，得到混合溶液；

(4)將步驟(3)的混合溶液在玻璃或者PET上刮膜，得到本發(fā)明的柔性導(dǎo)電薄膜。

經(jīng)多功能數(shù)字式四探針測(cè)試儀儀器測(cè)定，所述柔性導(dǎo)電薄膜的體電阻率為5.03×10¹⁵Ω·cm。

實(shí)施例3

本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的柔性導(dǎo)電薄膜及其制備方法。

具體制備方法包括：

(1)向1質(zhì)量份納米微晶纖維素溶液中加入5質(zhì)量份石墨烯；

(2)采用均質(zhì)機(jī)均質(zhì)7min得到分散液；

(3)向100質(zhì)量份膠乳溶液加入步驟(2)的分散液，得到混合溶液；

(4)將步驟(3)的混合溶液在玻璃或者PET上刮膜，得到本發(fā)明的柔性導(dǎo)電薄膜。

經(jīng)多功能數(shù)字式四探針測(cè)試儀儀器測(cè)定，所述柔性導(dǎo)電薄膜的體電阻率為3.98×10¹⁵Ω·cm。

實(shí)施例4

本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的柔性導(dǎo)電薄膜及其制備方法。

具體制備方法包括：

(1)向1質(zhì)量份納米微晶纖維素溶液中加入10質(zhì)量份石墨烯；

(2)采用均質(zhì)機(jī)均質(zhì)10min得到分散液；

(3)向100質(zhì)量份膠乳溶液加入步驟(2)的分散液，得到混合溶液；

(4)將步驟(3)的混合溶液在玻璃或者PET上刮膜，得到本發(fā)明的柔性導(dǎo)電薄膜。

經(jīng)多功能數(shù)字式四探針測(cè)試儀儀器測(cè)定，所述柔性導(dǎo)電薄膜的體電阻率為1528.12Ω·cm。

實(shí)施例5

本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的柔性導(dǎo)電薄膜及其制備方法。

具體制備方法包括：

(1)向1質(zhì)量份納米微晶纖維素溶液中加入15質(zhì)量份石墨烯；

(2)采用均質(zhì)機(jī)均質(zhì)10min得到分散液；

(3)向100質(zhì)量份膠乳溶液加入步驟(2)的分散液，得到混合溶液；

(4)將步驟(3)的混合溶液在玻璃或者PET上刮膜，得到本發(fā)明的柔性導(dǎo)電薄膜。

經(jīng)多功能數(shù)字式四探針測(cè)試儀儀器測(cè)定，所述柔性導(dǎo)電薄膜的體電阻率為885.42Ω·cm。

盡管本發(fā)明已進(jìn)行了一定程度的描述，明顯地，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可進(jìn)行各個(gè)條件的適當(dāng)變化?？梢岳斫?，本發(fā)明不限于所述實(shí)施方案，而歸于權(quán)利要求的范圍，其包括所述每個(gè)因素的等同替換。