[发明专利]一种丝瓜络/离子液体协同改性聚合物导电复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种丝瓜络/离子液体协同改性聚合物导电复合材料的制备方法，包括下步骤：将丝瓜络纤维先后在碱性溶液和氧化剂中预处理，然后浸入离子液体中，加热并辐照处理，使离子液体在釜内高温高压的环境下进入丝瓜络纤维内部密集平行排列的微米孔道内，得到改性丝瓜络纤维；在超声波下使改性丝瓜络纤维与高分子聚合物前驱体充分混合；加热、固化处理，得到丝瓜络/离子液体协同改性聚合物导电复合材料，复合材料的导电能力比传统碳基复合材料高2～7个数量级，而且柔韧性好、弹性好，生产操作简便、成本低和易于结构调控，有望成为大规模生产高性能导电聚合物复合材料的通用方法。

技术领域

本发明属于聚合物复合材料制备领域，具体为一种丝瓜络/离子液体协同改性聚合物导电复合材料的制备方法。

背景技术

随着社会的发展，环境和资源紧缺问题日益突出，人们已将目光重点投向寻求成本低廉且性能优良的天然可再生生物质资源的综合开发利用研究，以期能逐步摆脱日渐枯竭的石化资源对人类生活、社会生产发展所带来的制约。自然界中种类繁多的生物质材料不仅具有来源丰富、可生物降解和可持续再生等特点，而且通常皆由纳米至亚微米尺度的结构单元自组装形成刚柔并具的多尺度复杂结构，呈现出天然的性能优越性和功能多样性。天然植物纤维材料在地球上储量巨大，被誉为高度可持续利用的材料，开展此类材料的高值化综合利用已然成为国内外科研人员的研究热点之一。

丝瓜为葫芦科丝瓜属一年生攀缘性草本植物，作为一种新兴的经济作物，在国内外热带、亚热带地区均有广泛种植。丝瓜络是成熟丝瓜果实除去外皮和种子后获得的纤维质网状结构的天然维管束组织，又名丝瓜海绵、植物海绵。近年来，随着科技的发展，丝瓜络经科学开发，已悄然成为一种新型的天然工业材料，在包装、消声、过滤、保温、减震和抗冲击缓冲器等工程领域获得应用。

离子液体(Ionic Liquids，以下简称ILs)，又称室温熔盐(Room TemperateMolten Salts)，是由有机阳离子和无机/有机阴离子构成的室温或室温附近呈液态的盐。ILs是由体积相差较大且对称性均比较低的阴阳离子组合而成。阳离子体积大且结构不对称，阴离子体积小，阴阳离子无法有序且有效地相互吸引，明显降低了阴阳离子之间的静电势，导致了其低熔点。ILs结构的独特性和种类的多样性赋予了它们具有无法比拟的优点：(l)几乎无蒸汽压，可以用在高真空体系中，也可循环使用，而不污染环境；(2)有高的热稳定性和化学稳定性，在宽广的温度范围内处于液体状态；(3)无可燃性，无着火点；(4)离子电导率高，分解电压(也称电化学窗口)大，可达3～5V；(5)溶解H₂、CO和O₂等气体，作为催化加氢、羰化和加氢醛化等反应的溶剂；(6)许多离子液体含有弱配位阴离子，是一种潜在的极性非配位溶剂；(7)与一些有机溶剂不互溶，可以提供一个非水、极性可调的两相体系；(8)选择性溶解力与可设计性。对无机和有机材料都表现出良好的溶解能力。

丝瓜络拥有天然纤维作为复合材料增强相的优势，如低密度、高强度、可再生性、可降解性。此外，因其具有天然网络结构，可将本身具有导电功能的离子液体负载于其网络结构上形成预制的导电网络骨架，再与聚合物基体进行复合，以制备具有优异导电功能的复合材料。丝瓜络的表面理化特性，如吸附、润湿、热稳定性、黏附性和化学反应性等，对其所制备的复合材料的综合应用性能影响显著。为了克服丝瓜络与高分子基体之间相容性差等不足，需要对丝瓜络表面进行改性处理。

发明内容

为解决现有技术存在的聚合物导电复合材料导电性低的缺陷，提供一种丝瓜络/离子液体协同改性聚合物导电复合材料的制备方法及其应用。

一种丝瓜络/离子液体协同改性聚合物导电复合材料的制备方法，包括以下步骤：