[发明专利]一种碳纳米管与PDMS导电复合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳纳米管与PDMS导电复合物及其制备方法，该方法包括以下步骤：将碳纳米管粉末与挥发性溶剂混合；超声处理制得碳纳米管分散液；将PDMS单体与挥发性溶剂混合；超声处理制得PDMS单体分散液；将碳纳米管分散液与PDMS单体分散液混合，超声处理使之分散均匀；蒸发掉混合物中的挥发性溶剂；加入固化剂进行固化。本发明的导电复合物制备方法能够提高碳纳米管的分散性，改善碳纳米管与PDMS导电复合物中的导电网络，提高导电复合物的导电性能。

技术领域

本发明涉及复合导电材料，特别是涉及一种碳纳米管与PDMS导电复合物及其制备方法。

背景技术

心血管疾病作为世界人民的“头号杀手”，其主要诊断依据来自于心电图。心脏在每个心动周期，心肌细胞去极、复极所产生的电信号可在体表形成电位差。将若干电极连接于肢体，对生物电流进行采样后可得到心电图。目前临床上普遍采用Ag/AgCl电极采集生理电信号。这种湿电极不仅会刺激皮肤，并且导电膏会随着时间的增加而逐渐干涸，无法长期进行生理电信号的监测。使用聚合物的复合干电极可以很好的解决上述问题，聚合物具有柔性和生物兼容性，故可舒适的长期使用。

经过对现有技术文献的检索发现，目前使用聚合物作为柔性基底的干电极可分为两类。第一类是将金属材料转移到聚合物表面形成导电薄膜，如中国专利申请201310240424.0报道了溅射金属层至聚合物表面的柔性电极制备方法，但金属材料干电极抗干扰能力差、抗腐蚀性低，运动伪迹明显，依旧无法克服在长期监测生理电信号的难题。第二类是将导电微粒如金属纳米颗粒、碳纳米管、石墨烯片等与聚合物混合形成导电复合材料。碳纳米管具有高长径比和随机排列性，可在空间内形成良好的导电网络，故为最佳的导电填充材料。导电复合材料中的聚合物一般选用聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)，由于其具有良好的机械性能和生物兼容性，被广泛的应用于医学材料领域。中国专利申请201310290230.1公开了使用碳纳米管和PDMS材料制备柔性生理干电极的方法。然而，由于碳纳米管比表面积较高而引起较大的范德华力，在分散的时候极容易形成团聚，无法形成良好的导电网络。因此，如何使碳纳米管在PDMS有效均匀分散，改善碳纳米管和PDMS导电复合物的导电网络，提高导电性能，是现有技术亟待解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种碳纳米管与PDMS导电复合物及其制备方法，以获得具有高度分散性的碳纳米管的导电复合物，提高导电复合物的导电性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种碳纳米管与PDMS导电复合物的制备方法，包括以下步骤：

将碳纳米管粉末与挥发性溶剂混合；

超声处理制得碳纳米管分散液；

将PDMS单体与挥发性溶剂混合；

超声处理制得PDMS单体分散液；

将碳纳米管分散液与PDMS单体分散液混合，超声处理使之分散均匀；

蒸发掉混合物中的挥发性溶剂；

加入固化剂进行固化。

进一步地：

所述挥发性溶剂为正己烷、无水乙醇、甲苯中的一种或多种。

所述碳纳米管为多壁碳纳米管，优选为长度45-55μm、内径3-5nm、外径8-15nm的多壁碳纳米管，最优选的长度为50μm。

所述的超声处理制得碳纳米管分散液的步骤包括：采用超声波细胞粉碎机将碳纳米管与挥发性溶剂的混合物在冰浴条件下进行超声分散1h-4h。

所述的超声处理制得PDMS单体分散液的步骤包括：使用超声波清洗机将PDMS单体与挥发性溶剂的混合物处理30min-2h。