[发明专利]一种硅胶与水性聚氨酯复合型仿生皮肤材料及其制备方法

说明书

本发明属于仿生皮肤材料制备技术领域，具体提供一种硅胶与水性聚氨酯复合型仿生皮肤材料及其制备方法。该材料是由水性聚氨酯合成革样、人体硅胶及导电纤维布基复合制备而来。表皮水性聚氨酯材料赋予材料婴儿皮肤触感；中间硅胶材料充当肌肉层，保证材料整体具有软弹的肉感；最下层的导电纤维布不仅能够充当加热系统，同时其可以作为导线提供皮肤与机器人核心控制机构的联动。这种工艺不仅能够解决硅胶表面能低而不易胶合的难题，同时保留硅胶软弹肉感，并赋予其婴儿皮肤触感。该材料具有婴儿皮肤触感，强度高，耐久性好等优点，因此柔性机器人皮肤材料将在人工皮肤、软体机器人、可穿戴设备、软体玩具及假肢表皮等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于仿生皮肤材料制备技术领域，具体涉及一种硅胶与水性聚氨酯复合型仿生皮肤材料及其制备方法。

背景技术

机器人皮肤，是专为机械组成的机器人研制的皮肤样结构，实际上是一套可检测空气压力的“皮肤模组”，有了这套皮肤，机器人在抓取一些易碎的物体时不会造成任何损坏。

硅胶在可穿戴设备、陪伴型机器人及软体玩具等领域应用非常广泛，但是其手感生涩，亲肤感不佳；硅胶表面能低，存在不易在其表面粘接其他配饰的缺点。因此开发亲肤感较好且表面易处理的柔性机器人材料需求越来越高。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种硅胶与水性聚氨酯复合型仿生皮肤材料的制备方法，该方法通过多层复合工艺制备柔性机器人皮肤材料，该材料具有婴儿般皮肤触感，其表面水性聚氨酯合成革样易进行表面处理；同时保留硅胶材料软弹肉感效果；并且复合上一层导电纤维基布，其不仅能够充当加热系统，同时其可以作为导线提供皮肤与机器人核心控制机构的联动。该材料将是可穿戴设备、陪伴型机器人及软体玩具首选外层躯干材料。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种硅胶与水性聚氨酯复合型仿生皮肤材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将厚度0.5-1cm的水性聚氨酯合成革平铺；

S2、将人体硅胶的A料和B料搅拌后在70-80℃温度下熟化至粘度为5000-8000cps，然后涂覆在水性聚氨酯合成革上，涂覆厚度为1-3cm，形成邵氏硬度为0-5度的硅胶层；

S3、采用100-1000pa的压力在硅胶层上压合一层厚度1-3mm的导电纤维基布，然后整体置于60-80℃下熟化8-14h，得到成型的复合柔性材料；

S4、在复合柔性材料的表面喷涂含硅表处剂，然后在100-120℃温度下烘干即可制得硅胶与水性聚氨酯复合型仿生皮肤材料。

作为硅胶与水性聚氨酯复合型仿生皮肤材料的制备方法进一步的改进：

优选的，所述水性聚氨酯合成革中水性聚氨酯树脂的发泡倍率为2-4倍，拉伸强度为20-40MPa，模量为0.8-1.5MPa，断裂伸长率为500％-900％。

优选的，所述水性聚氨酯合成革中的水性聚氨酯树脂为易发泡水性聚氨酯树脂或者水性聚氨酯面料树脂。

优选的，所述水性聚氨酯树脂为合肥科天水性科技有限责任公司生产的型号KT650、KT750、KT621树脂中的一种。

优选的，所述水性聚氨酯合成革的制备方法如下：将水性聚氨酯树脂发泡至倍率为2-4，然后涂覆到四面弹布料上，再置于70-90℃的温度下烘干成型，即可得到水性聚氨酯合成革。

优选的，所述人体硅胶为美国Smooth-On,Inc公司生产的型号EcoflexTM 00-30、EcoflexTM 00-10、EcoflexTM 5、EcoflexTM GEL产品中的一种。

优选的，所述导电纤维基布由氨纶、锦纶和银纤维混纺制得，共混质量比为6:3:1。