水性聚氨酯/石墨烯柔性導電復合材料制備及性能

鄭玲，鄧鑫，2，焦曉嵐，周依莎

(1.中南林業科技大學材料科學與工程學院，長沙 410004； 2.中南林業科技大學材料表界面科學與技術湖南省重點實驗室，長沙 410004)

近十年來，柔性電子材料的發展和應用極大地便利了人們的生活。隨著智能可穿戴設備的普及，人工電子皮膚[1–2]、柔性傳感器[3]、軟致動器[4]等逐漸成為下一代電子材料[5]。對于柔性電子材料來說，優良的導電性、良好的強度、高的拉伸能力和合適的生物相容性是其基本特性[6]。

水性聚氨酯(WPU)以水為分散介質，其具有柔韌性好、附著力強、污染性低、耐磨性好、無毒且健康環保等優點[7]，可應用于橡膠、涂料、紡織物等眾多領域[8–9]。但由于WPU缺乏穩定的交聯鍵，導致其耐溶劑性差、電性能和熱學性能不佳等，使其應用領域受到限制。因此，需要通過多種方法[10]來改善WPU的性能。一種常見的方法是添加交聯劑制備紫外線固化的WPU[11–12]；另一種方法是通過向WPU中引入碳納米管、粘土或石墨烯等無機填料來形成有機和無機雜化物[13]。

石墨烯是一種二維納米材料，具有超高的強度，同時具有化學機械穩定性好、熱導率高等優異的物理化學性能。它可以作為一種理想增強體與其它材料復合，有效提升材料的電學、力學等綜合性能。當石墨烯用于改性WPU時，由此制備的涂層材料將表現出高物理性能和功能，如耐磨性和耐刮擦性、抗靜電性、導電性和導熱性、阻燃性和電磁屏蔽性，從而提高織物涂層和皮革的質量[14]。由于石墨烯具有這些優異的性能，故將石墨烯與其它材料進行復合從而改善材料的性能成為科研工作者研究的熱點[15]。……