一种电致伸缩性耐高温tpu薄膜及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明设及高分子材料领域，尤其设及一种电致伸缩性耐高溫TPU薄膜及其制备 方法和应用。
【背景技术】
[0002] 电致伸缩复合材料是在电场的作用下能产生伸缩运动，从而实现电能-机械能转 换的一种材料。电致伸缩复合材料由于其电能-机械能转换中类似肌肉的运动形式又被称 为人工肌肉材料。现有技术中的基于电致伸缩复合材料的电能-机械能转化的材料和器 件中，所述的电致伸缩复合材料主要是W单组分的材料形成，其驱动电压较高、输出应力较 小，使得其性能与肌肉相比还有较大的差距。
[0003] CN101604727A公开了一种电致伸缩复合材料，其包括：一柔性高分子基底，分散 在所述柔性高分子基底中的多个谈纳米管。其中，所述电致伸缩复合材料还进一步包括分 散在所述柔性高分子基底中的多个陶瓷颗粒。该发明制备得到的材料的电致伸缩率仅为 1-8%，并且其耐高溫性较差。
[0004]在本领域中，期望得到一种电致伸缩率更大并且耐高溫的TPU薄膜。
【发明内容】
阳0化]针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电致伸缩性耐高溫TPU薄膜及 其制备方法和应用。
[0006]为达此目的，本发明采用W下技术方案：
[0007]一方面，本发明提供了一种电致伸缩性耐高溫TPU薄膜，所述电致伸缩性耐高溫TPU薄膜主要由W下重量份的原料制备得到：
[0008] TPU颗粒 谢-縱重量傲
[0009] 碳纳米管 20-30重量份 陶瓷颗粒 30-40重量份 白苗巧砂 10-20重量份 珍珠岩 5-10重量份 环氧树脂 20-30重量份 抗氧荆 5-10重量份。
[0010] 本发明所述耐高溫TPU薄膜是指TPU薄膜的耐高溫性能在90%W上。 W11] 在本发明所述的电致伸缩性耐高溫TPU薄膜的原料中，所述TPU颗粒的用量为60-80重量份，例如60重量份、62重量份、64重量份、66重量份、68重量份、71重量份、71. 5 重量份、72重量份、72. 5重量份、73重量份、73. 5重量份、74重量份、74. 5重量份、75重量 份、75. 5重量份、76重量份、76. 5重量份、77重量份、77. 5重量份、78重量份、78. 5重量份或 79重量份。
[0012] 优选地，所述TPU颗粒为聚醋型TPU颗粒和/或聚酸型TPU颗粒。
[0013] 在本发明所述的电致伸缩性耐高溫TPU薄膜的原料中，所述碳纳米管的用量为 20-30重量份，例如21重量份、22重量份、23重量份、24重量份、25重量份、26重量份、27重 量份、28重量份、29重量份或30重量份。
[0014] 优选地，所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的任意 一种或至少两种的组合。
[0015] 在本发明所述的电致伸缩性耐高溫TPU薄膜的原料中，所述陶瓷颗粒的用量为 30-40重量份，例如30重量份、31. 5重量份、32重量份、32. 5重量份、33重量份、33. 5重量 份、34重量份、34. 5重量份、35重量份、35. 5重量份、36重量份、36. 5重量份、37重量份、 37. 5重量份、38重量份、39重量份或40重量份。
[0016] 优选地，所述陶瓷颗粒为氮化侣、氧化侣或铁酸领中的任意一种或至少两种的组 合，优选铁酸领。
[0017] 在本发明所述的电致伸缩性耐高溫TPU薄膜的原料中，所述白云石砂的用量为 10-20重量份，例如10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重 量份、17重量份、18重量份、19重量份或20重量份。
[0018] 在本发明所述的电致伸缩性耐高溫TPU薄膜的原料中，所述珍珠岩的用量为5-10 重量份，例如5重量份、5. 5重量份、6重量份、6. 5重量份、7重量份、7. 5重量份、8重量份、 8. 5重量份、9重量份、9. 5重量份或10重量份。
[0019] 在本发明所述的电致伸缩性耐高溫TPU薄膜的原料中，所述环氧树脂的用量为 20-30重量份，例如20重量份、21重量份、22重量份、23重量份、24重量份、25重量份、26重 量份、27重量份、28重量份、29重量份或30重量份。
[0020] 在本发明所述的电致伸缩性耐高溫TPU薄膜的原料中，所述抗氧剂的用量为5-10 重量份，例如5重量份、5. 5重量份、6重量份、6. 5重量份、7重量份、7. 5重量份、8重量份、 8. 5重量份、9重量份、9. 5重量份或10重量份。
[0021] 另一方面，本发明提供了如本发明第一方面所述的电致伸缩性耐高溫TPU薄膜的 制备方法，所述方法为将各原料成分预先干燥，混合均匀，挤出得到所述电致伸缩性耐高溫 TPU薄膜。
[0022] 在本发明所述电致伸缩性耐高溫TPU薄膜的制备方法中，所述干燥溫度为 70-80°(：，例如70°(：、71°(：、72°(：、73°(：、74°(：、75°(：、76°(：、77°(：、78°(：、79°(：或80°(：，干燥时间 为1-化。
[0023] 在本发明所述电致伸缩性耐高溫TPU薄膜的制备方法中，所述挤出利用流延机挤 出。
[0024]优选地，所述流延机的各段溫度设置如下：料筒溫度为140-150°C;滤网溫度为 150-160°C;弯头溫度为150-160°C;连接溫度为135-150°C;模头溫度为150-170°C。 阳025]作为本发明的优选技术方案，本发明所述电致伸缩性耐高溫TPU薄膜的制备方法 包括W下步骤： 阳0%] 将各原料成分预先在70-80°C下干燥1-化，混合均匀，经流延机挤出，流延机的各 段溫度设置如下：料筒溫度为140-150°C;滤网溫度为150-160°C;弯头溫度为150-160°C; 连接溫度为135-150°C;模头溫度为150-170°C。得到所述电致伸缩性耐高溫TPU薄膜。
[0027] 另一方面，本发明提供了如本发明第一方面所述的电致伸缩性耐高溫TPU薄膜在 功能性材料中的应用。例如，本发明的电致伸缩性耐高溫TPU薄膜可用于人造肌肉、电敏感 材料、传感器等领域。
[0028] 相对于现有技术，本发明具有W下有益效果：
[0029] 本发明利用60-80重量份TPU颗粒、20-30重量份碳纳米管、30-40重量份陶瓷颗 粒、10-20重量份白云石砂、5-10重量份珍珠岩、20-30重量份环氧树脂和5-10重量份抗氧 剂制备得到电致伸缩复合材料，各组分之间相互配合，协同作用，使得其电致伸缩率可高达 20-26%，并且耐高溫性为90-93%，可应用于功能性材料中，具有很好的应用前景。
【具体实施方式】
[0030] 下面通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。 阳0川实施例1
[0032] 在本实施例中，电致伸缩性耐高溫TPU薄膜主要由W下重量份的原料制备得到：
[0033] TPU颗粒 60重量份
[0034] 碳纳米管 30重量份 铁酸领 M重量份 白云石砂 15重量份 珍珠岩 7重量份 环氧树脂 30重量份 请氧剂 8重量份。
[0035] 制备方法包括W下步骤：
[0036] 将各原料成分预先在70°C下干燥化，混合均匀，经流延机挤出，流延机的各段溫 度设置如下：料筒溫度为140°C;滤网溫度为150°C;弯头溫度为160°C;连接溫度为135°C; 模头溫度为150°C，得到所述电致伸缩性耐高溫TPU薄膜。
[0037] 实施例2
[0038]在本实施例中，电致伸缩性耐高溫TPU薄膜主要由W下重量份的原料制备得到：
[0039] TPU颗粒 80重量份 碳纳米管 20重量份 氮化铅 30重量份 白云石砂 10重量份 珍珠岩 8重量份 环氧树脂 20重量份 抗氧剂 5重量份。
[0040] 制备方法包括W下步骤：
[0041] 将各原料成分预先在80°C下干燥1.化，混合均匀，经流延机挤出，流延机的各段 溫度设置如下：料同溫度为140C;滤网溫度为150C;弯头溫度为160C;连接溫度为135C; 模头溫度为170°C，得到所述电致伸缩性耐高溫TPU薄膜。 阳0创实施例3
[0043] 在本实施例中，电致伸缩性耐高溫TPU薄膜主要由W下重量份的原料制备得到：
[0044] TPU颗粒 70重量份 碳纳米管 25重量份 氧化铅 40重量份 白云石砂 20重量傲 珍珠岩 '垣重量份 环氧树脂 25重量份 :充氧剂 10重量份。
[0045] 制备方法包括W下步骤：
[0046] 将各原料成分预先在75°C下干燥比，混合均匀，经流延机挤出，流延机的各段溫 度设置如下：料筒溫度为150°C;滤网溫度为155°C;弯头溫度为160°C;连接溫度为140°C; 模头溫度为150°C，得到所述电致伸缩性耐高溫TPU薄膜。 W47] 实施例4
[0048] 在本实施例中，电致伸缩性耐高溫TPU薄膜主要由W下重量份的原料制备得到：
[0049] TPU颗粒 65重量份 碳纳米管 20重量份 铁酸领 40重量份 白云石砂 18重量份 珍珠岩 5重量份 阳化0] 环氧树脂 雜重量份 抗氧剂 9重量份。
[0051] 制备方法包括W下步骤：
[0052] 将各原料成分预先在80°C下干燥比，混合均匀，经流延机挤出，流延机的各段溫 度设置如下：料筒溫度为140°C;滤网溫度为160°C;弯头溫度为160°C;连接溫度为150°C; 模头溫度为165°C，得到所述电致伸缩性耐高溫TPU薄膜。 阳〇5引 实施例5
[0054] 在本实施例中，电致伸缩性耐高溫TPU薄膜主要由W下重量份的原料制备得到： 阳化引 TPU颗粒 75重量份 碳纳米管