一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法，包括以下步骤：制备介电弹性体薄膜，在薄膜两侧分别涂覆一层单壁碳纳米管作为电极，然后将涂有单壁碳纳米管的介电弹性体薄膜顺次折叠成长方形形状，折叠过程中，将介电弹性体薄膜两侧表面的单壁碳纳米管分别与铝箔引线相连，得到高性能介电弹性体驱动器。其中介电弹性体薄膜以重量份计，包括100份橡胶基体、3.5?8份硫化体系、20?40份高介电陶瓷填料、10?50份极性增塑剂。本发明公开的驱动器的制备方法简单，成本低，制备的驱动器能量密度大，稳定性好，变形量大，使用性能好。
【专利说明】
一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法
技术领域
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[0001]本发明涉及电子元器件技术领域，具体的涉及一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法。
【背景技术】
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[0002]介电弹性体是介电性EAP中的一种，较其他聚合物具有更好的综合性能:质量轻、伸长应变大、能量密度高、响应速度快、环境适应性好、更接近于生物肌肉，引起了越来越多相关领域研究人员的兴趣。利用介电弹性体研制的驱动器可直接对外做功，不需要传动机构，体积小、效率高、无噪声，因此在微笑机器人、智能驱动、医学等领域有着广泛的应用前景。
【发明内容】
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[0003]本发明的目的是提供一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法，该制备方法简单，工艺条件温和，成本低，制得的驱动器能量密度大、变形量大、效率高，使用性能好。
[0004]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0005]—种高性能介电弹性体驱动器的制备方法，包括以下步骤:
[0006](I)称取100份橡胶基体、3.5-8份硫化体系、20-40份高介电陶瓷填料、10-50份极性增塑剂混合加入到混炼机中，在20-60°C下混合均匀，出片，室温放置5-10h，然后在平板硫化机上硫化，得到混合材料；
[0007](2)将步骤(I)制得的混合材料制成宽度与厚度比为10:1的条形物，并在常温下固化20_50h，得到介电弹性体薄膜；
[0008](3)在步骤(2)制得的介电弹性体薄膜两侧表面都均匀的涂覆一层单壁碳纳米管；
[0009](4)将涂有单壁碳纳米管的介电弹性体薄膜顺次折叠成长方形形状，折叠过程中，将介电弹性体薄膜两侧表面的单壁碳纳米管分别与铝箔引线相连，得到高性能介电弹性体驱动器。
[0010]作为上述技术方案的优选，步骤(I)中，所述橡胶基体为溴化丁基橡胶。
[0011]作为上述技术方案的优选，所述溴化丁基橡胶中含溴质量分数为1-2%。
[0012]作为上述技术方案的优选，步骤(I)中，所述硫化体系为氧化锌和硬脂酸钙。
[0013]作为上述技术方案的优选，步骤(I)中，所述极性增塑剂为磷酸三丁酯、癸二酸二异辛酯、癸二酸二辛酯、丁氧基乙醇壬酯、己二酸二异辛酯、壬二酸二异辛酯、癸二酸二丁酯、癸二酸二 (2-乙基己基)酯、磷酸三(2-乙基己基)酯中的一种或多种混合。
[0014]作为上述技术方案的优选，步骤(I)中，氧化锌与硬脂酸钙的质量比为(1-3):1。
[0015]作为上述技术方案的优选，步骤(I)中，所述高介电陶瓷填料的粒径大小为20-50nmo
[0016]作为上述技术方案的优选，步骤(I)中，所述硫化的条件为:硫化压力为10_20MPa，温度为120-170°(:，硫化时间为30-451^11。
[0017]作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述单壁碳纳米管的涂覆宽度小于介电弹性体薄膜的宽度，涂覆厚度为0.05-0.1mm。
[0018]本发明具有以下有益效果:
[0019]本发明添加溴化丁基橡胶作为介电弹性体的基体，并加入适量的高介电陶瓷填料和极性小分子增塑剂，制备的介电弹性体薄膜弹性大，延展性好，其本发明采用单壁碳纳米管作为电极，制得的驱动器变形量大，能量密度大，使用性能好，寿命长，且制备方法简单，工艺条件温和，生产成本低。
【具体实施方式】
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[0020]为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
[0021]实施例1
[0022 ] 一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法，包括以下步骤:
[0023](I)称取100份溴化丁基橡胶、1.5份硬脂酸钙、2份氧化锌、20份高介电陶瓷填料、10份磷酸三丁酯混合加入到混炼机中，在20°C下混合均匀，出片，室温放置5h，然后在平板硫化机上，在硫化压力为1MPa，温度为120 V的条件下硫化30min，得到混合材料；
[0024](2)将步骤(I)制得的混合材料制成宽度与厚度比为10:1的条形物，并在常温下固化20h，得到介电弹性体薄膜；
[0025](3)在步骤(2)制得的介电弹性体薄膜两侧表面都均匀的涂覆一层单壁碳纳米管，其涂覆宽度小于介电弹性体薄膜的宽度，涂覆厚度为0.05mm;
[0026](4)将涂有单壁碳纳米管的介电弹性体薄膜顺次折叠成长方形形状，折叠过程中，将介电弹性体薄膜两侧表面的单壁碳纳米管分别与铝箔引线相连，得到高性能介电弹性体驱动器。
[0027]实施例2
[0028]—种高性能介电弹性体驱动器的制备方法，包括以下步骤:
[0029](I)称取100份溴化丁基橡胶、4份硬脂酸钙、6.5份氧化锌、40份高介电陶瓷填料、50份癸二酸二异辛酯混合加入到混炼机中，在60°C下混合均匀，出片，室温放置1h，然后在平板硫化机上，在硫化压力为20MPa，温度为170°C的条件下硫化45min，得到混合材料；
[0030](2)将步骤(I)制得的混合材料制成宽度与厚度比为10:1的条形物，并在常温下固化50h，得到介电弹性体薄膜；
[0031](3)在步骤(2)制得的介电弹性体薄膜两侧表面都均匀的涂覆一层单壁碳纳米管，其涂覆宽度小于介电弹性体薄膜的宽度，涂覆厚度为0.1mm;
[0032](4)将涂有单壁碳纳米管的介电弹性体薄膜顺次折叠成长方形形状，折叠过程中，将介电弹性体薄膜两侧表面的单壁碳纳米管分别与铝箔引线相连，得到高性能介电弹性体驱动器。
[0033]实施例3
[0034]—种高性能介电弹性体驱动器的制备方法，包括以下步骤:
[0035](I)称取100份溴化丁基橡胶、2份硬脂酸钙、3份氧化锌、25份高介电陶瓷填料、20份癸二酸二辛酯混合加入到混炼机中，在30°C下混合均匀，出片，室温放置6h，然后在平板硫化机上，在硫化压力为12MPa，温度为130 V的条件下硫化35min，得到混合材料；
[0036](2)将步骤(I)制得的混合材料制成宽度与厚度比为10:1的条形物，并在常温下固化30h，得到介电弹性体薄膜；
[0037](3)在步骤(2)制得的介电弹性体薄膜两侧表面都均匀的涂覆一层单壁碳纳米管，其涂覆宽度小于介电弹性体薄膜的宽度，涂覆厚度为0.06mm;
[0038](4)将涂有单壁碳纳米管的介电弹性体薄膜顺次折叠成长方形形状，折叠过程中，将介电弹性体薄膜两侧表面的单壁碳纳米管分别与铝箔引线相连，得到高性能介电弹性体驱动器。
[0039]实施例4
[0040]—种高性能介电弹性体驱动器的制备方法，包括以下步骤:
[0041](I)称取100份溴化丁基橡胶、2.5份硬脂酸钙、4份氧化锌、30份高介电陶瓷填料、30份丁氧基乙醇壬酯混合加入到混炼机中，在40°C下混合均匀，出片，室温放置7h，然后在平板硫化机上，在硫化压力为14MPa，温度为140°C的条件下硫化40min，得到混合材料；
[0042](2)将步骤(I)制得的混合材料制成宽度与厚度比为10:1的条形物，并在常温下固化35h，得到介电弹性体薄膜；
[0043](3)在步骤(2)制得的介电弹性体薄膜两侧表面都均匀的涂覆一层单壁碳纳米管，其涂覆宽度小于介电弹性体薄膜的宽度，涂覆厚度为0.07mm;
[0044](4)将涂有单壁碳纳米管的介电弹性体薄膜顺次折叠成长方形形状，折叠过程中，将介电弹性体薄膜两侧表面的单壁碳纳米管分别与铝箔引线相连，得到高性能介电弹性体驱动器。
[0045]实施例5
[0046]—种高性能介电弹性体驱动器的制备方法，包括以下步骤:
[0047](I)称取100份溴化丁基橡胶、3份硬脂酸钙、5份氧化锌、35份高介电陶瓷填料、40份己二酸二异辛酯混合加入到混炼机中，在50°C下混合均匀，出片，室温放置Sh，然后在平板硫化机上，在硫化压力为16MPa，温度为150 V的条件下硫化45min，得到混合材料；
[0048](2)将步骤(I)制得的混合材料制成宽度与厚度比为10:1的条形物，并在常温下固化40h，得到介电弹性体薄膜；
[0049](3)在步骤(2)制得的介电弹性体薄膜两侧表面都均匀的涂覆一层单壁碳纳米管，其涂覆宽度小于介电弹性体薄膜的宽度，涂覆厚度为0.08mm;
[0050](4)将涂有单壁碳纳米管的介电弹性体薄膜顺次折叠成长方形形状，折叠过程中，将介电弹性体薄膜两侧表面的单壁碳纳米管分别与铝箔引线相连，得到高性能介电弹性体驱动器。
【主权项】
1.一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)称取10份橡胶基体、3.5-8份硫化体系、20-40份高介电陶瓷填料、10-50份极性增塑剂混合加入到混炼机中，在20-60°C下混合均匀，出片，室温放置5-10h，然后在平板硫化机上硫化，得到混合材料； (2)将步骤(I)制得的混合材料制成宽度与厚度比为10:1的条形物，并在常温下固化.20-50h，得到介电弹性体薄膜； (3)在步骤(2)制得的介电弹性体薄膜两侧表面都均匀的涂覆一层单壁碳纳米管； (4)将涂有单壁碳纳米管的介电弹性体薄膜顺次折叠成长方形形状，折叠过程中，将介电弹性体薄膜两侧表面的单壁碳纳米管分别与铝箔引线相连，得到高性能介电弹性体驱动器。2.如权利要求1所述的一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法，其特征在于，步骤(I)中，所述橡胶基体为溴化丁基橡胶。3.如权利要求2所述的一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法，其特征在于，所述溴化丁基橡胶中含溴质量分数为1-2%。4.如权利要求1所述的一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法，其特征在于，步骤(I)中，所述硫化体系为氧化锌和硬脂酸钙。5.如权利要求1所述的一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法，其特征在于，步骤(I)中，所述极性增塑剂为磷酸三丁酯、癸二酸二异辛酯、癸二酸二辛酯、丁氧基乙醇壬酯、己二酸二异辛酯、壬二酸二异辛酯、癸二酸二丁酯、癸二酸二 (2-乙基己基)酯、磷酸三(2-乙基己基)酯中的一种或多种混合。6.如权利要求4所述的一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法，其特征在于，步骤(I)中，氧化锌与硬脂酸钙的质量比为(1-3):1。7.如权利要求1所述的一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法，其特征在于，步骤(I)中，所述高介电陶瓷填料的粒径大小为20-50nm。8.如权利要求1所述的一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法，其特征在于，步骤(I)中，所述硫化的条件为:硫化压力为10_20MPa，温度为120-170°C，硫化时间为30-45min。9.如权利要求1所述的一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述单壁碳纳米管的涂覆宽度小于介电弹性体薄膜的宽度，涂覆厚度为0.05-.0.1mm.
【文档编号】C08L23/28GK105860300SQ201610318953
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】王文庆
【申请人】东莞市联洲知识产权运营管理有限公司