一种导电皮革材料及其制备方法与流程

本发明涉及导电材料技术领域，且特别涉及一种导电皮革材料及其制备方法。

背景技术：

目前，现有的发热膜材料主要有碳纤维、碳精印刷材料、金属加热丝材料等，其共同的特点是加热体比较厚、硬度大、不能柔性弯曲、没有弹性，这导致这种发热膜材料在小角度弯曲时会断裂失效。

另外常规加热膜在加热材料表面会贴敷一层pi或pet材料作为绝缘层，这导致了绝缘层和导电层容易分层，且加工工艺复杂。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种导电皮革材料，旨在使导电材料单面导电，避免后期绝缘层的加工。

本发明的另一目的在于提供一种导电皮革材料的制备方法，其经过两次涂覆成膜，方法简便易行。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出了一种导电皮革材料，包括不导电层和位于不导电层一侧上的导电结构；

不导电层由不导电料浆干燥后形成的膜状结构，导电结构由导电料浆干燥形成；

优选地，不导电料浆包括溶剂和聚氨酯，导电料浆包括溶剂、导电体和聚氨酯，导电体为导电粉末或导电纳米线。

本发明还提出一种导电皮革材料的制备方法，包括以下步骤：

将导电料浆贴合成膜模具涂覆后，在80-190℃的温度条件下干燥后形成导电结构，在导电结构远离成膜模具的一侧涂覆不导电料浆，在80-190℃的温度条件下干燥后形成不导电层；

优选地，不导电料浆和导电料浆中均混有发泡剂。

本发明实施例提供一种导电皮革材料的有益效果是：导电皮革材料由导电料浆和不导电料浆干燥后形成的结构，导电材料一侧为不导电料浆形成的不导电面，不导电面相对的另一端面具有导电材料形成的导电结构。这样，导电皮革材料是一种单面导电且另一面绝缘的材料，避免了后期绝缘层的加工工序，也由于不导电层和导电结构的熔融结合，不容易产生分层现象。

本发明还提供了一种导电皮革材料的制备方法，其通过两次涂覆，在成膜模具上形成不导电层和导电结构，方法简便易行，适于工业化应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例皮革导电材料的第一结构示意图；

图2为本发明实施例皮革导电材料的第二结构示意图；

图3为本发明实施例皮革导电材料的第三结构示意图。

图标：10-不导电层；21-导电膜层；22-导电凸起；23-凸起。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例提供的导电皮革材料及其制备方法进行具体说明。

本发明实施例提供的一种导电皮革材料，包括不导电层和位于不导电层一侧上的导电结构；不导电层由不导电料浆干燥后形成的膜状结构，导电结构由导电料浆干燥形成。不导电层和导电结构是经过两次涂覆干燥后形成，这样导电材料的一侧为绝缘材料，另一侧为导电材料，避免了后期增加绝缘材料，使工艺更加简化。

优选地，不导电料浆包括溶剂和聚氨酯，导电料浆包括溶剂、导电体和聚氨酯，导电体为导电粉末或导电纳米线。发明人发现不是所有的树脂均适合于制备导电皮革材料，采用聚氨酯为成膜基材成膜效果好，且成膜后不会出现开裂现象。

在其他实施例中也可以采用环氧树脂、橡胶等，但是采用环氧树脂干燥成膜后容易出现开裂现象；采用橡胶成膜厚度难以控制，表面的导电性能不易控制。

导电结构可以为多种形式，在一些实施例中，导电结构包括导电膜层，且导电膜层与不导电层相贴合；优选地，不导电层的厚度为1-3000um，导电膜层的厚度为1-1000um。在制备过程中导电膜层和不导电层涂覆的先后顺序不限，例如可以是先形成导电膜层然后在干燥成膜的导电膜层上涂覆不导电料浆，干燥成膜后形成一面导电一面不导电的皮革导电材料。如图1中所示，导电皮革材料包括不导电层10和导电膜层21。

在另外的实施例中，导电结构还包括多个导电凸起，多个导电凸起间隔设置于导电膜层远离不导电层的一侧。多个导电凸起是为了形成凹土不平的表面，进而使导电结构的整体厚度不一致，导电效果不一，有利于后期继续加工形成导电元件。如图2所示，导电皮革材料包括不导电层10、导电膜层21和导电凸起22。

需要补充的是，导电凸起的形状不限于图2中所示，也可以为不规则的凹凸形状，需要根据工艺要求和应用环境进行选择，在此不一一列举。

在一些实施例中，导电结构为多个凸起，且多个凸起间隔设置于不导电层的一侧。如图3中所示，导电皮革材料包括不导电层10和凸起23。凸起23的形状也不限于图3中所示，其可以呈不规则形状，或者根据工艺需要进行设定。

具体地，溶剂选自n,n-二甲基甲酰胺、丁酮、甲苯、丙烯酸乙酯和二甲苯中的一种或几种。以上几种溶剂均适合于聚氨酯的成膜，且成膜效果较好。

具体地，导电粉末选自导电碳粉和导电金属粉末中的任意一种或多种。以上几种类型的粉末均适用于聚氨酯的成膜，且导电效果较好。导电金属粉末可以为铜粉、合金粉末、镍粉等。导电纳米线为市购产品，如银纳米线、碳纳米管。发明人发现，采用导电碳粉，如石墨烯粉的用量要一般小于聚氨酯用量的15％，导电金属粉末的用量一般控制在60％，这样导电膜层的方阻在5-5000欧姆/口，具体可以根据应用的环境选择合适的配比。溶剂的用量以使导电料浆或不导电料浆形成均一的混合料浆，用量大致与聚氨酯相当。

本发明实施例还提供了一种导电皮革材料的制备方法，包括：将导电料浆贴合成膜模具涂覆后，在80-190℃的温度条件下干燥后形成导电结构，在导电结构远离成膜模具的一侧涂覆不导电料浆，在80-190℃的温度条件下干燥后形成不导电层。

需要说明的是，本发明实施例提供的导电皮革材料的制备方法是通过两次涂覆成膜的方式，最终得到的导电材料是一面导电一面不导电，避免了后期加工绝缘层的工序；导电面和不导电面是熔融结合的，不易分层，绝缘效果可靠性好，适合于推广应用；由于采用聚氨酯成膜形成柔软有弹性的面导电材料，有利于制造可穿戴材料，或者应用在经常弯曲受力的场景。

优选地，不导电料浆和导电料浆中均混有发泡剂，发泡剂的加入可以形成多孔的结构，增加导电材料的保温效果，拓宽其应用范围，在导电层中加入发泡剂，形成发泡导电材料，可以用于制作可变电阻的柔性电阻式压力传感器。

为了使形成的导电面具有凹凸形状，形成厚度不均的结构，成膜模具上设置有多个凹形槽，在导电料浆涂覆时是将导电料浆灌入凹形槽中，这样会形成如图3所示的导电材料结构。此外，不同厚度的导电区域可以设置层不同的导电率(方阻)。

同样，在一些实施例中，成膜模具上设置有多个凹形槽，在导电料浆涂覆时是将导电料浆灌入凹形槽中，且使导电料浆覆盖成膜模具的表面，这样会形成如图2所示的导电材料结构，导电浆料在非导电层表面形成不连续的导电区域和导电线路。

需要补充的是，当成膜模具为平面结构，可以形成如图1所示的两层膜的导电结构。成膜模具可以为常用的离型膜。

进一步地，导电皮革材料的制备方法还包括：在导电结构上设置导电线路；其中，导电线路的加工方法采用丝网印刷、镀膜、蚀刻和粘贴金属导电材料中的任意一种。采用以上几种常用的方法，在导电面上设置导电线路，有利于制备后续的产品。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例还提供一种导电皮革材料的制备方法，其包括以下步骤：

将石墨烯粉、n,n-二甲基甲酰胺和聚氨酯混合均匀得到导电料浆，其中，石墨烯粉、n,n-二甲基甲酰胺和聚氨酯的重量比为10:100:100。将n,n-二甲基甲酰胺和聚氨酯混合均匀得到不导电料浆，其中，n,n-二甲基甲酰胺和聚氨酯的重量比为1:1。

将导电料浆贴合平面型的离型膜涂覆后，在80℃的温度条件下干燥2h后形成约1um厚的导电薄膜，在干燥的导电薄膜上均匀涂覆不导电料浆，在80℃的温度条件下干燥2h后形成约1um厚的不导电层。将由导电薄膜和不导电薄膜融合形成的导电材料从离型膜上剥离下。

实施例2

本实施例还提供一种导电皮革材料的制备方法，其包括以下步骤：

将铜粉、丁酮和聚氨酯混合均匀得到导电料浆，其中，铜粉、丁酮和聚氨酯的重量比为60:80:100。将甲苯和聚氨酯混合均匀得到不导电料浆，其中，甲苯和聚氨酯的重量比为0.8:1。

将导电料浆贴合平面型的离型膜涂覆后，在190℃的温度条件下干燥1.5h后形成约1000um厚的导电薄膜，在干燥的导电薄膜上均匀涂覆不导电料浆，在190℃的温度条件下干燥1.5h后形成约3000um厚的不导电层。将由导电薄膜和不导电薄膜融合形成的导电材料从离型膜上剥离下。

实施例3

本实施例还提供一种导电皮革材料的制备方法，其包括以下步骤：

将合金粉、丙烯酸乙酯和聚氨酯混合均匀得到导电料浆，其中，导电碳粉、丙烯酸乙酯和聚氨酯的重量比为50:120:100。将二甲苯和聚氨酯混合均匀得到不导电料浆，其中，二甲苯和聚氨酯的重量比为1.2:1。

将导电料浆贴合平面型的离型膜涂覆后，在100℃的温度条件下干燥3h后形成约100um厚的导电薄膜，在干燥的导电薄膜上均匀涂覆不导电料浆，在100℃的温度条件下干燥3h后形成约100um厚的不导电层。将由导电薄膜和不导电薄膜融合形成的导电材料从离型膜上剥离下。

实施例4

本实施例还提供一种导电皮革材料的制备方法，其与实施例3大致相同，不同之处在于：成膜模具不是平面结构，而是具有多个深度为100um的凹形槽结构，在导电料浆涂覆时是将导电料浆灌入凹形槽中；不导电料浆是在成膜模具的表面涂覆并和导电膜层相融合。

实施例5

本实施例还提供一种导电皮革材料的制备方法，其与实施例3大致相同，不同之处在于：成膜模具不是平面结构，而是具有多个深度为100um的凹形槽结构，在导电料浆涂覆时是将导电料浆灌入凹形槽中，且使导电料浆覆盖成膜模具的表面。不导电料浆是在干燥成膜的导电膜层上涂覆。

对比例1

本对比例提供一种导电材料的制备方法，将导电碳粉按照5％比例和天然橡胶混合，混合浆料输入模具，经过硫化处理固化成型。成型后形成按模具厚度设置的厚度的导电橡胶膜。

对比例2

本对比例提供一种导电材料的制备方法，将导电碳粉混合进入环氧树脂，经过混合形成浆料，其中导电碳粉的质量为环氧树脂质量的5％，将混合好的导电环氧树脂浆料通过丝网印刷机印刷到pet表面。

对比例3

本对比例提供一种导电材料的制备方法，其与实施例3大致相同，不同之处在于：将聚氨酯替换为环氧树脂。

对比例4

本对比例提供一种导电材料的制备方法，其与实施例3大致相同，不同之处在于：将聚氨酯替换为橡胶。

试验例1

采用常规的测试方法，测试实施例1-5和对比例1-4中提供材料的导电性能、拉伸强度、伸长率和是否出现开裂情况，测试结果见表1。

表1性能测试结构

由表1可知，本发明实施例提供的单面导电材料的导电性能优良，且相比于对比例1具有很好的弹性，有利于制造可穿戴材料，或者应用在经常弯曲受力的场景。

对比实施例3和对比例2-3可知，选择聚氨酯为成膜基料能够形成导电性能优良，且形成的导电膜不会产生开裂现象，产品的稳定性高。

综上所述，本发明提供的一种导电皮革材料，导电皮革材料由导电料浆和不导电料浆干燥后形成的结构，导电材料一侧为不导电料浆形成的不导电面，不导电面相对的另一端面具有导电材料形成的导电结构。这样，导电皮革材料是一种单面导电且另一面绝缘的材料，避免了后期绝缘层的加工工序，也由于不导电层和导电结构的熔融结合，不容易产生分层现象。

本发明还提供了一种导电皮革材料的制备方法，其通过两次涂覆，在成膜模具上形成不导电层和导电结构，方法简便易行，适于工业化应用。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。