一种负有碳纳米管的聚氨酯导电隔膜制备方法

7次，所述聚氨酯纳米纤维的压制具体为先用2-2.5kg重物压住，然后在58-62℃下干燥2-2.5h。
32.本发明的原理说明为：采用本发明所述方法制得的负有碳纳米管的聚氨酯导电隔膜具有较高的导电性和拉伸性，可以适应任意形状的形变，将其直接贴合在人体皮肤表面，可检测人体部位关节的运动变化。
33.实施例1：一种负有碳纳米管的聚氨酯导电隔膜制备方法，具体按照以下步骤进行：s1、先将聚氨酯pu按所需比例加入到n，n-二甲基甲酰胺中，在磁力搅拌器中80℃搅拌8h，得到溶液a，所述溶液a的质量百分浓度为19%；s2、对由步骤s1得到的溶液a注入到离心纺丝机中，调整离心纺丝机的转速为4600r/min，收集距离为32cm，得到聚氨酯纳米纤维；s3、先将聚氨酯纳米纤维沿其纤维取向重叠6次，然后用2kg重物压住并在62℃下干燥2.5h，得到厚度为45μm的聚氨酯纳米纤维薄膜；s4、先将由步骤s3得到的聚氨酯纳米纤维薄膜浸泡在碳纳米管cnts分散液中，再用等离子水清洗后干燥，循环重复3次步骤s4后得到负载有碳纳米管的聚氨酯导电隔膜，其中，所述碳纳米管cnts分散液的质量百分浓度为6%，第一次浸入时长为10h，第二次浸入后先超声分散1h再取出依次进行清洗、干燥，第三次浸入时长为12h。
34.实施例2：与实施例1的不同之处在于：步骤s1中，所述溶液a的质量百分浓度为17%；步骤s2中，所述离心纺丝机的转速为4400r/min，收集距离为28cm；步骤s3中，先沿聚氨酯纳米纤维的纤维取向重叠7次，然后用2.5kg重物压住并在58℃下干燥2h，得到厚度为46μm的聚氨酯纳米纤维薄膜；步骤s4中，所述碳纳米管cnts分散液的质量百分浓度为3%，第一次浸入的时长为8h，第二次浸入后先超声分散1.5h再取出依次进行清洗、干燥，第三次浸入的时长为14h。
35.实施例3：与实施例1的不同之处在于：步骤s1中，所述溶液a的质量百分浓度为18%；步骤s1中，所述离心纺丝机的转速为4500r/min，收集距离为30cm；步骤s3中，在60℃下干燥2h后得到厚度45μm的聚氨酯纳米纤维薄膜；步骤s4中，所述碳纳米管cnts分散液的质量百分浓度为9%。
36.实施例4：与实施例3的不同之处在于：步骤s4中，所述碳纳米管cnts分散液的质量百分浓度为12%。
37.实施例5：与实施例3的不同之处在于：步骤s4中，所述碳纳米管cnts分散液的质量百分浓度为15%。
38.性能测试：
1、拉伸导电性能测试以实施例2制得的导电隔膜作为测试例1，以实施例1制得的导电隔膜作为测试例2，以实施例3制得的导电隔膜作为测试例3，以实施例4制得的导电隔膜作为测试例4，以实施例5制得的导电隔膜作为测试例5，均裁剪成1cm*4cm长条后，用纺织品动态电阻测试仪首先分别测试0%拉伸率下测试例1-5的初始电阻值，测得测试例1-5的初始电阻值分别为3265ω、3332ω、6994ω、4795ω、3265ω和6605ω，然后在拉伸速度为30mm/min下分别测试在20％拉伸率内测试例1-5电阻变化率，测试例1-5的电阻变化率随拉伸率的变化见图1，循环拉伸测试共20次，每个循环的最大拉伸率为20%，测试例1-5在不同循环拉伸过程中电阻变化率分别见图2-6：由图1可知，负载有碳纳米管的聚氨酯导电隔膜的电阻变化率随着拉伸率的增加而增大，其中，测试例3（9%cnts）的变化最为明显，次之则是测试例4（12%cnts），基于图1可通过拟合计算得到不同拉伸率下聚氨酯导电隔膜的灵敏度应变因子(gf)，拉伸率为20%时测试例3的gf值为13.1，而测试例1仅为4.9、测试例2仅为6.0、测试例4仅为6.9、测试例5仅为6.2；由图2、图3可知，测试例1、测试例2的电阻变化率峰值均在0.78-0.95内波动，电阻变化率平均值为0.85，电阻变化率波动值约为20%，由图4可知，测试例3的电阻变化率峰值在1.9-2.15内波动，电阻变化率平均值为2.0，电阻变化率波动值约为12.5%，由图5可知，测试例4的电阻变化率峰值在1.6-2.05内波动，电阻变化率平均值为1.8，电阻变化率波动值约为25%，由图6可知，测试例5的电阻变化率峰值在1.0-1.18内波动，电阻变化率平均值为1.12，电阻变化率波动值约为16.1%，这是由于测试例1、测试例2的导电薄膜上cnts负载量极少，在拉伸过程中电阻变化并不明显，测试例4、测试例5由于浸渍cnts分散液浓度过高，导致导电薄膜上cnts出现堆叠缠绕现象，使得拉伸过程中导电网络破坏小，在拉伸过程中电阻变化也不明显；由此可知，采用本方法制得的导电隔膜电阻变化率较高，用于测试人体的灵敏度较好，且该导电隔膜的电阻变化率波动值小，用于测试人体的精准度较高，工作稳定性较强，为验证，采用测试例3进行以下人体部位试验：先将测试例3裁剪成1cm*3cm长条，然后将长条状的导电薄膜贴合在人体的手指、手腕、喉结处，再将导电薄膜两端通过铜胶与数字示波器连接，数字示波器用于记录测试过程中电阻值的变化，以反映人体部位的活动，其中，测试例3贴合在人体手指关节处时，令手指关节在30s内来回弯曲8次（0-90
°
弯曲），其电阻值变化的监测结果见图7，测试例3贴合在人体手腕关节处时，令手腕关节在30s内来回弯曲6次（0-90
°
弯曲），其电阻值变化的监测结果见图8，测试例3贴合在人体喉结处时，令喉结依次增大发声音量引起喉结产生不同幅度的振动，其电阻值变化的监测结果见图9：由图7可以看出，导电薄膜的初始电阻为12000ω左右，即使在拉伸8个循环后其电阻依旧稳定在12000ω左右，图中，lm段是手指关节弯曲过程中的电阻变化，在手指关节弯曲过程中，随手指关节弯曲角度的逐渐增大，对应电阻值也越来越大，mn段是手指关节伸直恢复过程中的电阻变化，在手指关节伸直恢复过程中，随手指关节弯曲角度的逐渐减小，对应电阻值也逐渐变小，可以看出导电薄膜在手指关节检测处呈现规律性变化，而且工作也相对稳定，可以用来监测人体手指关节运动；
由图8可以看出，导电薄膜的初始电阻为25000ω左右，即使在拉伸6个循环后其电阻依旧稳定在25000ω左右，每个循环后再次弯曲时电阻值出现微弱波动，这是导电薄膜贴合在手腕上，手腕弯曲时受力不均匀所致，图中，op段是手腕关节伸直弯曲过程中的电阻变化，在手腕关节弯曲过程中，随着手腕关节弯曲角度的逐渐增大，对应电阻值也越来越大，pq段是手腕关节恢复过程中的电阻变化，在手腕关节恢复过程中，随着手腕关节弯曲角度的逐渐减小，对应电阻值也逐渐变小，可以看出导电薄膜在手腕关节检测处呈现规律性变化，而且工作也相对稳定，可以用来监测人体手腕关关节运动；由图9可以看出，随着发声音量越来越大，电阻峰值也越来越大，在变换声音大小时有一些很小的峰值出现，但并没有影响测试结果，可以看出导电薄膜以用来监测人体发声器官的运动；综上所述，采用本发明所述方法制得的导电薄膜具有较高的导电性和拉伸性，适用于柔性应力传感器。
39.2、热稳定性测试以利用热重分析仪(tga， netzsch tg 209f1型号)对测试例3、普通pu薄膜进行热稳定性测试，测试结果为：测试例3在温度达到325℃时开始分解，而普通pu薄膜则在275℃开始分解，由此可知，采用本方法制备的导电隔膜热稳定性得到提升。