CN109137481B - 一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，对基材进行溶胀处理使其溶胀至一定程度后对其进行吸附处理使其吸附功能介质，再对其进行收缩处理使其收缩至一定程度实现功能改性；基材的溶胀和收缩依靠化学条件的变化；溶胀至一定程度是指溶胀至基材的表面积相对于溶胀前表面积增大2～35倍，收缩至一定程度是指收缩至基材的表面积为溶胀前表面积的100～120％。本发明的一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，通过控制基材可逆的溶胀‑收缩行为，使得功能介质在基材表面紧密堆积，实现材料的功能改性；操作简单、成本低廉，制备工艺绿色环保，极具应用前景。

Description

一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法
技术领域
本发明属功能材料制备领域，涉及一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法。
背景技术
功能材料是指通过光、电、磁、热、化学或生化等作用后具有特定功能的材料。功能材料涉及面广，种类繁多，通常包括功能性金属材料、功能性无机非金属材料、功能性有机材料和功能性复合材料。按照材料的物理性质的不同，又可以分为磁性材料、电性材料、光学材料、声学材料、力学材料和化学功能材料等。
目前，功能材料表现出越来越广阔的应用前景，已成为科技界与产业界广泛研究热点之一，在电子、军工、航空航天、信息工业和生物医学等领域有着广泛的应用。特别是在新一轮科技革命和产业变革大势下，全球新材料产业格局发生重大调整。
材料的导电化就是其中一个热点。通常，导电弹性纤维由柔性可拉伸材料和导电介质组成。目前导电纤维包括金属系导电纤维、碳基导电纤维、金属化合物系导电纤维和高分子导电纤维。其中，金属系导电纤维(如不锈钢、铜、铝等)和大多数的高分子导电纤维(如聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯等)可形变程度低，限制了其在应变传感等领域的应用。而碳基和金属化合物系导电纤维可以将碳基材料或金属材料作为导电介质，通过掺杂法、涂覆法、吸附法或者化学反应法等固定到柔性可拉伸材料上，从而在同一根纤维上实现导电与弹性的统一。但其导电性能的优劣极大地依赖于纤维材料初始导电率、拉伸长度和拉伸倍数。目前大多数的导电弹性纤维仍存在导电率低的问题，这导致纤维的响应速度慢或大形变下无响应，这极大地限制了其应用。制备导电介质紧密堆积的纤维，构建良好导电通道，是提高纤维导电率的有效措施。
目前，功能材料从单一化朝着多功能方向发展。多组分和丰富的结构层次是 构筑多功能材料的有效手段。多组分的引入包括共混、掺杂和吸附功能粒子等方式。吸附是在原有材料的基础上附加新的功能，其对原材料的性能影响极小，方法简单、成本低、工艺绿色环保，应用前景好。对于该方式，材料表面积的大小直接决定着功能粒子的吸附量。通常情况下，增大材料表面与功能的接触面积，可有效地增大功能粒子的吸附量。在吸附过程中材料表面与功能粒子的接触面积非常有限，较难实现功能粒子紧密堆积，限制了吸附法在功能材料制备领域的应用。
因此，开发一种能够增大吸附过程中材料表面积以实现功能粒子紧密堆积的方法极具现实意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术吸附过程材料表面与功能粒子的接触面积非常有限，难以实现功能粒子紧密堆积的缺陷，提供一种能够增大吸附过程中材料表面积以实现功能粒子紧密堆积的方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，对基材进行溶胀处理使其溶胀至一定程度后对其进行吸附处理使其吸附功能介质，再对其进行收缩处理使其收缩至一定程度实现功能改性；所述基材的溶胀和收缩依靠化学条件的变化。本发明是通过对化学条件进行控制实现基材溶胀和收缩的，本发明的保护范围并不仅限于此，实质上通过控制物理条件或其他条件如温度、光等实现基材的溶胀与收缩也适用于本发明。
如上所述的一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，所述溶胀至一定程度是指溶胀至基材的表面积相对于溶胀前表面积增大2～35倍，所述收缩至一定程度是指收缩至基材的表面积为溶胀前表面积的100～120％。不同基材对不同的功能介质的吸附能力不同。对于吸附能力强的功能介质，在低溶胀态下吸附，即可吸附足够多的量满足功能改性的需要。对于吸附能力差的功能介质，需要在较高的溶胀态下吸附，才可吸附足够多的量满足功能改性的需要。溶胀的程度需根据基材与功能介质的特性及功能改性的需要来确定。溶胀时基材表面积增大过小，其与功能介质接触面积较小，吸附量有限，材料的功能性差；溶胀时基材表面积增大过大，不仅会功能介质的浪费，还会破坏基材的结构，影响基材的其他性能 如物理机械性能等，同时不利于功能介质的吸附，也容易造成材料的功能性差。此外，进行溶胀需要改变溶胀的条件，如提高pH值、增加溶剂浓度，容易带来功能介质分散性变差等问题。溶胀后的基材收缩后表面积接近溶胀前的表面积，这样有利于基材性能的回复，实现基材内功能介质的紧密堆积，制得的材料的功能性好，若溶胀后的基材收缩后表面积相对于溶胀前的表面积增大较多，容易造成基材性能的降低，同时基材内功能介质堆积较为松散，材料的功能性较差。
如上所述的一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，所述溶胀处理和收缩处理采用溶液浸泡的方式，所述化学条件为pH值、溶剂种类、溶剂组成和溶剂浓度中的一种以上，所述吸附处理采用的方式为溶液浸泡吸附、气体氛围吸附和喷涂吸附中的一种以上。本发明仅以溶液浸泡为例，保护范围并不仅限于此，也可在一定气体氛围下对基材仅限溶胀和收缩处理，本发明列出的化学条件仅为溶液浸泡的条件，保护范围并不仅限于此，关于吸附处理的形式本发明也仅是列举部分常规的手段，保护范围也并不限于此。
如上所述的一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，具体步骤如下：
(1)溶胀处理，将基材浸泡在pH值为3.5～13的溶液中5～60min得到溶胀态基材；浸泡pH值越高，时间越长，基材初始溶胀度越大；浸泡pH值越低、时间越短，基材初始溶胀度越小。
(2)吸附处理，将溶胀态基材浸泡在功能介质分散液中10min～12h后洗涤得到吸附态基材，所述功能介质分散液的pH值与步骤(1)中溶液pH值相同；本发明的保护范围并不仅限于此，分散液的pH值也可不与步骤(1)中溶液pH值相同，在实际生产中，需根据材料的溶胀情况、基材吸附功能介质的难易程度等情况，决定浸泡pH值和时间。浸泡pH值越高、时间越长，基材初始溶胀度越大，溶胀时基材表面积增大程度越大，功能介质吸附量越多；浸泡pH值越低、时间越短，基材初始溶胀度越小，溶胀时基材表面积增大程度越小，功能介质吸附量越少。
(3)收缩处理，将吸附态基材浸泡在pH值小于2的溶液中10min～4h后洗涤和干燥得到功能改性基材。浸泡pH值越低、时间越长，基材收缩程度越大。当浸泡pH值过低时，会影响基材的性能，浸泡时间过长，造成生产效率低。
如上所述的一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，所述基材的材质为PAA/PEO-PDA或PAA/PVPON-PDA，所述基材的形态为纤维、薄膜或织物。基材的材质并不仅限于此，其他能随pH变化实现溶胀及收缩的材料也可适用，基材的形态也不限于此，基材也可为粒状等。PAA/PEO-PDA或PAA/PVPON-PDA基材具有可逆的溶胀-收缩行为，其溶胀/收缩可以简单有效地通过pH值调控。先将pH设为3.5～13基材溶胀，在溶胀状态下，基材的表面积极大地增加，这为PDA层与功能(导电)介质的有效接触提供了足够的空间；然后调节pH＜2，使得基材收缩，收缩后导电介质层在基材表面呈现紧密堆积，构建了良好的导电通道，而且不影响纤维弹性性能。
如上所述的一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，所述功能改性基材中功能介质在基材表面紧密堆积，有效地增大功能介质的吸附量，保证了功能改性基材的功能性能。
如上所述的一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，所述功能介质为零维材料(例如量子点)、一维材料(例如碳纳米管、银纳米线)或二维材料(例如石墨烯)。
如上所述的一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，所述功能介质为碳纳米管、导电炭黑、PEDOT:PSS、银纳米线、银纳米颗粒和石墨烯中的一种以上。其中导电炭黑、PEDOT:PSS、银纳米颗粒和石墨烯的粒径为1nm～100μm。本发明的功能介质并不仅限于此，此处列举的功能介质主要为导电改性介质，可根据实际需求的不同选择不同功能取向的功能介质；所述功能介质分散液中功能介质的质量分数为0.001-5％，质量分数过大，功能介质存在分散性差、易团聚等问题；质量分数过小，吸附时间过长，生产效率低。
如上所述的一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，所述功能改性基材的线性电阻为1.5～50kΩ/cm。
如上所述的一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，所述干燥采用的方式为自然干燥、鼓风干燥或者真空干燥，所述干燥的温度为10～40℃。
发明机理：
本发明将基材溶胀后吸附功能介质，然后使基材收缩，完成对材料的功能改性。溶胀/收缩过程可简单、有效地通过外界化学条件调控实现。在溶胀状态下，基材的表面积极大地增加，为其与功能粒子有效接触提供了足够的空间。收缩后， 功能粒子层在基材表面呈现紧密堆积，有助于材料功能最优化。
不同基材对不同的功能介质的吸附能力不同。对于吸附能力强的功能介质，在低溶胀态下吸附，即可吸附足够多的量满足功能改性的需要。对于吸附能力差的功能介质，需要在较高的溶胀态下吸附，才可吸附足够多的量满足功能改性的需要。溶胀时基材表面积增大过小，其与功能介质接触面积较小，吸附量有限，材料的功能性差；溶胀时基材表面积增大过大，不仅会功能介质的浪费，还会破坏基材的结构，影响基材的其他性能如物理机械性能等，同时不利于功能介质的吸附，也容易造成材料的功能性差。此外，进行溶胀需要改变溶胀的条件，如提高pH值、增加溶剂浓度，容易给功能介质分散性来的影响。因此，溶胀的程度需根据基材与功能介质的特性及功能改性的需要来确定。
溶胀后的基材收缩后表面积接近溶胀前的表面积，这样有利于基材性能的回复，实现基材内功能介质的紧密堆积，制得的材料的功能性好，若溶胀后的基材收缩后表面积相对于溶胀前的表面积增大较多，容易造成基材性能的降低，同时基材内功能介质堆积较为松散，材料的功能性较差。
有益效果：
(1)本发明的一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，通过控制基材可逆的溶胀-收缩行为，使得功能粒子层在基材表面紧密堆积，实现材料的功能改性；
(2)本发明的一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，实现了PAA/PEO-PDA基材高导电率和高弹性的统一，该基材在智能可穿戴服饰、应变传感等领域具有广泛的应用前景；
(3)本发明的一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，可通过调节基材溶胀率、吸附时间等参数，实现材料功能强弱的调控；
(4)本发明的一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，操作简单、成本低廉，制备工艺绿色环保，极具应用前景。
附图说明
图1为实施例1制得的功能改性基材的SEM图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，其步骤如下：
(1)溶胀处理，将PAA/PEO-PDA纤维浸泡在pH值为7的水溶液中5min得到溶胀态PAA/PEO-PDA纤维，溶胀态PAA/PEO-PDA纤维的表面积相对于溶胀前表面积增大15.7倍；
(2)吸附处理，将溶胀态PAA/PEO-PDA纤维浸泡在质量分数为0.01％，pH值为7的碳纳米管分散液中2h后洗涤得到吸附态PAA/PEO-PDA纤维，碳纳米管的管径为2nm；
(3)收缩处理，将吸附态PAA/PEO-PDA纤维浸泡在pH值为1的水溶液中2h后洗涤，在25℃下自然干燥得到碳纳米管改性PAA/PEO-PDA纤维，碳纳米管改性PAA/PEO-PDA纤维的表面积为溶胀前表面积的115％。
最终制得的碳纳米管改性PAA/PEO-PDA纤维的SEM图如图1所示，由图中可以看出碳纳米管在纤维表面紧密堆积，同时表面出现了明显的褶皱，碳纳米管改性PAA/PEO-PDA纤维的弹性伸长率为480％，线性电阻为1.8kΩ/cm。
对比例1
一种碳纳米管改性PAA/PEO-PDA纤维的制备方法，其步骤与实施例1基本相同，不同在于其步骤(1)，PAA/PEO-PDA纤维浸泡在pH为3.5的水溶液中2min，溶胀态PAA/PEO-PDA纤维的表面积相对于溶胀前表面积增大2倍。最终制得的碳纳米管改性PAA/PEO-PDA纤维的弹性伸长率为650％，线性电阻为50.7kΩ/cm，将对比例1与实施例1对比发现，通过调控浸泡pH值和浸泡时间，可有效的调控基材的溶胀程度，溶胀时基材表面积增大程度过小，容易导致碳纳米管的吸附量较少，纤维的线性电阻较大，即基材的溶胀程度过小，不利于功能介质的吸附，容易导致材料的功能性差。
对比例2
一种碳纳米管改性PAA/PEO-PDA纤维的制备方法，其步骤与实施例1基本 相同，不同在于其步骤(1)，PAA/PEO-PDA纤维浸泡在pH为14的水溶液中2h，溶胀态PAA/PEO-PDA纤维的表面积相对于溶胀前表面积增大50倍。最终制得的碳纳米管改性PAA/PEO-PDA纤维的弹性伸长率为220％，线性电阻为8.4kΩ/cm，将对比例2与实施例1对比发现，虽然溶胀倍率比实施例1更大，但是纤维的内部结构被严重破坏，难以收缩回复，碳纳米管堆砌紧密程度较比实施例1低，纤维的线性电阻小，即基材的溶胀程度过大，同样不利于功能介质的吸附，容易导致材料的功能性差。
对比例3
一种碳纳米管改性PAA/PEO-PDA纤维的制备方法，其步骤与实施例1基本相同，不同在于其步骤(3)，将吸附态PAA/PEO-PDA纤维浸泡在pH值为3的水溶液中2h后洗涤，在25℃下自然干燥得到碳纳米管改性PAA/PEO-PDA纤维，碳纳米管改性PAA/PEO-PDA纤维的表面积为溶胀前表面积的150％。最终制得的碳纳米管改性PAA/PEO-PDA纤维的弹性伸长率为350％，线性电阻为5.6kΩ/cm，将对比例3与实施例1对比发现，通过调控收缩时浸泡pH值和浸泡时间，可以有效地调控纤维的收缩程度，实现碳纳米管堆砌紧密程度的调控。浸泡pH值越低、时间越长，基材收缩率越大，碳纳米管堆砌越紧密，纤维的线性电阻越低；浸泡pH值越高、时间越短，基材收缩率越小，碳纳米管堆砌越稀疏，纤维的线性电阻越高。
对比例4
一种碳纳米管改性PAA/PEO-PDA纤维的制备方法，其步骤与实施例1基本相同，不同在于其没有步骤(3)，在步骤(2)制得吸附态PAA/PEO-PDA纤维后对其进行干燥得到碳纳米管改性PAA/PEO-PDA纤维。最终制得的碳纳米管改性PAA/PEO-PDA纤维的弹性伸长率为97％，线性电阻为38.4kΩ/cm，将对比例4与实施例1对比发现，碳纳米管改性PAA/PEO-PDA纤维不经过收缩步骤，碳纳米管在纤维表面堆砌极其稀疏，纤维的线性电阻极高。
实施例2
一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，其步骤如下：
(1)溶胀处理，将PAA/PEO-PDA纤维浸泡在pH值为7的水溶液中5min得到溶胀态PAA/PEO-PDA纤维，溶胀态PAA/PEO-PDA纤维的表面积相对于溶 胀前表面积增大15.7倍；
(2)吸附处理，将溶胀态PAA/PEO-PDA纤维浸泡在质量分数为1％，pH值为7的碳纳米管分散液中2h后洗涤得到吸附态PAA/PEO-PDA纤维，碳纳米管的管径为1nm；
(3)收缩处理，将吸附态PAA/PEO-PDA纤维浸泡在1mol/L盐酸溶液中10min后洗涤和在25℃下自然干燥得到碳纳米管改性PAA/PEO-PDA纤维，碳纳米管改性PAA/PEO-PDA纤维的表面积为溶胀前表面积的100％。
最终制得的碳纳米管改性PAA/PEO-PDA纤维中碳纳米管在纤维表面紧密堆积，碳纳米管改性PAA/PEO-PDA纤维的弹性伸长率为540％，线性电阻为1.7kΩ/cm。
实施例3
一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，其步骤如下：
(1)溶胀处理，将PAA/PEO-PDA纤维浸泡在pH值为4的水溶液中10min得到溶胀态PAA/PEO-PDA纤维，溶胀态PAA/PEO-PDA纤维的表面积相对于溶胀前表面积增大6.3倍；
(2)吸附处理，将溶胀态PAA/PEO-PDA纤维浸泡在质量分数为0.001％，pH值为4的碳纳米管分散液中2h后洗涤得到吸附态PAA/PEO-PDA纤维，碳纳米管的管径为10nm；
(3)收缩处理，将吸附态PAA/PEO-PDA纤维浸泡在pH值为1的水溶液中2h后洗涤和在25℃下自然干燥得到碳纳米管改性PAA/PEO-PDA纤维，碳纳米管改性PAA/PEO-PDA纤维的表面积为溶胀前表面积的115％。
最终制得的碳纳米管改性PAA/PEO-PDA纤维中碳纳米管在纤维表面紧密堆积，碳纳米管改性PAA/PEO-PDA纤维的弹性伸长率为520％，线性电阻为7.7kΩ/cm。
实施例4
一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，其步骤如下：
(1)溶胀处理，将PAA/PEO-PDA织物浸泡在pH值为13的水溶液中60min得到溶胀态PAA/PEO-PDA织物，溶胀态PAA/PEO-PDA织物的表面积相对于溶胀前表面积增大35倍；
(2)吸附处理，将溶胀态PAA/PEO-PDA织物浸泡在质量分数为0.1％，pH值为13的PEDOT:PSS分散液中12h后洗涤得到吸附态PAA/PEO-PDA织物，PEDOT:PSS的粒径为20nm；
(3)收缩处理，将吸附态PAA/PEO-PDA织物浸泡在2mol/L的醋酸溶液中12h后洗涤和在40℃下真空干燥得到PEDOT:PSS改性PAA/PEO-PDA织物，PEDOT:PSS改性PAA/PEO-PDA织物的表面积为溶胀前表面积的100％。
最终制得的PEDOT:PSS改性PAA/PEO-PDA织物中PEDOT:PSS在织物表面紧密堆积，功能改性基材的弹性伸长率为450％，线性电阻为1.5kΩ/cm。
实施例5
一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，其步骤如下：
(1)溶胀处理，将PAA/PVPON-PDA纤维浸泡在pH值为10的水溶液中30min得到溶胀态PAA/PVPON-PDA纤维，溶胀态PAA/PVPON-PDA纤维的表面积相对于溶胀前表面积增大50倍；
(2)吸附处理，将溶胀态PAA/PVPON-PDA纤维浸泡在质量分数为0.1％，pH值为10的银纳米线分散液中3h后洗涤得到吸附态PAA/PVPON-PDA纤维，银纳米线的线径为6nm；
(3)收缩处理，将吸附态PAA/PVPON-PDA纤维浸泡在pH值为1的水溶液中1h后洗涤和在20℃下自然干燥得到银纳米线改性PAA/PVPON-PDA纤维，银纳米线改性PAA/PVPON-PDA纤维的表面积为溶胀前表面积的100％。
最终制得的银纳米线改性PAA/PVPON-PDA纤维中银纳米线在纤维表面紧密堆积，银纳米线改性PAA/PVPON-PDA纤维的弹性伸长率为1.9％，线性电阻为14kΩ/cm。
实施例6
一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，其步骤如下：
(1)溶胀处理，将PAA/PVPON-PDA薄膜浸泡在pH值为8的溶液中20min得到溶胀态PAA/PVPON-PDA薄膜，溶胀态PAA/PVPON-PDA薄膜的表面积相对于溶胀前表面积增大18.5倍；
(2)吸附处理，将溶胀态PAA/PVPON-PDA薄膜浸泡在质量分数为5％，pH值为8的银纳米颗粒分散液中4h后洗涤得到吸附态PAA/PVPON-PDA薄膜， 银纳米颗粒的粒径为30nm；
(3)收缩处理，将吸附态PAA/PVPON-PDA薄膜浸泡在pH值为0.5的水溶液中3h后洗涤，在15℃下鼓风干燥得到银纳米颗粒改性PAA/PVPON-PDA薄膜，银纳米颗粒改性PAA/PVPON-PDA薄膜的表面积为溶胀前表面积的105％。
最终制得的银纳米颗粒改性PAA/PVPON-PDA薄膜中银纳米颗粒在薄膜表面紧密堆积，银纳米颗粒改性PAA/PVPON-PDA薄膜的弹性伸长率为2.1％，线性电阻为19kΩ/cm。
实施例7
一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，其步骤如下：
(1)溶胀处理，将PAA/PVPON-PDA织物浸泡在pH值为4的溶液中6min得到溶胀态PAA/PVPON-PDA织物，溶胀态PAA/PVPON-PDA织物的表面积相对于溶胀前表面积增大8倍；
(2)吸附处理，将溶胀态PAA/PVPON-PDA织物浸泡在质量分数为0.01％，pH值为5的石墨烯分散液中15min后洗涤得到吸附态PAA/PVPON-PDA织物，石墨烯的粒径为100μm；
(3)收缩处理，将吸附态PAA/PVPON-PDA织物浸泡在pH值为1的水溶液中5h后洗涤和在35℃下鼓风干燥得到石墨烯改性PAA/PVPON-PDA织物，石墨烯改性PAA/PVPON-PDA织物的表面积为溶胀前表面积的108％。
最终制得的石墨烯改性PAA/PVPON-PDA织物中石墨烯在织物表面紧密堆积，石墨烯改性PAA/PVPON-PDA织物的弹性伸长率为3.2％，线性电阻为12kΩ/cm。
实施例8
一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，其步骤如下：
(1)溶胀处理，将PAA/PEO-PDA薄膜浸泡在pH值为7的水溶液中5min得到溶胀态PAA/PEO-PDA薄膜，溶胀态PAA/PEO-PDA薄膜的表面积相对于溶胀前表面积增大15.7倍；
(2)吸附处理，将溶胀态PAA/PEO-PDA薄膜浸泡在质量分数为0.01％，pH值为7的碳纳米管/导电炭黑(质量比为1:1)分散液中2h后洗涤得到吸附态PAA/PEO-PDA薄膜，碳纳米管的管径为40nm，导电炭黑的粒径为35nm；
(3)收缩处理，将吸附态PAA/PEO-PDA薄膜浸泡在pH值为1.5的水溶液中12h后洗涤，在20℃下自然干燥得到碳纳米管/导电炭黑改性PAA/PEO-PDA薄膜，碳纳米管/导电炭黑改性PAA/PEO-PDA薄膜的表面积为溶胀前表面积的118％。
最终制得的碳纳米管/导电炭黑改性PAA/PEO-PDA薄膜中碳纳米管/导电炭黑在基材表面紧密堆积，碳纳米管/导电炭黑改性PAA/PEO-PDA薄膜的弹性伸长率为490％，线性电阻为1.7kΩ/cm。
实施例9
一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，其步骤如下：
(1)溶胀处理，将PAA/PEO-PDA织物浸泡在pH值为10的水溶液中20min得到溶胀态PAA/PEO-PDA织物，溶胀态PAA/PEO-PDA织物的表面积相对于溶胀前表面积增大20倍；
(2)吸附处理，将溶胀态PAA/PEO-PDA织物浸泡在质量分数为5％，pH值为10的导电炭黑/银纳米线(质量比为1:1)分散液中2h后洗涤得到吸附态PAA/PEO-PDA织物，导电炭黑的粒径为100nm，银纳米线的线径为90nm；
(3)收缩处理，将吸附态PAA/PEO-PDA织物浸泡在pH值为1的水溶液中10h后洗涤和在35℃下真空干燥得到导电炭黑/银纳米线改性PAA/PEO-PDA织物，导电炭黑/银纳米线改性PAA/PEO-PDA织物的表面积为溶胀前表面积的110％。
最终制得的导电炭黑/银纳米线改性PAA/PEO-PDA织物中导电炭黑/银纳米线在织物表面紧密堆积，导电炭黑/银纳米线改性PAA/PEO-PDA织物的弹性伸长率为490％，线性电阻为1.7kΩ/cm。
实施例10
一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，其步骤如下：
(1)溶胀处理，将PAA/PEO-PDA薄膜浸泡在pH值为3.5的水溶液中5min得到溶胀态PAA/PEO-PDA薄膜，溶胀态PAA/PEO-PDA薄膜的表面积相对于溶胀前表面积增大1.5倍；
(2)吸附处理，将溶胀态PAA/PEO-PDA薄膜浸泡在质量分数为1％，pH值为4的导电炭黑分散液中10min后洗涤得到吸附态PAA/PEO-PDA薄膜，导电 炭黑的粒径为30nm；
(3)收缩处理，将吸附态PAA/PEO-PDA薄膜浸泡在pH值为1.99的溶液中10min后洗涤和在10℃下鼓风干燥得到导电炭黑改性PAA/PEO-PDA薄膜，导电炭黑改性PAA/PEO-PDA薄膜的表面积为溶胀前表面积的120％。
最终制得的导电炭黑改性PAA/PEO-PDA薄膜中导电炭黑在薄膜表面紧密堆积，导电炭黑改性PAA/PEO-PDA薄膜的弹性伸长率为700％，线性电阻为7kΩ/cm。

Claims (5)

1.一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)溶胀处理，将基材浸泡在pH值为3.5～13的溶液中5～60min得到溶胀态基材，所述基材的材质为PAA/PEO-PDA或PAA/PVPON-PDA；
(2)吸附处理，将溶胀态基材浸泡在功能介质分散液中10min～12h后洗涤得到吸附态基材，所述功能介质分散液的pH值与步骤(1)中溶液pH值相同，所述功能介质为碳纳米管、导电炭黑、PEDOT:PSS、银纳米线、银纳米颗粒和石墨烯中的一种以上；
(3)收缩处理，将吸附态基材浸泡在pH值小于2的溶液中10min～4h后洗涤和干燥得到功能改性基材。
2.根据权利要求1所述的一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，其特征在于，所述基材的形态为纤维、薄膜或织物。
3.根据权利要求2所述的一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，其特征在于，所述功能介质分散液中功能介质的质量分数为0.001～5％。
4.根据权利要求3所述的一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，其特征在于，所述功能改性基材线性电阻为1.5～50kΩ/cm。
5.根据权利要求1所述的一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，其特征在于，所述干燥采用的方式为自然干燥、鼓风干燥或者真空干燥，所述干燥的温度为10～40℃。
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