CN113502008B - 一种温度传感橡胶材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种温度传感橡胶材料及其制备方法，其原料包括：羧基丁苯橡胶80‑100份、丝胶5～30份、过氧化二异丙苯1～5份、导电填料1～15份和溶剂去离子水50~100份。本发明以羧基丁苯橡胶为主要橡胶组分，并通过改变导电填料的添加量和改善基础配方，以及优化导电填料分散、橡胶胶乳共混、胶乳成膜工艺条件，制备出高热灵敏度和较大分辨率的橡胶温度传感材料，其导热系数为0.156～0.268 Wm‑1K‑1，传感温度范围为30～100℃、且重复性好，能在人体皮肤温度监测方面有良好的性能，满足了实时连续皮肤温度监测的要求，因而在电子皮肤、疾病诊断、医疗保健等领域的巨大潜力。

Description

一种温度传感橡胶材料及其制备方法
技术领域
本发明属于橡胶材料技术领域，具体可为一种温度传感橡胶材料及其制备方法。
背景技术
近年来，由各种传感器组成的柔性可穿戴传感材料能够检测和量化环境中的多种刺激，如应变、压力和温度等，并且由于其在个人健康监护、人体运动检测和电子皮肤等领域有着广泛的潜在应用前景，已经引起了极大的关注。在各种可穿戴应用中，可穿戴传感器中的温度传感是重要的研究领域。皮肤可连接的柔性温度传感器被用来监测个人的健康状况，实时、连续的皮肤温度监测对于预测人体和热环境的认知状态，以及疾病的早期诊断至关重要。
目前，传统的脆性半导体材料作为温度传感器温度传感材料存在热灵敏度差、感知温度范围窄、可辩别分辨率低等特点，不满足温度传感器的实时人体皮肤温度监测的要求。为了获得温度传感器卓越的灵敏度和分辨率，将导电填料(如碳纳米管)与柔性橡胶材料（如硅橡胶）进行复合，制备得到的温度传感器灵敏度得到提高，而分辨率仍未得到改善，对人体皮肤温度的监测仍存在差距，实际应用中的线性度和耐久性仍有待提高。此外，复合工艺也大大增加了制造的复杂性。因此，通过绿色，简单和通用的方法实现导电填料和柔性橡胶材料的有效组合制备温度传感器以实现实时监测人体皮肤温度的要求至关重要。然而，虽然基于橡胶材料制造的温度传感材料已经被广泛关注，但对基于羧基丁苯橡胶的温度传感器却鲜有报道。
羧基丁苯橡胶是由丁二烯、苯乙烯、不饱和羧酸等通过乳液聚合生成的三元共聚物，具有丁苯橡胶的性能，由于引入了极性基团—羧基，粘接性能得到提高，具有较高的结膜强度和粘结力。
检索到关于基于羧基丁苯橡胶的温度传感材料如下：
1、一种纳米复合材料及其制备方法；申请号：CN201710566788.6；申请人：山东大展纳米材料有限公司；摘要：一种纳米复合材料及其制备方法，方法为：超细全硫化羧基丁苯橡胶乳液的制备；碳纳米管浆料的制备；UFPCSBR和碳纳米管的复合粉末的制备；UFPCSBR、碳纳米管和橡胶的初始复合材料的制备；经混炼、硫化后获得UFPCSBR、碳纳米管和橡胶的纳米复合材料。本发明纳米复合材料具有较高的力学性能，耐磨性、导热性和非常低的表面电阻。
2、种高导热的氮化硼改性丁苯橡胶的制备方法；申请号：CN202011636039.4；申请人：宁波伟裕工贸有限公司；摘要：一种高导热的氮化硼改性丁苯橡胶，马来酸酐与丁苯橡胶反应，得到马来酸酐改性丁苯橡胶，氮化硼与油酸反应，进一步与间氯过氧苯甲酸反应，得到环氧化氮化硼纳米片，进一步与马来酸酐改性丁苯橡胶反应，得到高导热的氮化硼改性丁苯橡胶，通过共价连接，氮化硼纳米片在丁苯橡胶基体中均匀分散，提高了氮化硼纳米片与丁苯橡胶的界面结合力，使得应力可以发生转移，提高了力学性能，同时均匀分散的氮化硼纳米片加速声子扩散，且提高了氮化硼纳米片与丁苯橡胶的界面作用，减少了界面热阻，使得高导热的氮化硼改性丁苯橡胶具有优异的力学性能、导热性能。
3、高耐磨高阻隔导热橡胶、其制备方法与应用；申请号：CN201811581451.3；申请人：苏州圣瑞赛新材料科技有限公司；摘要：一种高耐磨高阻隔导热橡胶及其制备方法。所述制备方法包括：将水性丁苯橡胶和/或天然乳胶与磺化石墨烯的水分散液均匀混合，并在60～130 ℃恒温烘干，之后塑炼0.5～2 h，获得目标产物。优选的，所述磺化石墨烯的径向尺寸为0.05 μm～100 μm，厚度为0.5 nm～20 nm，其中磺酸基的含量以碳硫的摩尔比表示为12∶1～3∶1。本发明的高耐磨高阻隔导热橡胶具有优异的耐磨性能、气体阻隔性能和高热导率，可广泛用于密封材料、轮胎及导热橡胶等领域，且其制备工艺简单，易于实施和调控，工艺条件温和，原料来源广泛，便于规模化生产。
4、一种耐冲击导热型高分子材料及其制备方法；申请号：CN201510503148.1；申请人：苏州凯欧曼新材料科技有限公司；摘要：一种耐冲击导热型高分子材料及其制备方法，本发明的高分子材料组分包括聚碳酸酯8-22份、丁苯橡胶4-8份、聚己二酸乙二醇酯3-7份、聚四氟乙烯3-6份、聚乙酸乙烯酯2-7份、聚丁二烯环氧树脂4-8份、磷酸三辛酯2-5份、碳化钨1-4份、碳化铬2-5份、硬脂酸镁3-8份。制备方法包括下述步骤：（1）将碳化钨和碳化铬粉碎；（2）向高速混合机中依次加入上述的组分混合均匀；（3）将步骤（2）的混合组分再进行熔融机械挤出，挤出方式为双螺杆挤出，挤出后造粒，冷却即得产品。制备得到的高分子材料具备了优良的耐冲击强度和导热性能。
5、一种纳米高导热橡胶及其制备方法；申请号：CN201610726158.6；申请人：昆明云垦橡胶有限公司；摘要：一种纳米高导热橡胶及其制备方法，该纳米高导热橡胶包括100-150重量份的丁腈橡胶、5-15重量份的纳米硅胶、3-8重量份的纳米二硫化钼、1-6重量份的丁苯橡胶、3-15重量份的偶氮二甲酰胺、1-5重量份的环己烷、2-8重量份的碳纳米管和5-15重量份的三元乙丙橡胶。本发明的橡胶纳米高导热橡胶的导热性能好、拉伸强度大。
6、一种抗静电和高导热橡胶及其制备方法；申请号：CN201910083046.7；申请人：华南理工大学；摘要：一种抗静电和高导热橡胶及其制备方法，属于碳化物复合材料领域。本发明将过渡金属碳化物MXene与丁苯胶乳混合而成，在真空冷冻干燥后，直接压板，得到一种抗静电橡胶，用于解决橡胶抗静电效果极差的问题。本发明采用过渡金属碳化物MXene与丁苯胶乳混合的方法，解决了过渡金属碳化物作为填料直接加入橡胶分散性差等缺点，具有操作简单，环保无污染等优点，并且这种抗静电橡胶在抗静电、导热和力学方面具有优异的性能。
7、一种导热型聚丙烯及其制备方法；申请号：CN201710156422.1；申请人：天津大学；摘要; 一种导热型聚丙烯及其制备方法，以聚丙烯树脂质量100％为基准，导热填料0.5～30％；2,6-二叔丁基对甲酚0.03～0.3％；季戊四醇[3-(3’,5’二叔丁基-4’-羟丙基)丙酸]酯0.02～0.2％；亚磷酸三(2,4-二叔丁苯基)酯0.02～0.15％；3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯0.04～0.3％；硫代丙酸二月桂醇酯0.02～0.2％。将聚丙烯、导热填料、其它助剂预先混合后，在170-240℃下挤出造粒。制备的聚丙烯导热填料为化学键接有聚丙烯长链的石墨烯，添加量为0.5～30％时，聚丙烯的导热性能得到明显改善，导热系数最高可达到8.60 W/mK。
8、一种SBR/HVPBR橡胶复合材料及其制备方法；申请号：CN201510336420.1；申请人：中国石油化工股份有限公司;摘要：一种SBR/HVPBR橡胶复合材料及其制备方法，属于橡胶加工技术领域，复合材料的特征在于，重量份组成包括：高乙烯基聚丁二烯橡胶10~20份、含碳纳米管的丁苯橡胶80~90份。制备方法，其特征在于，将碳纳米管水溶液先与盐溶液搅拌均匀后再滴加丁苯橡胶乳液进行凝聚反应，得含碳纳米管的丁苯橡胶；再将高乙烯基聚丁二烯橡胶与含碳纳米管的丁苯橡胶，在密炼机中共混10~15 min后共硫化。本发明将碳纳米管应用于橡胶复合材料，不仅可以增强橡胶的定伸应力、拉伸强度、耐磨性，而且可以提高橡胶的导热性、导电性。
9、一种柔性压力传感器及其制备方法；申请号：CN202011428481.8；申请人：武汉纺织大学；摘要：一种绿色环保、成本低、工艺简单的柔性压力传感器及其制备方法。本发明将丝胶蛋白(SS)作为分散剂和粘结剂，采用简单的物理法制备了丝胶蛋白分散碳纳米管(SSCNT)水溶液，以三聚氰胺泡沫(MF)为弹性基底浸渍在SSCNT水溶液中设计并制备了一种具备三维导电网络的电阻式柔性压力传感器，此方法制备的柔性压力传感器开拓了生物基纳米材料的实际应用领域，同时具有优异低成本、工艺简单、绿色环保、性能稳定的特点，可应用于柔性可穿戴及身体各部位监测等领域。
10、一种导热感触性乳胶制品和其制备方法；申请号：CN200910198990.3；申请人：东台百地医用制品有限公司;摘要：一种导热感触性乳胶制品及制备方法，其特征是所述乳胶制品中含有水溶性的被修饰过的碳纳米管。具体方法是：先将碳纳米管进行酸化、酰氯化处理，使其表面含有化学反应活性的酰氯基团，再加入多元醇、多元胺、丝胶磷脂、胆酸进行转化，获得表面键入不同功能基团的水溶性碳纳米管，将这类水溶性的碳纳米管配置成pH值为8-10的水溶液，使碳纳米管表面Zeta电位绝对值增加，以静电排斥作用阻止颗粒间的团聚。再与待硫化的天然乳胶均匀混合，通过常规成型工序得到含碳纳米管的导热乳胶制品。其积极效果是：碳纳米管极高的导电、导热能力能使乳胶制品的导热功能得到显著改善，从而满足导热感触性的使用要求。
虽然以上现有技术中涉及一些导热及温度传感材料，但是仍然存在制备过程繁复，热导效果不佳等缺点。
发明内容
本发明为了克服传统的脆性半导体材料作为温度传感器存在热灵敏度差、感知温度范围窄、可辩别分辨率低、制备工艺复杂的问题，提出了一种热灵敏度高、分辨率大、传感温度范围宽、稳定性和重复性优良的可监测人体皮肤温度的传感橡胶材料及其制备方法，解决现有技术中存在的问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种温度传感橡胶材料，按质量份数计，其原料包括：羧基丁苯橡胶80-100份、丝胶5～30份、过氧化二异丙苯1～5份、导电填料1～15份和溶剂去离子水50～100份。
所述羧基丁苯橡胶羧基含量为3%-7%。
所述丝胶极性侧基氨基酸占氨基酸总量为70%-100%。丝胶是蚕茧中粘合茧丝的高分子水溶性蛋白，分子量为10-300 kDa，由18种氨基酸组成，其侧基氨基酸中具有羟基、羧基和氨基等强极性侧基。
所述过氧化二异丙苯作为硫化剂，纯度为99%-100%。无色透明菱形结晶。溶于苯、异丙苯、乙醚，微溶于冷乙醇，不溶于水。常作为单体聚合的引发剂，高分子材料的硫化剂、交联剂、固化剂、阻燃添加剂等。
所述导电填料可选用多壁碳纳米管，直径1-15 nm，长度5-20 μm，纯度96%-100%。碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构的一维量子材料，管子两端基本上为封口结构。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成单层、数层到数十层的同轴圆管，层与层之间保持固定的距离。并且根据碳六边形沿轴向的不同取向可以将其分成锯齿形、扶手椅型和螺旋型三种。
所述材料优选由以下质量份数原料组成：羧基丁苯橡胶100份、丝胶10份、过氧化二异丙苯2份、导电填料1、3、5、7份和去离子水50份；其中羧基丁苯橡胶羧基含量为3%，丝胶极性侧基氨基酸占氨基酸总量为85%，过氧化二异丙苯作为硫化剂，纯度为99.98%，导电填料选用多壁碳纳米管，直径1-15 nm，长度5-15 μm，纯度98%-100%。
温度传感橡胶材料的制备方法，依次包括以下步骤：
步骤一：室温下将丝胶加入去离子水中搅拌，直至将丝胶完全溶解，得到丝胶溶液；
步骤二：将导电填料在玛瑙研钵中研磨，研磨可以克服多壁碳纳米管之间的范德华力，研磨的时间为25-45 min，然后在磁力搅拌下缓慢加入丝胶溶液中，磁力搅拌的时间为30-60 min，然后进行超声处理，超声处理的时间为5-15 min，超声功率为750-900 W；
步骤三：将羧基丁苯橡胶和过氧化二异丙苯分别地在机械搅拌下缓慢地加入步骤二中混合溶液中，机械搅拌的时间为25-50 min，搅拌转速为 500-800 r/min，然后脱泡，脱泡的时间为4-8 min，之后再进行超声处理，超声处理的时间为20-50 min，超声功率为400-650 W；
步骤四：将步骤三中所得混合物倒入聚四氟乙烯模具中干燥至恒重以获得复合膜；
步骤五：将所得复合膜进行热压成型，热压成型的温度为140-180 ℃，热压的时间为1-20 min，即得温度传感橡胶材料。
所述步骤四中的干燥过程为：首先在低温30-45 ℃下干燥12-36小时蒸发掉混合物乳胶膜里面的水份，有助于导电填料在羧基丁苯橡胶胶乳里面的均匀分散；其次在高温50-70 ℃下干燥至恒重，有助于羧基丁苯橡胶胶乳边际的扩散。
本发明提供的温度传感橡胶材料的制备方法以丝胶、导电填料、羧基丁苯橡胶为基体材料，过氧化二异丙苯为硫化剂，然后通过乳胶成膜方法制备温度传感橡胶材料。温度传感橡胶材料得益于羧基丁苯橡胶、丝胶以及碳纳米管独特的个性和互补的特性。在丝胶的辅助下，碳纳米管成功地分散在羧基丁苯橡胶中，这是由于丝胶通过调节界面相互作用实现的。丝胶是由肽键链接的氨基酸残基组成，其侧基氨基酸中具有羟基、羧基和氨基等强极性侧基，能与碳纳米管产生氢键作用；与此同时，丝胶含有芳香族氨基酸残基如酪氨酸（4.3%）、色氨酸（0.8%）和苯丙氨酸（0.7%），它们通过π-π相互作用与碳纳米管的侧壁相互作用。因此通过非共价键相互作用（如氢键、π-π相互作用）在碳纳米管表面吸附和包覆丝胶分子丝胶，可以对碳纳米管进行改性，克服范德华力，从而达到在羧基丁苯橡胶中均匀分散的目的。同时，利用过氧化二异丙苯诱导羧基丁苯橡胶发生交联，并通过丝胶的亲水性基团诱导碳纳米管与羧基丁苯橡胶的极性羧基形成牢固的氢键交联网络，从而赋予温度传感橡胶材料具有高热灵敏度、大分辨率、理想的导热系数、宽传感温度范围、以及稳定性和重复性好的特性。
因此，原料中各原料成分相互之间交联紧密结合，碳纳米管均匀固定分布在交联材料内，从微观来看，碳纳米管附着在交联网状结构形成良好的电子通路，因而材料的电导和热导性较强，作为电和热的传感材料，灵敏性极高。
所制得的橡胶材料导热系数为0.156～0.268 Wm-1K-1，传感温度范围为30～100℃。
所述的温度传感橡胶材料，在人体体温检测领域的应用。能在人体皮肤温度监测方面有良好的性能，满足了实时连续皮肤温度监测的要求，因而在电子皮肤、疾病诊断、医疗保健等领域的巨大潜力。
本发明获得的有益效果：
1、本发明制备的传感橡胶材料不同于常规填料与橡胶进行开炼分散，本发明采用预先分散在分散剂丝胶溶液的导电填料与羧基丁苯橡胶胶乳、过氧化二异丙苯硫化剂共混成膜，使得导电填料多壁碳纳米管在羧基丁苯橡胶胶乳中均匀分散。由于丝胶改性后的碳纳米管富含大量的亲水性基团，能与羧基丁苯橡胶的极性羧基基团形成牢固的氢键交联网络，从而所得材料比传统的脆性半导体材料作为温度传感器的热灵敏度高，分辨率大，传感温度范围宽。
2. 本发明制备的传感橡胶材料比传统复合材料的温度传感器稳定性和重复性优良、成本低，在人体皮肤温度监测方面有良好的性能和有线性，制备方法环保、安全便捷。
3. 本发明的传感橡胶材料能够在较窄的生理温度范围内，通过响应电流的高分辨温度分辨率来反映人体额头表皮温度发热的过程。
附图说明
图1为实施例1～4中橡胶材料的导热系数值检测值；
图2为实施例3中橡胶材料的热灵敏度检测值；
图3为实施例3所述传感橡胶材料的重复性和稳定性；
图4为实施例3所述传感橡胶材料的人体皮肤温度监测。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明作进一步说明，需说明的是，实施例不构成对本发明要求保护范围的限定。
实施例1：
室温下将1.0 g丝胶粉末与50 mL去离子水混合，然后磁力搅拌直至将丝胶完全溶解，获得丝胶水溶液；
0.1g多壁碳纳米管在玛瑙研钵中研磨30 min，然后在磁力搅拌下将研磨好的碳纳米管缓慢倒入上述完全溶解的丝胶溶液中，搅拌时间约30 min，然后使用探头超声仪在800W功率下对丝胶和碳纳米管的混合溶液进行超声处理10 min；超声10 min后，将20.0g 羧基丁苯橡胶和0.2 g过氧化二异丙苯分别地在转速650 r/min的机械搅拌下缓慢地加入丝胶和碳纳米管的混合溶液中，搅拌时间为30 min；机械搅拌30 min后，然后进行脱泡5 min，接着再进行超声处理，超声功率为600 W，超声时间为30min。超声30 min后，将所得混合物倒入聚四氟乙烯模具中，在40 ℃下干燥24小时，然后在60 ℃下干燥至恒重以获得膜。然后将复合膜在160 ℃下进行热压成型，热压时间为10 min，得到温度传感橡胶材料。
实施例2：
室温下将1.0 g丝胶粉末与50 mL去离子水混合，然后磁力搅拌直至将丝胶完全溶解，获得丝胶水溶液；
0.3 g多壁碳纳米管在玛瑙研钵中研磨30 min，然后在磁力搅拌下将研磨好的碳纳米管缓慢倒入上述完全溶解的丝胶溶液中，搅拌时间约30 min，然后使用探头超声仪在800 W功率下对丝胶和碳纳米管的混合溶液进行超声处理10 min。超声10 min后，将20.0 g羧基丁苯橡胶和0.2 g过氧化二异丙苯分别地在转速650 r/min的机械搅拌下缓慢地加入丝胶和碳纳米管的混合溶液中，搅拌时间为30 min。机械搅拌30 min后，然后进行脱泡5min，接着再进行超声处理，超声功率为600 W，超声时间为30 min。超声30 min后，将所得混合物倒入聚四氟乙烯模具中，在40 ℃下干燥24小时，然后在60 ℃下干燥至恒重以获得膜。然后将复合膜在160 ℃下进行热压成型，热压时间为10 min，得到温度传感橡胶材料。
实施例3：
室温下将1.0 g丝胶粉末与50 mL去离子水混合，然后磁力搅拌直至将丝胶完全溶解，获得丝胶水溶液。
0.5 g多壁碳纳米管在玛瑙研钵中研磨30 min，然后在磁力搅拌下将研磨好的碳纳米管缓慢倒入上述完全溶解的丝胶溶液中，搅拌时间约30 min，然后使用探头超声仪在800 W功率下对丝胶和碳纳米管的混合溶液进行超声处理10 min。超声10 min后，将20.0 g羧基丁苯橡胶和0.2 g过氧化二异丙苯分别地在转速650 r/min的机械搅拌下缓慢地加入丝胶和碳纳米管的混合溶液中，搅拌时间为30 min。机械搅拌30 min后，然后进行脱泡5min，接着再进行超声处理，超声功率为600 W，超声时间为30 min。超声30 min后，将所得混合物倒入聚四氟乙烯模具中，在40 ℃下干燥24小时，然后在60 ℃下干燥至恒重以获得膜。然后将复合膜在160 ℃下进行热压成型，热压时间为10 min，得到温度传感橡胶材料。
实施例4：
室温下将1.0 g丝胶粉末与50 mL去离子水混合，然后磁力搅拌直至将丝胶完全溶解，获得丝胶水溶液。
0.7 g多壁碳纳米管在玛瑙研钵中研磨30 min，然后在磁力搅拌下将研磨好的碳纳米管缓慢倒入上述完全溶解的丝胶溶液中，搅拌时间约30 min，然后使用探头超声仪在800 W功率下对丝胶和碳纳米管的混合溶液进行超声处理10 min。超声10 min后，将20.0 g羧基丁苯橡胶和0.2 g过氧化二异丙苯分别地在转速650 r/min的机械搅拌下缓慢地加入丝胶和碳纳米管的混合溶液中，搅拌时间为30 min。机械搅拌30 min后，然后进行脱泡5min，接着再进行超声处理，超声功率为600 W，超声时间为30 min。超声30 min后，将所得混合物倒入聚四氟乙烯模具中，在40 ℃下干燥24小时，然后在60 ℃下干燥至恒重以获得膜。然后将复合膜在160 ℃下进行热压成型，热压时间为10 min，得到温度传感橡胶材料。
应用实施例
根据实施例1-4的产品，通过胶乳共混法添加10 wt%的丝胶和2 wt%的过氧化二异丙苯不变的前提下，添加的多壁碳纳米管分别为0.1g、0.3g、0.5g和0.7g递增。
实施例1-4的导热系数的测试方法如下：
使用 Netzsch LFA 467 热导仪测量传感橡胶材料的导热系数；
如图1所示，实施例1-4的导热系数值分别为：0.156W/(m·K)、0.219 W/(m·K)、0.279 W/(m·K)和0.268 W/(m·K)。可见，材料的导热系数随着多壁碳纳米管的含量增加，随着导电填料由1 wt%增加到7 wt%，传感橡胶材料的导热系数由0.156 Wm-1K-1提高到0.268 Wm-1K-1，证明导填料的增加，能够有效地提高传感橡胶材料的导热系数。除此之外，氢键交联网络和填料的补强效果也有利于传感橡胶材料导热系数的提高。其中，实施例4和实施例3相比，可以看出实施例4的导热系数明显低于实施例3的导热系数，这是由于当导电填料的含量增加到7 wt%时，导电填料之间的固有范德华吸引力诱使导电填料的团聚，从而导致导热系数降低。
热灵敏度的测试方法：
以实施例3的温度传感橡胶材料为例：
使用数字万用表（Keithley DMM 7510）测量传感器响应温度的电阻变化，并由具有相应数据采集系统的计算机控制。使用热板控制传感器的测量温度，并使用商用热电偶（TES-1310）进行温度校准。试样的热灵敏度由以下公式计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中TCR为试样的热灵敏度，R 0为试样在30 ℃时的初始电阻，△R为温度变化，△T对应的电阻变化。
图2显着地表明，随着温度从30 ℃升高到100 ℃，传感橡胶材料的相对电阻变化减小，获得的TCR值（1.636 %/°C）超过了大多数先前报道的温度传感器。
重复性的和稳定性测试方法：
以实施例3的温度传感橡胶材料为例：将装有 40 ℃ 和 80 ℃ 水的锥形瓶依次反复放在传感橡胶材料附近1cm处，并立即记录传感器的电阻。得到图3所示结果：图3显着地表明，在交替的40℃/80℃下, 电阻的相对变化表现出明显的发散性。显然，输出信号的偏差可以忽略不计，表明实施例3传感橡胶材料具有很高的重复性和稳定性。
监测人体皮肤温度的测试方法：
根据实施例1-4的温度传感橡胶材料：
将厚度为约 0.50 mm的独立式可穿戴传感橡胶温度传感器安装在志愿者的额头上，然后采用红外热像仪监测其额头表面的温度。
如图4所示，当设备牢固地贴在志愿者的额头上并显示出约 49.53 μA 的电流时，这将代表受试者身体的正常温度 36.5 ℃。然后，如果响应电流急剧增加到 67.64 μA，这意味着志愿者的体温上升到 38.9 ℃。在狭窄的生理温度范围内，响应电流可区分温度分辨率(2.4℃)足以胜任发烧指示器应用；证明我们的传感橡胶材料表现出突出的传感性能，这表明它可以应用于电子皮肤以测量体温。

Claims (9)

1.一种温度传感橡胶材料，其特征在于：按质量份数计，其原料包括：羧基丁苯橡胶80-100份、丝胶5～30份、过氧化二异丙苯1～5份、导电填料1～15份和溶剂去离子水50~100份；
温度传感橡胶材料的制备方法，依次包括以下步骤：
步骤一：室温下将丝胶加入去离子水中搅拌，直至将丝胶完全溶解，得到丝胶溶液；
步骤二：将导电填料在玛瑙研钵中研磨，研磨的时间为25-45 min，然后在磁力搅拌下缓慢加入丝胶溶液中，磁力搅拌的时间为30-60 min，然后进行超声处理，超声处理的时间为5-15 min，超声功率为750-900 W；
步骤三：将羧基丁苯橡胶和过氧化二异丙苯分别地在机械搅拌下缓慢地加入步骤二中混合溶液中，机械搅拌的时间为25-50 min，搅拌转速为 500-800 r/min，然后脱泡，脱泡的时间为4-8 min，之后再进行超声处理，超声处理的时间为20-50 min，超声功率为400-650W；
步骤四：将步骤三中所得混合物倒入聚四氟乙烯模具中干燥至恒重以获得复合膜；
步骤五：将所得复合膜进行热压成型，热压成型的温度为140-180 ℃，热压的时间为1-20 min，即得温度传感橡胶材料。
2.根据权利要求1所述的温度传感橡胶材料，其特征在于：所述羧基丁苯橡胶羧基含量为3%-7%。
3.根据权利要求1所述的温度传感橡胶材料，其特征在于：所述丝胶极性侧基氨基酸占氨基酸总量为70%-100%。
4.根据权利要求1所述的温度传感橡胶材料，其特征在于：所述过氧化二异丙苯作为硫化剂，纯度为99%-100%。
5.根据权利要求1所述的温度传感橡胶材料，其特征在于：所述导电填料选用多壁碳纳米管，直径1-15 nm，长度5-20 μm，纯度96%-100%。
6.根据权利要求1所述的温度传感橡胶材料，其特征在于：所述材料由以下质量份数原料组成：羧基丁苯橡胶100份、丝胶10份、过氧化二异丙苯2份、导电填料1、3、5、7份和去离子水50份；其中羧基丁苯橡胶羧基含量为3%，丝胶极性侧基氨基酸占氨基酸总量为85%，过氧化二异丙苯作为硫化剂，纯度为99.99%，导电填料选用多壁碳纳米管，直径1-15 nm，长度5-15 μm，纯度98%-100%。
7.根据权利要求1所述的温度传感橡胶材料，其特征在于：制备方法中，首先在低温30-45 ℃下干燥12-36小时蒸发掉混合物乳胶膜里面的水份；其次在高温50-70 ℃下干燥至恒重。
8.根据权利要求1所述的温度传感橡胶材料，其特征在于：所制得的橡胶材料导热系数为0.156～0.268 Wm-1K-1，传感温度范围为30～100 ℃。
9.权利要求1-8任意一项所述的温度传感橡胶材料，其特征在于：其在人体体温检测领域的应用。
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