CN116936161A - 一种碳基电阻膜用复合碳材料导电剂的制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳基电阻膜用复合碳材料导电剂的制备方法和应用,包括:将碳基材料均匀分散于水中,并形成碳基材料的分散液;所述碳基材料为石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、富勒烯、无定形碳中的至少一种;将亲水胶体均匀溶解于分散液中,并形成碳基材料和亲水胶体的混合液;所述亲水胶体为明胶、藻酸盐、生物高聚物、卡拉胶、半乳甘露聚糖、果胶中的至少一种;将混合液进行干燥、研磨,得到碳基材料和亲水胶体的复合物;将碳基材料和亲水胶体的复合物在高温下碳化形成复合碳材料导电剂。通过上述方案,本发明能有效地提高碳基电阻膜的耐磨、耐湿、耐高温等性能,在位移传感器技术领域具有很高的实用价值和推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及位移传感器技术领域,尤其是一种碳基电阻膜用复合碳材料导电剂的制备方法和应用。
背景技术
碳基导电塑料角度位移传感器以碳基电阻膜作为核心元件,碳基电阻膜在电气、工艺和机械等方面的优异性能赋予了这类位移传感器在成本、精度、寿命、输出平滑性及分辨率等各方面的优势。一般来说,碳基电阻膜是在基片表面形成碳基薄膜构成,其中碳基薄膜由碳基导电剂和聚合物粘结剂构成。然而,实际应用中碳基电阻膜存在几点缺陷:(1)碳基电阻膜表面经过电刷触点往复运动摩擦后易发生疲劳磨损;(2)碳基电阻膜表面的微米/纳米级孔隙可以作为空气中水分子的传输扩散通道而引发内部结构劣化;(3)碳基电阻膜在高温环境下结构发生变化造成电阻值的波动。因而,碳基电阻膜的耐磨、耐湿、耐高温等性能直接限制了位移传感器在精度、寿命、输出平滑性及分辨率等各方面的性能。
一般来说,大多数用于制备碳基电阻膜的碳基电阻浆料主要由碳基导电剂、粘结剂、有机载体和添加剂组成。其中,粘结剂主要起到提高碳基电阻膜与基片之间的连接强度和碳基电阻膜自身的连接强度。因而,粘结剂对碳基电阻膜的耐磨、耐湿、耐高温等性能起到至关重要的作用。然而,碳基导电剂自身的结构和表面特性同样会影响碳基电阻膜的耐磨、耐湿、耐高温等性能。例如,无定形碳表面含有大量的羧基、苯酚类、内酯、醌基、酸酐类、醚类官能团,而具有一定的吸湿性;石墨烯、碳纳米管、碳纤维由于其独特的片层二维结构或者高长径比的一维结构易发生团聚,进而造成碳基电阻膜的内部均一性较低。
因此,急需要提出一种提高碳基电阻膜的耐磨、耐湿、耐高温等性能的复合碳材料导电剂的制备方法和应用。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的在于提供一种碳基电阻膜用复合碳材料导电剂的制备方法和应用,本发明采用的技术方案如下:
一种碳基电阻膜用复合碳材料导电剂的制备方法,其包括以下步骤:
将碳基材料均匀分散于水中,并形成碳基材料的分散液;所述分散液中,1 L水中分散有0.1-10 mg的碳基材料;所述碳基材料为石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、富勒烯、无定形碳中的至少一种;
将亲水胶体均匀溶解于分散液中,并形成碳基材料和亲水胶体的混合液;所述亲水胶体与碳基材料的质量比为1:2~1:100;所述亲水胶体为明胶、藻酸盐、生物高聚物、卡拉胶、半乳甘露聚糖、果胶中的至少一种;
将混合液进行干燥、研磨,得到碳基材料和亲水胶体的复合物;
将碳基材料和亲水胶体的复合物在高温下碳化形成复合碳材料导电剂。
优选地,所述生物高聚物为黄原胶或/和小核菌葡聚糖。
优选地,所述半乳甘露聚糖为刺槐豆胶或/和瓜尔胶。
优选地,所述碳化的温度为800~900 ºC。
一种碳基电阻膜用复合碳材料导电剂的在位移传感器中应用。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明采用石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、富勒烯、无定形碳可以作为导电剂或者添加剂用于提高碳基电阻膜的耐磨性并改善碳基电阻膜的方阻。然而,石墨烯独特的二维片层结构易发生堆叠,且碳纳米管和碳纤维独特的高长径比的一维线状结构易发生团聚,进而降低碳基电阻膜内部结构的一致性而限制了这类材料的应用。本发明考虑到亲水胶体表面具有丰富的官能团,分子水化后在溶液中容易形成网状结构,可以与碳基材料(石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、富勒烯、无定形碳等)形成良好分散的混合液。碳基材料和亲水胶体的混合液经干燥、研磨、高温碳化,可以制备复合碳材料导电剂。亲水胶体改性碳基材料制备的复合碳材料导电剂中,亲水胶体碳化形成的碳颗粒可以作为连接点将碳基材料相互粘结形成多级结构。一方面,可以有效降低石墨烯、碳纳米管、碳纤维等碳基材料在碳基电阻浆料中的宏观聚集;另一方面,可以有效提高碳基电阻膜中碳基材料之间的微观结合力。在高湿热环境下,聚合物粘结剂构成的网状结构易发生劣化,同时电刷在碳基电阻膜表面往复运动造成碳基导电剂颗粒脱离电阻膜。因此,与常规的碳基导电剂相比,亲水胶体改性碳基材料制备的复合碳材料导电剂可以有效提高碳基材料在碳基电阻膜中的分散性和微观作用力,进而有效提高碳基电阻膜的耐磨、耐湿、耐热的性能。
(2)本发明巧妙地采用亲水胶体,其能溶解于水中,并在一定条件下充分化水形成粘稠、滑腻或胶冻溶液的大分子物质,俗称“胶”。亲水胶体具有如下的优点:(1)亲水胶体是从植物和海藻中提取或由微生物合成的具有高分子质量的多聚糖,具有成本低、易制备、环境友好的特点;(2)由于所构成多糖的单糖种类、聚合度、糖单元之间的键连及排列方式、糖单元上经基的取代情况等各异,导致亲水胶体在溶解性、粉度、流体特性、胶溶液对酸碱及温度的稳定性等方面具有良好的可调控性;(3)亲水胶体表面具有丰富的官能团,分子水化后在溶液中容易形成网状结构,可以良好地分散碳基材料(石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、富勒烯、无定形碳等)。因而,亲水胶体与碳基材料的混合物经高温碳化后,可以降低碳基材料的宏观聚集和提高碳基材料的微观作用力,并作为碳基电阻浆料的碳基导电剂用于提高碳基电阻膜的耐磨、耐湿、耐高温等性能。
综上所述,本发明能有效地提高碳基电阻膜的耐磨、耐湿、耐高温等性能,在位移传感器技术领域具有很高的实用价值和推广价值。
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使用的附图作简单介绍,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保护范围的限定,对于本领域技术人员来说,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为本发明的明胶改性VXC72的复合碳材料的结构示意图。
图2为本发明的明胶改性VXC72的复合碳材料的扫描电子显微镜照片。
图3为本发明的温度冲击测试下的阻值和阻值变化率分布图。
图4为本发明的电阻温度特性测试下的阻值和电阻温度特性分布图。
图5为本发明的寿命试验下的阻值和阻值变化率分布图。
图6为本发明的极化耐湿测试下的阻值和阻值变化率分布图。
图7为本发明的负载耐湿测试下的阻值和阻值变化率分布图。
图8为本发明的明胶改性VXC72/MWCNTs的复合碳材料的结构示意图。
图9为本发明的明胶改性VXC72/MWCNTs的复合碳材料的扫描电子显微镜照片。
图10为本发明的明胶改性VXC72/Graphene的复合碳材料的结构示意图。
图11为本发明的明胶改性VXC72/Graphene的复合碳材料的扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更为清楚,下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明,本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
本实施例中,术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。
本实施例的说明书和权利要求书中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象,而不是用于描述对象的特定顺序。例如,第一目标对象和第二目标对象等是用于区别不同的目标对象,而不是用于描述目标对象的特定顺序。
在本申请实施例中,“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言,使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
在本申请实施例的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是指两个或两个以上。例如,多个处理单元是指两个或两个以上的处理单元;多个系统是指两个或两个以上的系统。
实施例1
本实施例提供了一种碳基电阻膜用复合碳材料导电剂的制备方法和应用,其中,复合碳材料导电剂的制备过程如下:
(1)在100 mL去离子水中加入5 g导电碳黑VXC72,将分散液在80℃下超声分散2h。
(2)在VXC72的分散液中加入20 g明胶水溶液(明胶质量百分数约为5%),将混合液在80℃下搅拌分散8 h。
(3)将混合液在60℃下充分干燥并研磨为VXC72-明胶复合物粉末。
(4)将装有VXC72-明胶复合物粉末的石英舟置于管式炉中进行高温碳化得到明胶改性VXC72的复合碳材料导电剂,其中20-600℃区间升温速率为10℃/min、600-900℃区间升温速率为5℃/min、900℃区间保温时间为1 h。
图1和图2分别展示了明胶改性VXC72的复合碳材料的结构示意图和表面形貌扫描电子显微镜照片,可以发现明胶改性VXC72的复合碳材料具有微米级颗粒的尺寸。
利用复合碳材料导电剂制备碳基电阻膜过程如下:
(1)取11 g酚醛树脂分散于11 g的醚类混合溶剂中,手动搅拌均匀后通过油浴加热至75±5℃使树脂溶解完全,加热溶解后通过超声常温分散24 h。
(2)将3 g明胶改性VXC72的复合碳材料导电剂或者未改性VXC72导电剂添加至前述酚醛树脂的醚类混合溶液中。
(3)将引发剂、偶联剂、触变剂、二氧化硅充分混合后,添加至前述树脂的醚类混合溶液中。
(4)使用搅拌机对配制的浆料进行搅拌脱泡,使固相物质充分分散于前述树脂的醚类混合溶液中(搅拌参数为:1200 r/min下30 s、1800 r/min下60 s、1200 r/min下20 s、800 r/min下10 s)。
(5)通过陶瓷三辊机将搅拌脱泡的浆料进行辊轧处理(辊筒间距5 um、辊筒转速100 r/min),研磨过程可以细化固相物质和团聚颗粒,辊轧处理的浆料呈现非牛顿流体力学特性且细腻有光泽。
(6)通过丝网印刷机将制备的浆料印刷在基片表面(速度200 mm/s、网距2.5±0.5mm、角度70-80°、深度1-2 mm、丝网目数200目,感光胶厚度25 um,张力20 N),其中基片为铜箔部分覆盖的环氧玻纤层压板(铜箔总厚度约为18 um)。
(7)通过低温炉带对印刷的样品进行烧结固化(烧结温度为150~200℃、烧结时间为1.5 h)。
(8)通过鼓风干燥箱对烧结固化的样品进行老化处理(老化温度100℃、老化时间24 h),释放膜层中残余应力而提高膜层稳定性。
本实施例中,碳基电阻膜的性能测试如下:
根据《GJB 1865A》中3.21条的标准进行温度冲击测试,将制备的电阻片在常温放置24 h后,进行-65℃/30 min和125℃/30 min的温度冲击循环测试,循环测试周期为5个,其温度冲击性能数据如图3所示,基于VXC72碳粉和明胶改性VXC72碳粉的样品阻值变化率分别为-3.10%和-1.77%。
根据《GJB 1865A》中3.22条的标准进行电阻温度特性测试,将制备的电阻片在常温放置24 h后分别顺序测试在25℃(R1)、-55℃/30 min(R2)、25℃/90 min(R3)、50℃/30min(R4)、75℃/30 min(R5)、105℃/30 min(R6)、125℃/30 min(R7)条件下的阻值,并更具标准计算电阻温度特性,其电阻温度特性数据如图4所示,基于VXC72碳粉和明胶改性VXC72碳粉的样品电阻温度特性分别为1.12%(-55°C)/-1.98%(50°C)/-3.41%(75°C)/-3.59%(105°C)/-3.63%(125°C)和1.27%(-55°C)/-1.67%(50°C)/-2.52%(75°C)/-2.65%(105°C)/-2.63%(125°C)。
根据《GJB 1865A》中3.23条的标准进行寿命试验,检测对象为相关技术协议下将印刷电阻片安装为传感器,检测装置为专用旋转寿命试验设备,检测数值为每50万圈测试后的阻值、线性度、输出平滑性,其寿命性能数据如图5所示,300万圈测试后基于VXC72碳粉和明胶改性VXC72碳粉的样品阻值变化率分别为9.46%和5.35%;(4)根据《GJB 1865A》中3.23条的标准进行耐湿测试,测试温度范围25~65℃,测试相对湿度范围为80~100%和90~100%,检测数值为测试结束后常温放置1.5 h的阻值变化率和绝缘电阻,其耐湿性能数据如图6和图7所示,极化耐湿测试下基于VXC72碳粉和明胶改性VXC72碳粉的样品阻值变化率分别为8.99%和5.40%,负载耐湿测试下基于VXC72碳粉和明胶改性VXC72碳粉的样品阻值变化率分别为6.67%和4.14%。与VXC72碳粉制备的碳基电阻膜相比,基于明胶改性VXC72碳粉制备的碳基电阻膜具有更好的性能,具体表现为抗温度冲击、电阻温度特性、寿命、耐湿性能等方面。
实施例2
本实施例提供了一种碳基电阻膜用复合碳材料导电剂的制备方法和应用,其中,复合碳材料导电剂的制备过程如下:
(1)在100 mL去离子水中加入4 g导电碳黑VXC72和1 g多壁碳纳米管MWCNTs,将分散液在80℃下超声分散2 h。
(2)在VXC72和MWCNTs的分散液中加入30 g明胶水溶液(明胶质量百分数约为5%),将混合液在80℃下搅拌分散8 h。
(3)将混合液在60℃下充分干燥并研磨为VXC72/MWCNTs-明胶复合物粉末。
(4)将装有VXC72/MWCNTs-明胶复合物粉末的石英舟置于管式炉中进行高温碳化得到明胶改性VXC72/MWCNTs的复合碳材料导电剂,其中20-600℃区间升温速率为10℃/min、600-900℃区间升温速率为5℃/min、900℃区间保温时间为1 h。
图8和图9分别展示了明胶改性VXC72/MWCNTs的复合碳材料的结构示意图和表面形貌扫描电子显微镜照片,可以发现明胶改性VXC72/MWCNTs的复合碳材料具有碳粉颗粒与碳纳米管混合的高均匀性且呈现微米级团聚尺寸。
本实施例中,利用复合碳材料导电剂制备碳基电阻膜过程如下:
(1)取11 g酚醛树脂分散于11 g的醚类混合溶剂中,手动搅拌均匀后通过油浴加热至75±5℃使树脂溶解完全,加热溶解后通过超声常温分散24 h。
(2)将3 g明胶改性VXC72的复合碳材料导电剂或者未改性VXC72导电剂添加至前述酚醛树脂的醚类混合溶液中。
(3)将引发剂、偶联剂、触变剂、二氧化硅充分混合后,添加至前述树脂的醚类混合溶液中。
(4)使用搅拌机对配制的浆料进行搅拌脱泡,使固相物质充分分散于前述树脂的醚类混合溶液中(搅拌参数为:1200 r/min下30 s、1800 r/min下60 s、1200 r/min下20 s、800 r/min下10 s)。
(5)通过陶瓷三辊机将搅拌脱泡的浆料进行辊轧处理(辊筒间距5 um、辊筒转速100 r/min),研磨过程可以细化固相物质和团聚颗粒,辊轧处理的浆料呈现非牛顿流体力学特性且细腻有光泽。
(6)通过丝网印刷机将制备的浆料印刷在基片表面(速度200 mm/s、网距2.5±0.5mm、角度70-80°、深度1-2 mm、丝网目数200目,感光胶厚度25 um,张力20 N),其中基片为铜箔部分覆盖的环氧玻纤层压板(铜箔总厚度约为18 um)。
(7)通过低温炉带对印刷的样品进行烧结固化(烧结温度为150~200℃、烧结时间为1.5 h)。
(8)通过鼓风干燥箱对烧结固化的样品进行老化处理(老化温度100℃、老化时间24 h),释放膜层中残余应力而提高膜层稳定性。
本实施例中,碳基电阻膜的性能测试如下:
根据《GJB 1865A》中3.21条的标准进行温度冲击测试,将制备的电阻片在常温放置24 h后,进行-65℃/30 min和125℃/30 min的温度冲击循环测试,循环测试周期为5个,其温度冲击性能数据如图3所示,基于VXC72碳粉和明胶改性VXC72/MWCNTs的样品阻值变化率分别为-3.10%和-0.30%。
根据《GJB 1865A》中3.22条的标准进行电阻温度特性测试,将制备的电阻片在常温放置24 h后分别顺序测试在25℃(R1)、-55℃/30 min(R2)、25℃/90 min(R3)、50℃/30min(R4)、75℃/30 min(R5)、105℃/30 min(R6)、125℃/30 min(R7)条件下的阻值,并更具标准计算电阻温度特性,其电阻温度特性数据如图4所示,基于VXC72碳粉和明胶改性VXC72/MWCNTs的样品电阻温度特性分别为1.12%(-55°C)/-1.98%(50°C)/-3.41%(75°C)/-3.59%(105°C)/-3.63%(125°C)和1.66%(-55°C)/-1.58%(50°C)/-2.10%(75°C)/-2.14%(105°C)/-1.95%(125°C)。
根据《GJB 1865A》中3.23条的标准进行寿命试验,检测对象为相关技术协议下将印刷电阻片安装为传感器,检测装置为专用旋转寿命试验设备,检测数值为每50万圈测试后的阻值、线性度、输出平滑性,其寿命性能数据如图5所示,300万圈测试后基于VXC72碳粉和明胶改性VXC72/MWCNTs的样品阻值变化率分别为9.46%和3.20%。
根据《GJB 1865A》中3.23条的标准进行耐湿测试,测试温度范围25~65℃,测试相对湿度范围为80~100%和90~100%,检测数值为测试结束后常温放置1.5 h的阻值变化率和绝缘电阻,其耐湿性能数据如图6和图7所示,极化耐湿测试下基于VXC72碳粉和明胶改性VXC72/MWCNTs的样品阻值变化率分别为8.99%和3.54%,负载耐湿测试下基于VXC72碳粉和明胶改性VXC72/MWCNTs的样品阻值变化率分别为6.67%和3.32%。与VXC72碳粉制备的碳基电阻膜相比,基于明胶改性VXC72/MWCNTs制备的碳基电阻膜具有更好的性能,具体表现为抗温度冲击、电阻温度特性、寿命、耐湿性能等方面。
实施例3
本实施例提供了一种碳基电阻膜用复合碳材料导电剂的制备方法和应用,其中,复合碳材料导电剂的制备过程如下:
(1)在100 mL去离子水中加入4 g导电碳黑VXC72和1 g少层石墨烯Graphene,将分散液在80℃下超声分散2 h。
(2)在VXC72和Graphene的分散液中加入25 g明胶水溶液(明胶质量百分数约为5%),将混合液在80℃下搅拌分散8 h。
(3)将混合液在60℃下充分干燥并研磨为VXC72/Graphene-明胶复合物粉末。
(4)将装有VXC72/Graphene-明胶复合物粉末的石英舟置于管式炉中进行高温碳化得到明胶改性VXC72/Graphene的复合碳材料导电剂,其中20-600℃区间升温速率为10℃/min、600-900℃区间升温速率为5℃/min、900℃区间保温时间为1 h。
图10和图11分别展示了明胶改性VXC72/Graphene的复合碳材料的结构示意图和表面形貌扫描电子显微镜照片,可以发现明胶改性VXC72/Graphene的复合碳材料具有碳粉颗粒与石墨烯混合的高均匀性且石墨烯被碳粉颗粒包裹。
本实施例中,利用复合碳材料导电剂制备碳基电阻膜过程如下:
(1)取11 g酚醛树脂分散于11 g的醚类混合溶剂中,手动搅拌均匀后通过油浴加热至75±5℃使树脂溶解完全,加热溶解后通过超声常温分散24 h。
(2)将3 g明胶改性VXC72的复合碳材料导电剂或者未改性VXC72导电剂添加至前述酚醛树脂的醚类混合溶液中。
(3)将引发剂、偶联剂、触变剂、二氧化硅充分混合后,添加至前述树脂的醚类混合溶液中。
(4)使用搅拌机对配制的浆料进行搅拌脱泡,使固相物质充分分散于前述树脂的醚类混合溶液中(搅拌参数为:1200 r/min下30 s、1800 r/min下60 s、1200 r/min下20 s、800 r/min下10 s)。
(5)通过陶瓷三辊机将搅拌脱泡的浆料进行辊轧处理(辊筒间距5 um、辊筒转速100 r/min),研磨过程可以细化固相物质和团聚颗粒,辊轧处理的浆料呈现非牛顿流体力学特性且细腻有光泽。
(6)通过丝网印刷机将制备的浆料印刷在基片表面(速度200 mm/s、网距2.5±0.5mm、角度70-80°、深度1-2 mm、丝网目数200目,感光胶厚度25 um,张力20 N),其中基片为铜箔部分覆盖的环氧玻纤层压板(铜箔总厚度约为18 um)。
(7)通过低温炉带对印刷的样品进行烧结固化(烧结温度为150~200℃、烧结时间为1.5 h)。
(8)通过鼓风干燥箱对烧结固化的样品进行老化处理(老化温度100℃、老化时间24 h),释放膜层中残余应力而提高膜层稳定性。
本实施例中,碳基电阻膜的性能测试如下:
根据《GJB 1865A》中3.21条的标准进行温度冲击测试,将制备的电阻片在常温放置24 h后,进行-65℃/30 min和125℃/30 min的温度冲击循环测试,循环测试周期为5个,其温度冲击性能数据如图3所示,基于VXC72碳粉和明胶改性VXC72/Graphene的样品阻值变化率分别为-3.10%和-0.40%。
根据《GJB 1865A》中3.22条的标准进行电阻温度特性测试,将制备的电阻片在常温放置24 h后分别顺序测试在25℃(R1)、-55℃/30 min(R2)、25℃/90 min(R3)、50℃/30min(R4)、75℃/30 min(R5)、105℃/30 min(R6)、125℃/30 min(R7)条件下的阻值,并更具标准计算电阻温度特性,其电阻温度特性数据如图4所示,基于VXC72碳粉和明胶改性VXC72//Graphene的样品电阻温度特性分别为1.12%(-55°C)/-1.98%(50°C)/-3.41%(75°C)/-3.59%(105°C)/-3.63%(125°C)和1.62%(-55°C)/-1.60%(50°C)/-2.24%(75°C)/-2.28%(105°C)/-2.18%(125°C)。
根据《GJB 1865A》中3.23条的标准进行寿命试验,检测对象为相关技术协议下将印刷电阻片安装为传感器,检测装置为专用旋转寿命试验设备,检测数值为每50万圈测试后的阻值、线性度、输出平滑性,其寿命性能数据如图5所示,300万圈测试后基于VXC72碳粉和明胶改性VXC72/Graphene的样品阻值变化率分别为9.46%和4.05%。
根据《GJB 1865A》中3.23条的标准进行耐湿测试,测试温度范围25~65℃,测试相对湿度范围为80~100%和90~100%,检测数值为测试结束后常温放置1.5 h的阻值变化率和绝缘电阻,其耐湿性能数据如图6和图7所示,极化耐湿测试下基于VXC72碳粉和明胶改性VXC72/Graphene的样品阻值变化率分别为8.99%和4.24%,负载耐湿测试下基于VXC72碳粉和明胶改性VXC72/Graphene的样品阻值变化率分别为6.67%和3.81%。与VXC72碳粉制备的碳基电阻膜相比,基于明胶改性VXC72/Graphene制备的碳基电阻膜具有更好的性能,具体表现为抗温度冲击、电阻温度特性、寿命、耐湿性能等方面。
上述实施例仅为本发明的优选实施例,并非对本发明保护范围的限制,但凡采用本发明的设计原理,以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化,均应属于本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种碳基电阻膜用复合碳材料导电剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将碳基材料均匀分散于水中,并形成碳基材料的分散液;所述分散液中,1 L水中分散有0.1-10 mg的碳基材料;所述碳基材料为石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、富勒烯、无定形碳中的至少一种;
将亲水胶体均匀溶解于分散液中,并形成碳基材料和亲水胶体的混合液;所述亲水胶体与碳基材料的质量比为1:2~1:100;所述亲水胶体为明胶、藻酸盐、生物高聚物、卡拉胶、半乳甘露聚糖、果胶中的至少一种;
将混合液进行干燥、研磨,得到碳基材料和亲水胶体的复合物;
将碳基材料和亲水胶体的复合物在高温下碳化形成复合碳材料导电剂。
2.根据权利要求1所述的一种碳基电阻膜用复合碳材料导电剂的制备方法,其特征在于,所述生物高聚物为黄原胶或/和小核菌葡聚糖。
3.根据权利要求1所述的一种碳基电阻膜用复合碳材料导电剂的制备方法,其特征在于,所述半乳甘露聚糖为刺槐豆胶或/和瓜尔胶。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种碳基电阻膜用复合碳材料导电剂的制备方法,其特征在于,所述碳化的温度为800~900 ºC。
5.一种根据权利要求1~4任一项所述的碳基电阻膜用复合碳材料导电剂的在位移传感器中应用。
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