技术摘要：
本发明公开了一种聚氨酯交联还原氧化石墨烯复合导电薄膜及其制备方法和应用，该薄膜由聚氨酯和还原氧化石墨烯交联而成，其中聚氨酯的质量分数≤20％。其制备方法包括：将水性聚氨酯水相溶液与氧化石墨烯水相溶液制成混合溶液，涂抹在基板上中，制成聚氨酯/氧化石墨烯复  全部
背景技术：
因在自电子器件、航空航天、人工智能、机械臂等柔性电子器件的可应用性，具有 超强、高韧等性能的导电薄膜在近些年引起了广泛关注。且研究表明，制备具有轻质、超强、 高韧等性能的导电薄膜通常需要满足三个条件：超高的断裂强度、较高的断裂伸长率以及 较低的密度。 目前，常见的复合导电薄膜主要为金属薄膜或导电高分子薄膜，金属薄膜虽然具 有超高的强度以及较好的韧性，但其重量较大，耐腐蚀性能差，且反复弯曲后容易出现金属 疲劳现象；导电高分子薄膜具有一定的强度及韧性，同时具有轻质的特点，但其导电能力较 低，往往难以达到实际应用的水平。 因此，发展一种具有轻质、高导电率、较好的耐腐蚀能力、超高拉伸强度及韧性的 复合导电薄膜具有重要的意义。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种轻质、高导电率、较好 的耐腐蚀能力、超高拉伸强度及韧性的聚氨酯交联还原氧化石墨烯复合导电薄膜及其制备 方法和应用。 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是： 一种聚氨酯交联还原氧化石墨烯复合导电薄膜，所述聚氨酯交联还原氧化石墨烯 复合导电薄膜由聚氨酯和还原氧化石墨烯交联而成；所述聚氨酯交联还原氧化石墨烯复合 导电薄膜中聚氨酯的质量分数≤20％。 上述的聚氨酯交联还原氧化石墨烯复合导电薄膜，进一步改进的，所述聚氨酯交 联还原氧化石墨烯复合导电薄膜中聚氨酯的质量分数为1％～10％。 作为一个总的技术构思，本发明提供了一种上述的聚氨酯交联还原氧化石墨烯复 合导电薄膜的制备方法，包括以下步骤： S1、将水性聚氨酯水相溶液与氧化石墨烯水相溶液混合，得到混合溶液； S2、将步骤S1中得到的混合溶液涂抹在基板上，烘干，得到聚氨酯/氧化石墨烯复 合薄膜； S3、将步骤S2中得到的聚氨酯/氧化石墨烯复合薄膜进行加热，生成聚氨酯交联氧 化石墨烯复合薄膜； S4、将步骤S3中得到的聚氨酯交联氧化石墨烯复合薄膜浸渍在还原剂中，静置，清 洗，干燥，得到聚氨酯交联还原氧化石墨烯复合导电薄膜。 4 CN 111613367 A 说　明　书 2/6 页 上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤S1中，所述混合为：在搅拌转速为500r/ min～1000r/min条件下，将水性聚氨酯水相溶液分次逐滴加入到氧化石墨烯水相溶液中， 每次滴加完毕后，间隔2min后进行下一次滴加；滴加完毕后继续搅拌4h。 上述的制备方法，进一步改进的，所述水性聚氨酯水相溶液分1次～10次加入到氧 化石墨烯水相溶液中，每次加入的水性聚氨酯水相溶液的体积相等；所述水性聚氨酯水相 溶液中的水性聚氨酯与氧化石墨烯水相溶液中的氧化石墨烯的质量之比≤20∶80；所述水 性聚氨酯水相溶液的浓度为1mg/mL～400mg/mL；所述氧化石墨烯水相溶液为单层氧化石墨 烯水相溶液；所述单层氧化石墨烯水相溶液浓度为6mg/mL～13.8mg/mL；所述单层氧化石墨 烯水相溶液的单层率＞95％；所述单层氧化石墨烯水相溶液中单层氧化石墨烯的平均径向 尺寸为5μm～8μm、20μm～30μm或40μm～50μm中的任意一种。 上述的制备方法，进一步改进的，所述水性聚氨酯水相溶液分5次加入到氧化石墨 烯水相溶液中，每次加入的水性聚氨酯水相溶液的体积相等；所述水性聚氨酯水相溶液中 的水性聚氨酯与氧化石墨烯水相溶液中的氧化石墨烯的质量之比1∶99～10∶90；所述水性 聚氨酯水相溶液的浓度为1mg/mL～40mg/mL；所述单层氧化石墨烯水相溶液中单层氧化石 墨烯的平均径向尺寸为40μm～50μm。 上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤S2中，所述混合溶液的涂抹速率为 10mm/s～14mm/s；所述混合溶液的涂抹厚度为1.5mm～2.5mm；所述烘干在温度为35℃～45 ℃下进行；所述烘干的时间为24h；所述基板为铜箔。 上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤S3中，所述干燥的温度为50℃～70℃； 所述干燥的时间为0.5h～1.5h；所述加热为加热至130℃～160℃，保温0.5h～1.5h；所述加 热过程中的升温速率为3℃/min～7℃/min。 上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤S4中，所述还原剂为氢碘酸和醋酸的混 合溶液；所述氢碘酸和醋酸的体积比为2～5∶2～5；所述氢碘酸的纯度为55％～58％；所述 醋酸的纯度为99％；所述静置的时间为6h～10h；所述清洗为采用去离子水反复清洗3次～5 次；所述干燥的温度为50℃～70℃；所述干燥的时间为0.5h～1.5h。 作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种上述的聚氨酯交联还原氧化石墨烯 复合导电薄膜或上述的制备方法制得的聚氨酯交联还原氧化石墨烯复合导电薄膜作为导 电薄膜在制备柔性电子器件中的应用。 与现有技术相比，本发明的优点在于： (1)本发明提供了一种聚氨酯交联还原氧化石墨烯复合导电薄膜，由聚氨酯和还 原氧化石墨烯交联而成，其中聚氨酯交联还原氧化石墨烯复合导电薄膜中聚氨酯的质量分 数≤20％。本发明中，聚氨酯具有良好的韧性以及超高的断裂延伸率等优势，还原氧化石墨 烯具有轻质、导电、强度高、耐腐蚀等独特的性能优势，这两个重要的技术特征在本发明的 聚氨酯交联还原氧化石墨烯复合导电薄膜中起到了协同增强的作用，在此基础上，本发明 进一步优化了二者的质量比，使本发明聚氨酯交联还原氧化石墨烯复合导电薄膜具有高导 电率、较好的耐腐蚀能力、轻质、超高拉伸强度及韧性等性能。本发明聚氨酯交联还原氧化 石墨烯复合导电薄膜具有轻质、高导电率、较好的耐腐蚀能力、超高拉伸强度及韧性等优 点，是一种新型的导电薄膜材料，能够广泛用于制备柔性电子器件，有着很高的使用价值和 很好的应用前景。 5 CN 111613367 A 说　明　书 3/6 页 (2)本发明聚氨酯交联还原氧化石墨烯复合导电薄膜具有良好的导电能力，电导 率达到了5.93×104S/m，在一定程度上能满足电子器件导电需求。 (3)本发明聚氨酯交联还原氧化石墨烯复合导电薄膜具有轻质的特点，密度为 1.207g/cm3。 (4)本发明聚氨酯交联还原氧化石墨烯复合导电薄膜具有耐腐蚀能力强的特点， 分别经1mol/L  NaOH和HCl溶液浸泡后，仍能保持导电性能不变。。 (5)本发明聚氨酯交联还原氧化石墨烯复合导电薄膜具有超高拉伸强度特点，强 度最高达到了1357MPa。 (6)本发明聚氨酯交联还原氧化石墨烯复合导电薄膜和你奶奶具有较好的韧性， 断裂延伸率达到了4.9％。 (7)本发明聚氨酯交联还原氧化石墨烯复合导电薄膜的制备方法简单易行，成本 低廉，方便快捷，简单易操作，适用于异形件的大面积使用。 附图说明 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。 图1为本发明实施例1中由水性聚氨酯水相溶液和氧化石墨烯水相溶液制得的混 合溶液的实物图。 图2为本发明实施例1中制得的聚氨酯/氧化石墨烯复合薄膜(a)、聚氨酯交联氧化 石墨烯复合薄膜(b)和聚氨酯交联还原氧化石墨烯复合导电薄膜(c)的实物图。 图3为本发明实施例1中制得的聚氨酯/氧化石墨烯复合薄膜(a)、聚氨酯交联氧化 石墨烯复合薄膜(b)和聚氨酯交联还原氧化石墨烯复合导电薄膜(c)的SEM图。 图4为本发明实施例1、3～4中制得的聚氨酯交联还原氧化石墨烯复合导电薄膜、 对比例1中制得的聚氨酯交联还原氧化石墨烯复合导电薄膜、对比例2中制得的还原氧化石 墨烯导电薄膜的应力-应变测试结果图。 图5为本发明实施例1、3～4中制得的聚氨酯交联还原氧化石墨烯复合导电薄膜、 对比例1中制得的聚氨酯交联还原氧化石墨烯复合导电薄膜、对比例2中制得的还原氧化石 墨烯导电薄膜的电导率测试结果图。