本发明属于导电压敏胶材料技术领域，具体涉及一种基于纳米材料的高弹高导聚丙烯酸酯压敏胶及其制备方法。
背景技术：
压敏胶是一种自胶黏物质，只主要施加轻度压力，就可以与被粘物粘合牢固的胶粘剂。压敏胶在两物体表面之间形成的粘结力主要是范德华力，因此，粘结面形成后，粘结表面的结构不会被破坏，且压敏胶具有初粘性和持粘性，可在无污染的情况下反复使用，剥离后对被粘表面无污染等特点。压敏胶对压力敏感，不需要加热，不需要容易，也不需要较大的压力，使用和去除都十分方便，在医疗、塑料薄膜、织物、纸张和金属箔上都有很好的应用。
随着科学技术的飞速发展，电子元器件向小型化、微型化的迅速发展，导电压敏胶越来越受到市场的需要，且导电压敏胶除了具有导电和粘结性能之外，还对温度要求不高，可在较低和较高温度下固化，可以传递应力，可避免铆接的应力集中及电磁讯号的损失、泄露等，且不需要特殊的设备。
中国专利cn103865423b公开的一种高性能导电压敏胶带的两步制备法，加导电压敏胶带包括下层导电碳浆层和上层压敏胶层，其中，导电碳浆由聚丙烯酸树脂、饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂或者环氧树脂高聚物树脂、导电碳粉、有机溶剂、助剂和固化剂构成，压敏胶层由聚丙烯酸树脂、导电碳粉、有机溶剂、流平剂和固化剂构成。该导电压敏胶带利用相容性较好的树脂作为导电碳浆和压敏胶层的原料之一，解决两者相互渗透性差的问题和粘结问题。中国专利cn103146324b公开的一种粘结不锈钢和铝合金的导电压敏胶及制备和使用方法，该导电压敏胶的材料为聚丙烯酸酯、导电材料、kh570和丁酮溶剂，导电材料是在导电炭黑的表面镀银制备而成，利用导电压敏胶粘结不锈钢，易修复性好，不易出现电偶腐蚀加速等情况。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种基于纳米材料的高弹高导聚丙烯酸酯压敏胶及其制备方法，将水性聚氨酯聚苯胺复合微球和纳米石墨片作为纳米材料加入到聚丙烯酸酯和硅橡胶中，制备得到高弹高导的压敏胶，还具有很好的粘合力和较低的剥离强度。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种基于纳米材料的高弹高导聚丙烯酸酯压敏胶，所述纳米材料为纳米聚合物微球和纳米石墨材料，所述纳米聚合物微球为水性聚氨酯聚苯胺复合微球，所述纳米石墨材料为纳米石墨微片，所述基于纳米材料的高弹高导聚丙烯酸酯压敏胶中还包括聚丙烯酸酯和硅橡胶。
作为上述技术方案的优选，所述基于纳米材料的高弹高导聚丙烯酸酯压敏胶还包括交联剂和溶剂，所述交联剂为氮丙啶和聚碳化二亚胺，所述溶剂为丁酮。
本发明还提供一种基于纳米材料的高弹高导聚丙烯酸酯压敏胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)将丙烯酸丁酯和丙烯酸甲酯加入到丁酮中，加热搅拌均匀，再加入偶氮二异丁腈，搅拌反应0.5-1h，加入水性聚氨酯聚苯胺复合微球和交联剂，继续搅拌至无色透明粘稠液体，得到含水性聚氨酯聚苯胺复合微球的聚丙烯酸酯；
(2)将纳米石墨微片加入丁酮搅拌均匀，再加入步骤(1)制备的含水性聚氨酯聚苯胺复合微球的聚丙烯酸酯和硅橡胶，搅拌均匀，室温下固化得到基于纳米材料的高弹高导聚丙烯酸酯压敏胶。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，加热的温度为80-90℃。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，水性聚氨酯聚苯胺复合微球中聚氨酯和聚苯胺的质量比为4-7:1-3。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，交联剂为质量比为1:1的氮丙啶和聚碳化二亚胺。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，含水性聚氨酯聚苯胺复合微球的聚丙烯酸酯中水性聚氨酯聚苯胺复合微球的质量分数为5-10％。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，纳米石墨微片的厚度为50-80nm，直径为1.5-2μm。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，基于纳米材料的高弹高导聚丙烯酸酯压敏胶中纳米石墨微片的质量分数为10-15％。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，含水性聚氨酯聚苯胺复合微球的聚丙烯酸酯和硅橡胶的质量比为2-4:1。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明制备的基于纳米材料的高弹高导聚丙烯酸酯压敏胶中含有纳米石墨片，纳米石墨片与聚丙烯酸酯和硅橡胶形成氢键，纳米石墨片之间形成良好的网络结构，阻碍了聚合物棘突分子间的运动，提高和内部粘度，有利于提高导电能力和内部粘合力，降低了界面粘合力，更有利于剥离。
(2)本发明制备的基于纳米材料的高弹高导聚丙烯酸酯压敏胶中含有水性聚氨酯聚苯胺复合微球，水性聚氨酯聚苯胺复合微球由水性聚氨酯和聚苯胺构成，将聚合物制备成微球状可提高聚合物的弹性，而且将水性聚氨酯与聚苯胺相结合制备的微球导电性好，将微球加入到聚丙烯酸酯中，利用交联剂将水性聚氨酯与聚丙烯酸酯交联，而且纳米微球表面很容易与聚丙烯酸酯和硅橡胶发生物理化学作用，形成范德华力和化学键，将聚丙烯酸酯、硅橡胶与微球紧密结合，在提高压敏胶导电性的同时，进一步提高弹性。
(3)本发明制备的基于纳米材料的高弹高导聚丙烯酸酯压敏胶中将导电的片状纳米材料和球状纳米材料加入到聚丙烯酸酯和硅橡胶，在压敏胶中形成网络状和弹性层，在提高压敏胶导电性的同时，提高压敏胶的弹性和内部粘合力，提高压敏胶的应力分布，使制备的压敏胶粘结力好，剥离性好，压敏导电性更加敏感，提高导电压敏胶的适用领域。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1：
(1)按质量份计，将70份的丙烯酸丁酯和20份的丙烯酸甲酯加入到50份的丁酮中，在80℃加热搅拌均匀，再加入0.5份的偶氮二异丁腈，搅拌反应0.5h，加入水性聚氨酯聚苯胺复合微球和质量比为1:1的氮丙啶和聚碳化二亚胺交联剂，继续搅拌至无色透明粘稠液体，得到含水性聚氨酯聚苯胺复合微球的聚丙烯酸酯，其中，含水性聚氨酯聚苯胺复合微球的聚丙烯酸酯中水性聚氨酯聚苯胺复合微球的质量分数为5％。
(2)将厚度为50nm，直径为1.5μm的纳米石墨微片加入丁酮搅拌均匀，再加入质量比为2:1的含水性聚氨酯聚苯胺复合微球的聚丙烯酸酯和硅橡胶，搅拌均匀，室温下固化得到基于纳米材料的高弹高导聚丙烯酸酯压敏胶，其中，基于纳米材料的高弹高导聚丙烯酸酯压敏胶中纳米石墨微片的质量分数为10％。
实施例2：
(1)按质量份计，将80份的丙烯酸丁酯和30份的丙烯酸甲酯加入到60份的丁酮中，在90℃加热搅拌均匀，再加入1份的偶氮二异丁腈，搅拌反应1h，加入水性聚氨酯聚苯胺复合微球和质量比为1:1的氮丙啶和聚碳化二亚胺交联剂，继续搅拌至无色透明粘稠液体，得到含水性聚氨酯聚苯胺复合微球的聚丙烯酸酯，其中，含水性聚氨酯聚苯胺复合微球的聚丙烯酸酯中水性聚氨酯聚苯胺复合微球的质量分数为10％。
(2)将厚度为80nm，直径为2μm的纳米石墨微片加入丁酮搅拌均匀，再加入质量比为4:1的含水性聚氨酯聚苯胺复合微球的聚丙烯酸酯和硅橡胶，搅拌均匀，室温下固化得到基于纳米材料的高弹高导聚丙烯酸酯压敏胶，其中，基于纳米材料的高弹高导聚丙烯酸酯压敏胶中纳米石墨微片的质量分数为15％。
实施例3：
(1)按质量份计，将75份的丙烯酸丁酯和25份的丙烯酸甲酯加入到55份的丁酮中，在85℃加热搅拌均匀，再加入0.6份的偶氮二异丁腈，搅拌反应0.5h，加入水性聚氨酯聚苯胺复合微球和质量比为1:1的氮丙啶和聚碳化二亚胺交联剂，继续搅拌至无色透明粘稠液体，得到含水性聚氨酯聚苯胺复合微球的聚丙烯酸酯，其中，含水性聚氨酯聚苯胺复合微球的聚丙烯酸酯中水性聚氨酯聚苯胺复合微球的质量分数为6％。
(2)将厚度为60nm，直径为1.8μm的纳米石墨微片加入丁酮搅拌均匀，再加入质量比为3:1的含水性聚氨酯聚苯胺复合微球的聚丙烯酸酯和硅橡胶，搅拌均匀，室温下固化得到基于纳米材料的高弹高导聚丙烯酸酯压敏胶，其中，基于纳米材料的高弹高导聚丙烯酸酯压敏胶中纳米石墨微片的质量分数为13％。
实施例4：
(1)按质量份计，将73份的丙烯酸丁酯和27份的丙烯酸甲酯加入到53份的丁酮中，在87℃加热搅拌均匀，再加入0.7份的偶氮二异丁腈，搅拌反应40min，加入水性聚氨酯聚苯胺复合微球和质量比为1:1的氮丙啶和聚碳化二亚胺交联剂，继续搅拌至无色透明粘稠液体，得到含水性聚氨酯聚苯胺复合微球的聚丙烯酸酯，其中，含水性聚氨酯聚苯胺复合微球的聚丙烯酸酯中水性聚氨酯聚苯胺复合微球的质量分数为7％。
(2)将厚度为60nm，直径为1.9μm的纳米石墨微片加入丁酮搅拌均匀，再加入质量比为2.5:1的含水性聚氨酯聚苯胺复合微球的聚丙烯酸酯和硅橡胶，搅拌均匀，室温下固化得到基于纳米材料的高弹高导聚丙烯酸酯压敏胶，其中，基于纳米材料的高弹高导聚丙烯酸酯压敏胶中纳米石墨微片的质量分数为13％。
实施例5：
(1)按质量份计，将72份的丙烯酸丁酯和24份的丙烯酸甲酯加入到58份的丁酮中，在87℃加热搅拌均匀，再加入0.9份的偶氮二异丁腈，搅拌反应50min，加入水性聚氨酯聚苯胺复合微球和质量比为1:1的氮丙啶和聚碳化二亚胺交联剂，继续搅拌至无色透明粘稠液体，得到含水性聚氨酯聚苯胺复合微球的聚丙烯酸酯，其中，含水性聚氨酯聚苯胺复合微球的聚丙烯酸酯中水性聚氨酯聚苯胺复合微球的质量分数为7％。
(2)将厚度为75nm，直径为1.6μm的纳米石墨微片加入丁酮搅拌均匀，再加入质量比为3.5:1的含水性聚氨酯聚苯胺复合微球的聚丙烯酸酯和硅橡胶，搅拌均匀，室温下固化得到基于纳米材料的高弹高导聚丙烯酸酯压敏胶，其中，基于纳米材料的高弹高导聚丙烯酸酯压敏胶中纳米石墨微片的质量分数为14％。
实施例6：
(1)按质量份计，将77份的丙烯酸丁酯和28份的丙烯酸甲酯加入到54份的丁酮中，在88℃加热搅拌均匀，再加入0.6份的偶氮二异丁腈，搅拌反应50min，加入水性聚氨酯聚苯胺复合微球和质量比为1:1的氮丙啶和聚碳化二亚胺交联剂，继续搅拌至无色透明粘稠液体，得到含水性聚氨酯聚苯胺复合微球的聚丙烯酸酯，其中，含水性聚氨酯聚苯胺复合微球的聚丙烯酸酯中水性聚氨酯聚苯胺复合微球的质量分数为7％。
(2)将厚度为70nm，直径为1.9μm的纳米石墨微片加入丁酮搅拌均匀，再加入质量比为3:1的含水性聚氨酯聚苯胺复合微球的聚丙烯酸酯和硅橡胶，搅拌均匀，室温下固化得到基于纳米材料的高弹高导聚丙烯酸酯压敏胶，其中，基于纳米材料的高弹高导聚丙烯酸酯压敏胶中纳米石墨微片的质量分数为15％。
将实施例1-6制备的基于纳米材料的高弹高导聚丙烯酸酯压敏胶分布屠宰
聚酰亚胺薄膜上，然后黏贴在冷轧钢板上，测试180°剥离强度和剪切强度，
并测量压敏胶的电阻和弹性模量，经检测结果如下所示：
由上表可见，本发明制备的基于纳米材料的高弹高导聚丙烯酸酯压敏胶与不添加纳米材料的聚丙烯酸酯压敏胶相比导电性能优异，剥离强度降低，弹性模量提高，更有利于粘结和玻璃，且压敏性能好。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。