丙烯酸酯/镍/聚苯胺导电复合压敏胶的制备及其电容传感性能

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.11.007

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (11): 41-46.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.11.007

丙烯酸酯/镍/聚苯胺导电复合压敏胶的制备及其电容传感性能

张佳航(), 孟萌萌, 杨嘉欣, 李云, 张扬()

北京工商大学轻工科学与工程学院，北京 100048

收稿日期:2024-03-12 出版日期:2024-11-26 发布日期:2024-11-21
通讯作者: 张扬（1982—），男，教授，博士，从事聚合物基功能复合材料，绿色包装材料研究，zhangyang@th.btbu.edu.cn
E-mail:zjh19971116a@163.com;zhangyang@th.btbu.edu.cn
作者简介:张佳航（1997—），男，硕士研究生，从事柔性电容传感器研究，zjh19971116a@163.com
基金资助:
北京市自然科学基金面上项目(2242032);北京市科技重点项目（北京市自然基金?市教委联合资助）(KZ202010011019)

Fabrication and capacitive sensing performance of acrylate/nickel/polyaniline conductive composite pressure⁃sensitive adhesive

ZHANG Jiahang(), MENG Mengmeng, YANG Jiaxin, LI Yun, ZHANG Yang()

School of Light Industry Science and Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China

Received:2024-03-12 Online:2024-11-26 Published:2024-11-21
Contact: ZHANG Yang E-mail:zjh19971116a@163.com;zhangyang@th.btbu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

使用多重溶液流延法，以链球状镍粉（C⁃Ni）、片状镍粉（F⁃Ni）和聚苯胺（PANI）为功能填料，与丙烯酸酯型压敏胶（a⁃PSA）相复合，制备导电压敏胶。研究结果表明，由于重力作用，填料在导电压敏胶厚度方向上呈现非对称分布，使得复合压敏胶的电性能得到显著提升。a⁃PSA/10 %C⁃Ni/1 %PANI具有最高的电导率，可达0.013 S/m。随着PANI粒子含量增加，复合压敏胶的电容对弯折角度和压力的响应程度呈现增长趋势，在PANI粒子质量分数为1 %时，电容对弯折角度的响应最为敏感。在压强为12.5 kPa时，电容变化率可以达到1.83。复合压敏胶的拉伸强度是a⁃PSA的2.88倍，黏附强度随着填料含量的增加呈现减小的趋势。a⁃PSA/10 % C⁃Ni/1 %PANI复合压敏胶具有最佳的综合性能。

关键词: 复合压敏胶, 电性能, 电容传感, 黏附特性

Abstract:

In this study， the conductive pressure⁃sensitive adhesive was prepared through multiple solution casting. Chain spherical nickel powders （C⁃Ni）， flake nickel powders （F⁃Ni） and polyaniline （PANI） were incorporated as functional fillers into the resultant acrylic type pressure⁃sensitive adhesive （a⁃PSA）. The results indicated that these fillers were asymmetrically distributed in the thickness direction of the conductive pressure⁃sensitive adhesive due to the effect of gravity. This significantly improved the electrical properties of the resultant composite pressure⁃sensitive adhesive. The a⁃PSA/10 wt% C⁃Ni/1 wt% PANI composite adhesive exhibited the highest conductivity of 0.013 S/m. With increasing the PANI content， there was an increase in the response of the capacitance to bending angle and pressure of the composite adhesives. The most sensitive response to bending angle was observed for the composite adhesives containing 1 wt% PANI. At a pressure of 12.5 kPa， the change rate of capacitance of the composite adhesive reached 1.83. Its tensile strength was 2.88 times as much as that of the a⁃PSA， whereas its adhesion strength decreased with an increase in the filler content. The a⁃PSA/10 wt%C⁃Ni/1 wt% PANI composite adhesive exhibited the best comprehensive performance.

Key words: pressure?sensitive composite adhesive, electrical property, capacitive sensing, adhesion characteristics

中图分类号:

TQ320.7

张佳航, 孟萌萌, 杨嘉欣, 李云, 张扬. 丙烯酸酯/镍/聚苯胺导电复合压敏胶的制备及其电容传感性能[J]. 中国塑料, 2024, 38(11): 41-46.

ZHANG Jiahang, MENG Mengmeng, YANG Jiaxin, LI Yun, ZHANG Yang. Fabrication and capacitive sensing performance of acrylate/nickel/polyaniline conductive composite pressure⁃sensitive adhesive[J]. China Plastics, 2024, 38(11): 41-46.

图/表 10

样品	a⁃PSA/ g	C⁃Ni/ g	F⁃Ni/g	PANI/g
a⁃PSA/10 %C⁃Ni/0.25 %PANI	10	1	—	0.25
a⁃PSA/10 %C⁃Ni/0.5 %PANI	10	1	—	0.50
a⁃PSA/10 %C⁃Ni/1 %PANI	10	1	—	1.00
a⁃PSA/10 %F⁃Ni/0.25 %PANI	10	—	1	0.25
a⁃PSA/10 %F⁃Ni/0.5 %PANI	10	—	1	0.50
a⁃PSA/10 %F⁃Ni/1 %PANI	10	—	1	1.00

表1 a⁃PSA/Ni/PANI复合压敏胶配方

Tab.1 Formula of the a⁃PSA/Ni/PANI composite pressure sensitive adhesives

图1 填料和复合压敏胶的形貌及结构

Fig.1 Morphology and structure of the filler and composite pressure⁃sensitive adhesives

图2 复合压敏胶的电导率

Fig.2 Conductivity of the composite pressure⁃sensitive adhesives

图3 不同弯折角度下复合压敏胶的电容变化率曲线

Fig.3 Capacitance change rate curves of the composite pressure⁃sensitive adhesives at different bending angle

图4 不同压力下复合压敏胶的电容变化曲线

Fig.4 Capacitance change curves of the composite pressure⁃sensitive adhesives under different pressure

图5 不同压力下复合压敏胶的电容变化率曲线

Fig.5 Capacitance change rate curves of the composite pressure⁃sensitive adhesives under different pressure

图6 复合压敏胶的硬度

Fig.6 Hardness of the composite pressure sensitive adhesives

图7 重复施加压力下复合压敏胶的电容变化率曲线

Fig.7 Capacitance change rate curves of the composite pressure⁃sensitive adhesives under repeated pressure application

图8 复合压敏胶的黏附强度

Fig.8 Adhesion strength of the composite pressure⁃sensitive adhesives

图9 复合压敏胶的拉伸强度

Fig.9 Tensile strength of the composite pressure⁃sensitive adhesives

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丙烯酸酯/镍/聚苯胺导电复合压敏胶的制备及其电容传感性能

Fabrication and capacitive sensing performance of acrylate/nickel/polyaniline conductive composite pressure⁃sensitive adhesive

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