一种可上妆柔性机器人皮肤材料及其制备方法与流程

本发明属于柔性机器人皮肤制备，涉及一种柔性机器人皮肤材料的制备方法，具体地说，涉及一种可上妆柔性机器人皮肤材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着拟人机器人、情感交互机器人、以及影视特效仿生机器人技术的快速发展，对机器人表面柔性皮肤材料的要求也越来越高，尤其是机器人面部柔性皮肤，其作为拟人机器人外观仿真的核心关键材料，不仅需要具备接近人体皮肤的柔性和弹性、表情跟随形变特性、耐反复弯折、耐疲劳特性，还需要实现长期稳定上妆、妆面均匀、不易掉色、耐擦拭、可重复卸妆补妆的效果，以高度还原真人面部妆容的外观与神态特征。

2、sebs（苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯氢化嵌段弹性体）具有无毒环保、耐低温、高回弹、超柔软、形变跟随性极强、耐老化不黄变以及生物相容性优异等特点，经高倍率白油充油处理后，sebs材料硬度可降至15ha以下，力学触感、拉伸形变以及弯折特性与人体面部皮肤高度一致，现已成为拟人机器人面部柔性皮肤的最优基材。

3、然而，sebs材料存在先天性分子结构缺陷：sebs为完全非极性聚烯烃嵌段结构，分子链中无羟基、羧基、酯基等极性活性基团，材料表面自由能极低，界面结合力极差。而市面上常见的面部彩妆如水性粉底液、油性遮瑕膏、粉体眼影腮红、膏状唇妆等，均为极性体系材料，上妆后，非极性sebs与极性彩妆之间仅依靠微弱的范德华力结合，附着力极弱。在长期工作状态下，拟人机器人面部频繁进行表情拉伸、挤压、弯折和扭转等动作，同时经日常环境中的擦拭、触碰及温度变化等影响，极易出现妆容脱落、妆面边缘翘边、色彩晕染、大面积掉色起皮等问题，从而无法长期稳定保持仿真妆容。

4、此外，如前所述，为了使机器人面部皮肤获得接近真人的柔软肤感，sebs材料通常经高倍率白油充油处理，会产生大量游离白油持续向sebs材料表面迁移析出的问题，析出的白油在sebs材料表面形成疏油隔离层，进一步阻隔了彩妆与sebs基材的结合，大幅降低上妆牢固度，使得脱妆、晕染问题更为严重。

5、针对上述技术问题，行业内已提出多种改善方案：（1）直接在sebs基材表面喷涂极性底漆；（2）进行简单的表面等离子体极性活化处理；（3）采用硅胶材料替代sebs制备皮肤；（4）物理粗糙化处理。但以上方案均存在明显技术问题：底漆刚性大、延伸率低，在机器人面部因动态表情反复弯折后易开裂、脱落，导致整体妆容失效，并破坏柔性形变特性；简单的表面等离子体极性活化处理仅能临时改变基材表面极性，持久性差，长期使用、多次卸妆擦拭后表面极性快速衰减，妆面耐久性不足；硅胶材料虽然相对容易上妆，但其回弹性差、触感僵硬、表情跟随性不佳，且易老化发黄，难以匹配高精度拟人面部动态需求；物理粗糙化处理仅能通过提升机械咬合作用来增强附着力，无法改善极性界面化学结合，依旧存在易掉色、不耐擦拭、无法循环补妆的问题。

6、有鉴于此，有必要对现有技术中的柔性机器人皮肤材料予以进一步改进。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于柔性机器人皮肤材料上妆后妆面持久性差、易脱落、柔性仿生效果不佳，从而提出一种既保持优异仿生柔性和高表情跟随性，又能实现长效牢固上妆、可循环卸妆补妆的可上妆柔性机器人皮肤材料及其制备方法。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

3、本发明第一方面提供一种可上妆柔性机器人皮肤材料的制备方法，其包括如下步骤：

4、s1、sebs基体极性接枝改性，以质量份计，将85～95份sebs基体、3-8份极性接枝单体、0.1-0.5份引发剂、0.3-1.2份抗氧助剂混合均匀后熔融反应，得到极性化改性sebs基料；

5、s2、充油造粒，将所述极性化改性sebs基料与食品级饱和白油、调控助剂密炼共混，造粒处理后得到极性化柔性充油sebs基料颗粒；

6、s3、成型处理，将所述极性化柔性充油sebs基料颗粒成型加工为柔性片材，退火定型后，即得可上妆柔性机器人皮肤材料。

7、作为优选，所述步骤s3还包括对所述柔性片材表面进行微糙化处理的步骤。

8、作为优选，所述极性接枝单体包括马来酸酐、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸中的至少一种；所述引发剂为过氧化二异丙苯或双叔丁基过氧化二异丙基苯；所述抗氧助剂为抗氧剂1010。

9、作为优选，所述sebs基体的分子量为10-16万，硬度为0-18ha，所述sebs基体中苯乙烯含量为25-35%。

10、作为优选，所述步骤s1中，所述熔融反应通过双螺杆挤出机进行，所述双螺杆挤出机的熔融接枝温度为170-230℃，螺杆转速为30-70r/min，熔融停留时间为2-5min，接枝率为0.8-2.5%。

11、作为优选，所述步骤s2中，以重量份计，所述极性化改性sebs基料为80-100份，所述食品级饱和白油为240-800份，所述调控助剂为3-10份。

12、作为优选，所述调控助剂包括柔性增韧剂、流变调控助剂、抗渗油迁移剂、肤感调节剂、耐候稳定剂中的至少一种。

13、作为优选，所述步骤s2中，所述密炼共混的温度为140-180℃、时间为15-30min。

14、作为优选，所述步骤s3中，所述退火定型的温度为40-70℃，保温时间为30-60min，制得的所述柔性片材厚度为0.1-1mm；微糙化处理后，所述柔性片材表面的粗糙度为0.8-3.2μm。

15、本发明第二方面提供一种可上妆柔性机器人皮肤材料，其通过所述的制备方法制得。

16、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

17、本发明提供的可上妆柔性机器人皮肤材料的制备方法，包括如下步骤：s1、sebs基体极性接枝改性，以质量份计，将85～95份sebs基体、3-8份极性接枝单体、0.1-0.5份引发剂、0.3-1.2份抗氧助剂混合均匀后熔融反应，得到极性化改性sebs基料；s2、充油造粒，将极性化改性sebs基料与食品级饱和白油、调控助剂密炼共混，造粒处理后得到极性化柔性充油sebs基料颗粒；s3、成型处理，将极性化柔性充油sebs基料颗粒成型加工为柔性片材，退火定型后，即得可上妆柔性机器人皮肤材料。通过采用极性接枝单体对sebs基体进行极性接枝改性，通过共价键在sebs分子链上引入极性官能团，极性官能团进一步与彩妆颜料中的极性基团形成氢键和强极性相互作用，大幅提升了界面结合强度，从根本上解决了非极性sebs仅依赖微弱范德华力导致的妆容附着力弱、易脱落、边缘翘边及色彩晕染等技术问题，实现了仿生皮肤表面妆容的长效稳定。同时，该极性接枝改性步骤不破坏sebs基材的原有嵌段弹性结构，改性后，基材的邵氏硬度、拉伸伸长率、回弹率、耐弯折疲劳性均可保持与原始基材一致，制得的皮肤材料在覆盖机器人面部执行眨眼、张嘴等复杂动态表情上万次时，仍能实现无开裂、无妆容层脱落的效果，在单一皮肤材料上实现了仿生柔性与牢固可上妆性能的统一。充油造粒过程中通过添加调控助剂还可实现抑制白油析出、避免浮油脱妆的问题，该可上妆柔性机器人皮肤材料支持反复清洁与多次补妆循环使用，显著延长了仿生机器人的面部皮肤使用寿命，降低了机器人面部维护成本。