[发明专利]一种利用导电填料协同作用制备导电复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导电性复合材料的制备方法，特别涉及一种利用碳纳米管和导电性碳素填料间的协同作用制备导电复合材料的方法，属于高分子材料制备技术领域。

背景技术

随着电子行业和信息技术的发展，对高分子材料性能的要求越来越高。除了要求高分子材料本身所具有的性质外，在某些情况下还要求材料具有一定的电性能，以满足作为导电材料、抗静电材料、电磁屏蔽材料、面状发热体材料等方面的需要。至今为止，人们通常采用碳黑、石墨、碳纤维，碳纳米管等碳素材料作为导电填料来制备各种导电性复合材料。使用传统的导电填料如碳黑，石墨等制备导电复合材料，具有价格低廉，原料来源广泛等显著优点。但是使用传统的导电填料的缺点就是导电填料的填充量大，影响材料的力学性能。而近年来伴随着纳米科学与技术的进步，碳纳米管因其本身所具有的优良电性能，且随其工业化制备技术的实现，将碳纳米管作为新兴碳素材料制备各种导电性复合材料的技术已经越来越引起人们的重视。与传统的导电填料炭黑或者金属粉等相比，使用碳纳米管作为导电填料，具有添加量少，耐酸碱性好、材料力学性能好等显著的优点，但在实际工业生产中，碳纳米管因其量产规模小、成本高昂而成为限制其广泛应用的最主要因素。因此，如何在满足导电性复合材料电性能要求的前提下，优化导电填料的之间用量，提高其利用效率，发挥导电填料之间的协同作用，起到既可以满足电性能的要求同时又不损失力学性能的作用，在工业上具有重要的价值和意义。

目前人们制备填充型导电复合材料的制备过程中，其主要就是主要集中于如何降低导电填料的用量。普遍采取的方法是尽可能地提高导电填料在聚合物基体中的分散程度。如在导电性复合材料制备过程中采用表面修饰的方法、采用分散性好的溶剂对碳纳米管进行分散混合的方法、或采用的原位聚合、溶液复合的方法等等，都基于这样的技术基础。这些方法虽然在一定的程度上可以降低导电填料的使用量，但都在不同的程度上存在着操作步骤复杂、耗费大量溶剂、不适用于大规模工业生产等缺点和一定的局限性。

发明内容

本发明的目的是在目前工业上普遍采用的聚合物/碳素填料型导电复合材料制备技术的基础上，提出一种利用碳纳米管和导电性碳素填料间协同作用制备导电复合材料的方法。使其在满足导电复合材料电性能要求的前提下，优化导电填料之间的用量，提高其利用效率，发挥导电填料之间的协同作用，起到既可以满足电性能的要求同时又不损失力学性能的作用，同时降低导电复合材料的制备成本。

本发明的技术方案如下：

一种利用导电填料协同作用制备导电复合材料的方法，其特征在于该方法用如下的步骤进行：将84～97.9％的聚合物，0.1～1％的碳纳米管，2～15％的导电性碳素填料混合后，经高分子材料加工设备熔融混炼，造粒而成。

本发明所述的聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚丙烯腈、聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、间规聚苯乙烯、均聚聚甲醛、共聚聚甲醛、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚偏氯乙烯、聚碳酸酯、聚苯醚、改性聚苯醚、聚苯硫醚、聚砜、聚醚酮、聚四氟乙烯、聚三氟乙烯、尼龙4、尼龙6、尼龙11、尼龙12、尼龙46、尼龙66，尼龙610，尼龙1010、尼龙1111或尼龙1212。

本发明所述的碳纳米管采用单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管，这些碳纳米管既可单独使用，也可以相互配合使用。

本发明所述的导电性碳素填料采用碳黑类、石墨类或碳纤维类物质，这些导电性碳素填料可以单独使用，也可以相互配合使用。所述的碳黑类选自天然气槽黑、混气槽黑、高耐磨炉黑、通用炉黑、乙炔碳黑、石墨碳黑、半补强碳黑、热裂法碳黑或超导碳黑；所述的石墨类选自天然石墨、人造石墨、膨胀石墨或剥离型石墨；所述的碳纤维类选自聚丙烯腈基碳纤维、纤维素基碳纤维、沥青基碳纤维或酚醛基碳纤维。

本发明所述的高分子材料加工设备采用单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、密炼机、双滚或多滚压延机。

本发明具有以下优点及突出性效果：