[发明专利]变温下体积电阻率稳定的聚合物导电复合材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于导电屏蔽材料领域，具体涉及一种变温下体积电阻率稳定的聚合物导电复合材料及制备方法。

背景技术

聚合物基导电复合材料具有成本低、加工性好等优点，在众多领域代替金属材料得到了非常广泛的应用。随着现代信息化的快速发展，对信息安全以及电器电信设备的稳定性运行提出了更高的要求，聚合物基导电复合材料在电磁屏蔽、电场屏蔽等领域等占据了不可替代的地位。

目前，聚合物基导电复合材料的制备主要是采用熔体共混或溶液共混方法，将导电填料粒子均匀分散在聚合物基体中。

如，Hua Deng等在“Effect of melting and crystallization on the conductive network in conductive polymer composites” (《Polymer》，2009，50（15），pp. 3747-3754)一文中以聚丙烯PP为复合材料基体，以炭黑CB和多壁碳纳米管MWNT为两种导电填料，以熔融共混法制备了PP/CB及PP/MWNT复合材料。分析了两种复合材料在熔融及结晶过程对导电复合材料导电网络的影响。结果发现以MWNT为导电填料的复合材料的导电网更为稳定，复合材料的电阻率在熔融与结晶过程中的体检电阻率变化较稳定。

又如Suh Joon Han等在“Agglomeration and percolation network behavior of semiconductive polymer composites with carbon nanotubes”（《Electrical Insulation (ISEI) 》, Conference Record of the 2010 IEEE International Symposium on Electrical Insulation，6-9 June 2010）一文中以乙烯-醋酸乙烯脂共聚物（EVA）为基体，以碳黑CB和多壁碳纳米管MWNT为两种导电填料，采用熔融共混法制备了含有两种导电填料的复合材料。通过不同温度下的电阻率测试发现，加入5%MWNT后的复合材料的电阻率在不同温度水平下都比只添加CB的复合材料要低。

目前国内使用的导电屏蔽复合材料，大多数无法满足在变温下的体积电阻率保持较稳定的水平。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的问题，而提供一种变温下体积电阻率稳定的聚合物导电复合材料及制备方法。

本发明所提供的变温下体积电阻率稳定的聚合物导电复合材料由添加第二组分导电填料的炭黑聚合物基导电复合材料组成，该导电复合材料具有较低的体积电阻率且导电复合材料的体积电阻率在变温下保持较稳定的水平，聚合物导电复合材料在变温过程中的PTC效应大大降低；该材料的各成分按重量百分比为：

聚合物基体   50~70%，

导电填料   20-50%，

第二组分导电填料1-10%；

其中，所述聚合物基体为聚乙烯PE、聚丙烯PP或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物EEA； 

所述导电填料为碳黑CB；   

所述第二组分导电填料为一维导电填料多壁碳纳米管MWNT或碳纳米纤维CNF或二维导电填料石墨烯微片GNP。

进一步，本发明的另一目的是提供上述变温下体积电阻率稳定的聚合物导电复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将第二组分导电填料与二甲苯按1:20-30混合，于常温下搅拌并超声分散25-35min，得到悬浊液；

2）将第二组分导电填料与聚合物基体的质量比为1:5-10的比例加入到步骤1制备得到的悬浊液中，并升温至65-75℃，冷凝回流搅拌25-35min，得到导电填料-聚合物的二甲苯溶液；

3）向步骤2制备得到导电填料-聚合物的二甲苯溶液中加入无水乙醇，无水乙醇与所述溶液的体积比为2:1-1:2，絮凝后过滤，将过滤产物在80-100℃下减压烘干22-26h后切粒，得到预混物；

4）取一定量的步骤3制备得到的预混物在密炼机中混合28-32min，之后加入导电填料，混合7-9min；

5）将混合均匀的混合物与质量分数为1-3%的过氧化交联剂在双辊开炼机中90-110℃混合5-7min;

6）将添加交联剂后的混合物切粒后加入磨具中，在平板硫化机中178-184℃，19-21MPa下热压交联11-13min,得到聚合物基导电复合材料。