[发明专利]一种Ti3AlC2环氧树脂导电复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以导电陶瓷Ti₃AlC₂粉体为填充体、环氧树脂为基体的导电复合材料的制备方法，属于导电高分子复合材料制备技术领域。 

背景技术

近年来，复合型导电高分子材料凭借其特殊的性能受到了材料科学工作者的广泛重视。由于这类材料可在较大范围内根据使用需要调节材料的电学与力学性能，因此具有广阔的应用前景。 

随着电子、电器领域对导电高分子材料需求的增长，导电高分子材料的开发及应用也日益扩大。目前导电高分子材料在美、日、欧等国家的使用量正在逐年成倍的增加。以美国为例，其导电高分子材料的市场值在1987年仅为170万美元，而到了2000年的市场值就达到了900万美元。而在中国导电高分子材料各方面的开发和研究正在积极的展开，而且在电子、电器工业中，导电高分子材料的需求量也在逐年增加。随着科学技术的进步，特别是电子工业、信息技术的快速发展，对于具有一定导电性能的高分子材料的需求愈来愈迫切，世界各国无论是科学界还是产业界都在积极地对这一新兴功能材料进行研究和开发。 

在复合型导电聚合物材料中，导电填料是影响材料性能的关键因 素之一。现有的导电填料的存在着很大不足，如导电炭黑易团聚不易分散、金属系导电填料密度大易沉降分层等。这些不足在很大程度上制约了导电复合材料的性能及应用领域。结合研究现状及未来展望可以发现，开发新的、低成本、低密度、高导电性和力学性能的导电填料将有利于提高导电复合材料的性能并拓宽其应用领域。 

钛铝碳（Ti₃AlC₂）是一种具有纳米层状结构的三元碳化物，兼具陶瓷和金属的优异性能。Ti₃AlC₂（ρ_v=3.5×10^-5Ω·cm）的体电阻率远低于石墨(ρ_v=0.2～4×10^-3Ω·cm)，与炭黑(ρ_v=1.18×10^-5Ω·cm)及镍粉(ρv=1.18×10^-5Ω·cm)相当。在实际操作过程中Ti₃AlC₂填料在基体中的分散性比碳系导电填料好，和碳系导电填料相比可以在较低添加量获得高的导电性。Ti₃AlC₂粉末的电阻率比银粉、金粉、铜粉等高一个数量级左右，但Ti₃AlC₂填料价格远远低于金、银等贵金属，且Ti₃AlC₂填料具有比金属系导电填料低的密度、高的抗氧化性和耐磨性。因此以Ti₃AlC₂陶瓷粉体作为导电填料具有十分重要的科学研究意义和市场价值。 

本发明的目的在于以Ti₃AlC₂陶瓷粉体作为导电填料，以环氧树脂为基体，添加适量的稀释剂和固化剂，制备出综合性能优良的导电复合材料。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种钛铝碳颗粒增强环氧树脂基导电复合材料，该复合材料中Ti₃AlC₂颗粒增强相分布均匀，颗粒彼此接触形成导电通路，与基体之间结合紧密，缺陷少，具有良好 的导电性能和力学性能。 

为解决上述技术问题，本发明采用原料如下：钛铝碳0～50wt.%，相对于环氧树脂质量15%的乙二醇缩水甘油醚或5～20%的乙醇作为稀释剂，相对于环氧树脂质量50～90%的聚酰胺650固化剂或相对于环氧树脂质量85%的甲基四氢苯酐作为固化剂，并加入相当相于环氧树脂质量0.5%的DMP-30作为促进剂。 

本发明采用了共混法按上述配比制备Ti₃AlC₂环氧树脂导电复合材料，制备工艺流程如图1所示，该方法包括如下步骤： 

1)称量环氧树脂和稀释剂，将它们混合搅拌； 

2)步骤1)中的稀释剂采用非活性稀释乙醇或活性稀释剂乙二醇缩水甘油醚，其中乙醇的添加量为相对于环氧树脂质量的5～20%，乙二醇缩水甘油醚的添加量为相对于环氧树脂质量的15%； 

3)称量质量分数为0-50%的钛铝碳粉加入到上述混合均匀的环氧树脂中，再将它们机械搅拌1h混合均匀；