[发明专利]一种超高导电纳米碳母粒及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种超高导电纳米碳母粒及其制备方法和应用，其由聚碳酸酯30‑58.5份；导电纳米碳母粒40‑67份；抗氧剂1‑2份；高效分散剂0.5‑1份密炼、挤出造粒而成，所述导电纳米碳是由多壁碳纳米管、多孔石墨烯及偶联剂复配而成。本发明采用多壁碳纳米管与多孔石墨烯配合使用，其中具有空位的多孔石墨烯，由于空位的存在，多壁碳纳米管能嵌入其中，起到架桥连接作用，使整个体系更加连通，电性能更佳；再加入高效分散剂减少导电纳米碳的团聚，相对于导电材料直接双螺杆挤出，该方法减少团聚，使导电物料分布更均匀，导电网络更通畅，电性能更均一，从而大大降低材料的表面电阻率。

技术领域

本发明属于聚合物加工技术领域，具体涉及一种超高导电纳米碳母粒及其制备方法。

背景技术

导电塑料按照导电性能可分为：防静电体、导电体和高导电体；按制作方法可分为结构型导电塑料和复合型导电塑料；按用途可分为抗静电材料、导电材料和电磁波屏蔽材料。其中用途最广和使用量最大的是以碳系导电物质为添加剂，用传统塑料的方式进行混炼加工的碳系物填充导电塑料。

用于导电塑料的碳系填充物，包括导电炭黑、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯等，其中炉法导电炭黑和乙炔黑是最传统、也是国内应用最广的导电碳材料。随着我国国民经济及各行业的不断发展，导电炭黑的应用水平不断提高，导电炭黑的生产量每年也都在增加。但是为了达到所需要的导电效果，通常塑料中国产导电炭黑的填充量为15-30％，进口导电炭黑填充量为10％左右，但会导致塑料力学性能损失较大，而且生产加工过程污染很大、导电制品表面容易掉炭黑颗粒。

碳纳米管是一维材料，彼此间有很大的范德华力，易团聚而不易分散。于传统挤出加工设备上加工后，其导电性能低。石黑烯材料因奇异的物理结构，具有优异的力学、电学和热学特性。石墨烯是二维平面片层结构，受到外力挤压的时候，片层之间容易二次叠合，恢复石墨的本性，而丢失石墨烯的特性，这也导致石墨烯粉体很难和传统塑料加工兼容，不易通过双螺杆挤出机直接加工的方式来得到石墨烯填充导电塑料。多孔石墨稀是石墨稀的一种新型衍生物，是指在石墨烯的二维基面上具有纳米级孔道的碳材料。多孔石墨烯材料是在石墨烯的片层中通过化学气相沉积法、溶液法、水热法等物理或化学的方法制造一些具有纳米尺寸的孔洞，由此生产的石墨烯具备三维立体结构，与完美晶格的石墨烯相比，是具有空位的多孔石墨烯。由于孔洞的存在，从而产生很多特有的性质，如开放的能带间隙、坚韧的机械性能及超大的比表面积等，进而使多孔石墨烯在强化本征石墨烯光学、催化、传感和电化学储能性能等领域有着更为广泛的应用。

发明内容

针对以上现有技术的局限性，本发明的目的是提供一种超高导电纳米碳母粒及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种超高导电纳米碳母粒材料，其特征在于：其是由以下组分按重量份制备而成：

所述导电纳米碳是由多壁碳纳米管、多孔石墨烯及偶联剂复配而成。

进一步方案，所述聚碳酸酯的熔融指数在300℃/1.2kg条件下为5-30g/10min。

进一步方案，所述多壁碳纳米管、多孔石墨烯及偶联剂的质量比为1：2：0.5～1：4：2。

碳纳米管与多孔石墨烯复配可使导电网络更通畅，体系的导电性能更强；同时通过一定比例的偶联剂处理，可增加导电材料与基体材料的相容性。

进一步方案，所述多壁碳纳米管为工业级羧基化多壁碳纳米管，其纯度≥95％、直径为10-40nm；多孔石墨烯为水凝胶方法制备的三维石黑烯；偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的至少一种。

进一步方案，所述的抗氧剂由主抗氧剂和辅抗氧剂构成，其中主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，辅抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。