一種導電高分子復合材料及其制備方法技術

本發明專利技術提供了一種導電高分子復合材料及其制備方法，該導電高分子復合材料包括100重量份的基體與0.01～1.5重量份的導電納米填料，所述基體為具有雙連續結構的不相容聚合物共混體系，所述導電納米填料的長徑比≥100。與現有技術中炭黑、聚乙烯與聚對苯二甲酸乙二醇酯制備導電纖維化高分子復合材料相比，首先，本發明專利技術采用的導電納米填料的長徑比較大，添加少量即可使絕緣的聚合物導電，從而降低導電高分子復合材料的導電逾滲閾值；其次，雙連續結構的基體及導電高分子納米填料分布在具有雙連續結構的不相容聚合物共混體系兩相界面處，使復合材料的導電逾滲閾值降低；最后，本發明專利技術制備方法簡單，安全環保。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于高分子材料
，尤其涉及。
技術介紹
導電高分子復合材料是以結構型高分子材料為基體(連續相)，與各種導電性物質(如碳系、金屬、金屬氧化物、結構型導電高分子等)，通過分散復合、層積復合、表面復合或梯度復合等方法構成的具·有導電能力的材料。自20世紀80年代以來，導電高分子復合材料逐漸成為高分子科學領域中的一個熱門研究方向，并且其也廣泛應用于抗靜電材料、電磁波屏蔽材料、吸波材料、溫度和電流控制材料、傳感器、能源材料等領域。在導電高分子復合材料中，其導電率在一定導電填料濃度范圍內的變化是不連續的，在某一濃度下電導率會發生突變，表明此時導電填料在聚合物基體中的分散狀態發生了突變；當導電填料濃度達到一定值時，在聚合物基體中的導電填料能形成連續的導電網絡鏈，導電填料的導電逾滲網絡也因此形成，此時導電填料粒子的臨界濃度被稱為該導電填料填充聚合物基體的逾滲閾值。一般地，逾滲閾值的大小不僅依賴于導電填料本身的性質和聚合物基體的類型，而且依賴于導電填料在聚合物基體中的分散情況，還與導電填料與聚合物基體最終形成的相形態有關。目前，可供選擇的高分子材料基體幾乎可以涵蓋所有聚合物材料，其中以熱塑性樹脂為主。在目前的研究與應用中，不同導電填料在聚合物基體中的逾滲行為以及如何降低導電填料的逾滲閾值是研究者關注的內容，因為體系逾滲閾值的增加意味著要達到同等級的導電性能需填充更多的導電填料，這可能增加材料的加工困難，力學性能也會受到相應的影響，同時也會增加材料的造價。近年來，人們對降低導電高分子復合材料的逾滲閾值進行了廣泛的研究。其中一種方法是將導電納米填料添加到兩種聚合物為基體的共混體系中，得到的共混體系中，聚合物形成雙連續相的相態，而導電填料可以選擇分布在雙連續相中的某一相或者兩相的界面處，由于所選擇的相區或者界面本身在共混體系中已實現了逾滲行為，因此填料只需在該相或者界面處實現逾滲后，整個材料就達到了導電逾滲，該現象稱為雙逾滲現象。公開號為CN 102061028A的中國專利公開了一種低逾滲值導電高分子復合材料的制備方法，該方法先將炭黑(CB)與聚乙烯(PE)混合，然后將CB/PE混合物與聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)通過擠出、熱拉伸、淬冷等技術進行加工，最后造粒模壓成型制得導電纖維化高分子復合材料，其導電逾滲閾值降低至3.8vol%，但是所需CB較多，導致材料的力學性能下降，成本較高，并且所使用的加工工藝也較復雜。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術要解決的技術問題在于提供，該方法制備的導電高分子復合材料導電填料含量較少且具有較低的逾滲閾值。本專利技術提供了一種導電高分子復合材料，包括:基體100重量份；導電納米填料0.01 1.5重量份；所述基體為具有雙連續結構的不相容聚合物共混體系；所述導電納米填料的長徑比彡100。優選的，所述不相容聚合物共混體系選自聚乳酸/聚己內酯體系、聚丙烯/非晶尼龍體系、尼龍6/乙烯-丙烯酸甲酯共聚物體系、尼龍12/乙烯-丙烯酸甲酯共聚物體系和尼龍6/聚苯乙烯體系中的一種。優選的，所述導電納米填料選自碳納米管、石墨烯和碳纖維中的一種。優選的，所述不相容聚合物共混體系中兩種聚合物的質量比為(40:60) (60:40)。 本專利技術還提供了一種導電高分子復合材料的制備方法，包括以下步驟:A)將不相容聚合物共混體系中與導電納米填料親和性較差的聚合物與導電納米填料加熱共混，得到預混物；B)將所述預混物與不相容聚合物共混體系中與導電納米填料親和性較好的聚合物加熱共混，兩種聚合物形成雙連續結構，得到導電高分子復合材料；所述不相容聚合物共混體系為100重量份，所述導電納米填料為0.01 1.5重量份，所述導電納米填料的長徑比> 100。優選的，所述步驟A中共混的溫度為170 218°C，時間為3 7min。優選的，所述步驟A中共混的轉速為100 160r/min。優選的，所述步驟B中共混的溫度為170 218°C，時間為3 6min。優選的，所述步驟B中共混的轉速為30 80r/min。優選的，所述不相容聚合物共混體系中兩種聚合物的質量比為(40:60) (60:40)。本專利技術提供了，該導電高分子復合材料包括100重量份的基體與0.01 1.5重量份的導電納米填料，所述基體為具有雙連續結構的不相容聚合物共混體系，所述導電納米填料的長徑比> 100。與現有技術中炭黑、聚乙烯與聚對苯二甲酸乙二醇酯制備導電纖維化高分子復合材料相比，首先，本專利技術采用的導電納米填料的長徑比較大，添加少量即可使絕緣的聚合物導電，從而降低導電高分子復合材料的導電逾滲閾值；其次，本專利技術導電高分子復合材料的基體為雙連續結構的不相容聚合物共混體系，雙連續結構可進一步使復合材料的導電逾滲閾值降低；再次，導電高分子納米填料分布在具有雙連續結構的不相容聚合物共混體系兩相界面處，再進一步使復合材料的導電逾滲閾值降低；最后，本專利技術制備方法簡單，安全環保。實驗結果表明，本專利技術制備得到的導電高分子復合材料的逾滲閾值可低至0.025wt%o附圖說明圖1為本專利技術制備過程中導電納米填料遷移的示意圖；圖2為本專利技術實施例1中制備的導電高分子復合材料的透射電鏡照片；圖3為本專利技術實施例1中制備的導電高分子復合材料的透射電鏡照片；圖4為本專利技術實施例1中制備的導電高分子復合材料的透射電鏡照片；圖5為本專利技術實施例1 9與對比例I中得到的導電高分子復合材料電導率的曲線圖；圖6為本專利技術實施例10 15與對比例2中得到的導電高分子復合材料電導率的曲線圖。具體實施例方式本專利技術提供了一種導電高分子復合材料，包括100重量份的基體，0.01 1.5重量份的導電納米填料，優選為0.025 0.75重量份，所述基體為具有雙連續結構的不相容聚合物共混體系,所述導電納米填料的長徑比> 100。其中，所述不相容聚合物共混體系為本領域技術人員熟知的不相容共混體系，并無特殊的限制。本專利技術中所述不相容聚合物共混體系優選為聚乳酸/聚己內酯體系、聚丙烯/非晶尼龍體系、尼龍6/乙烯-丙烯酸甲酯共聚物體系、尼龍12/乙烯-丙烯酸甲酯共聚物體系和尼龍6/聚苯乙烯等體系中的一種，更優選為聚乳酸/聚己內酯體系或聚丙烯/非晶尼龍體系。所述不相容聚合物共混體系中兩種聚合物的質量比為本領域技術人員熟知的兩者可形成雙連續結構即可，并無特殊的限制。本專利技術中所述不相容聚合物共混體系中兩種聚合物的質量比優選為(40:60) (60:40)，更優選為(45:55) (55:45)。按照本專利技術，所述導電納米填料可選擇性分散在具有雙連續結構的不相容聚合物共混體系中的某一相或者兩相的界面處，并無特殊的限制，優選為分散在兩相的界面處。在具有雙連續結構的不相容聚合物共混體系中，當導電納米填料選擇性分散在某一相或者兩相界面處時，導電納米填料的含量只需在該相中或者界面處形成導電通路就可使高分子復合材料導電，從而使高分子復合材料的導電逾滲閾值降低。按照本專利技術，所述導電納米填料的長徑比> 100，優選為碳納米管、石墨烯和碳纖維中的一種，更優選為碳納米管。本專利技術采用的導電納米填料的長徑比較大，添加少量即可使絕緣的聚合物導電，從而降低導電高分子復合材料的導電逾滲閾值，同時由于導電納米填料的添加量較少，使其對高分子復合材料本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種導電高分子復合材料，其特征在于，包括：基體??????????100重量份；導電納米填料??0.01～1.5重量份；所述基體為具有雙連續結構的不相容聚合物共混體系；所述導電納米填料的長徑比≥100。

【技術特征摘要】
1.一種導電高分子復合材料，其特征在于，包括: 基體100重量份； 導電納米填料0.01 1.5重量份； 所述基體為具有雙連續結構的不相容聚合物共混體系； 所述導電納米填料的長徑比> 100。2.根據權利要求1所述的導電高分子復合材料，其特征在于，所述導電納米填料位于具有雙連續結構的不相容聚合物共混體系的兩相界面處。3.根據權利要求1所述的導電高分子復合材料，其特征在于，所述不相容聚合物共混體系選自聚乳酸/聚己內酯體系、聚丙烯/非晶尼龍體系、尼龍6/乙烯-丙烯酸甲酯共聚物體系、尼龍12/乙 烯-丙烯酸甲酯共聚物體系和尼龍6/聚苯乙烯體系中的一種。4.根據權利要求1所述的導電高分子復合材料，其特征在于，所述導電納米填料選自碳納米管、石墨烯和碳纖維中的一種。5.根據權利要求1所述的導電高分子復合材料，其特征在于，所述不相容聚合物共混體系中兩種聚合物的質量比為(40:60) (60:40)。6.一種導電高...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱雨田，黃金瑞，姜偉，毛萃，
申請(專利權)人：中國科學院長春應用化學研究所，
類型：發明
國別省市：吉林;22