專(zhuān)利名稱(chēng)：一種導(dǎo)電高分子復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種導(dǎo)電高分子復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
導(dǎo)電高分子復(fù)合材料是以結(jié)構(gòu)型高分子材料為基體(連續(xù)相)，與各種導(dǎo)電性物質(zhì)(如碳系、金屬、金屬氧化物、結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子等)，通過(guò)分散復(fù)合、層積復(fù)合、表面復(fù)合或梯度復(fù)合等方法構(gòu)成的具·有導(dǎo)電能力的材料。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，導(dǎo)電高分子復(fù)合材料逐漸成為高分子科學(xué)領(lǐng)域中的一個(gè)熱門(mén)研究方向，并且其也廣泛應(yīng)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(lǐng)域。在導(dǎo)電高分子復(fù)合材料中，其導(dǎo)電率在一定導(dǎo)電填料濃度范圍內(nèi)的變化是不連續(xù)的，在某一濃度下電導(dǎo)率會(huì)發(fā)生突變，表明此時(shí)導(dǎo)電填料在聚合物基體中的分散狀態(tài)發(fā)生了突變；當(dāng)導(dǎo)電填料濃度達(dá)到一定值時(shí)，在聚合物基體中的導(dǎo)電填料能形成連續(xù)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)鏈，導(dǎo)電填料的導(dǎo)電逾滲網(wǎng)絡(luò)也因此形成，此時(shí)導(dǎo)電填料粒子的臨界濃度被稱(chēng)為該導(dǎo)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(lài)于導(dǎo)電填料本身的性質(zhì)和聚合物基體的類(lèi)型，而且依賴(lài)于導(dǎo)電填料在聚合物基體中的分散情況，還與導(dǎo)電填料與聚合物基體最終形成的相形態(tài)有關(guān)。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(shù)脂為主。在目前的研究與應(yīng)用中，不同導(dǎo)電填料在聚合物基體中的逾滲行為以及如何降低導(dǎo)電填料的逾滲閾值是研究者關(guān)注的內(nèi)容，因?yàn)轶w系逾滲閾值的增加意味著要達(dá)到同等級(jí)的導(dǎo)電性能需填充更多的導(dǎo)電填料，這可能增加材料的加工困難，力學(xué)性能也會(huì)受到相應(yīng)的影響，同時(shí)也會(huì)增加材料的造價(jià)。近年來(lái)，人們對(duì)降低導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的逾滲閾值進(jìn)行了廣泛的研究。其中一種方法是將導(dǎo)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(xù)相的相態(tài)，而導(dǎo)電填料可以選擇分布在雙連續(xù)相中的某一相或者兩相的界面處，由于所選擇的相區(qū)或者界面本身在共混體系中已實(shí)現(xiàn)了逾滲行為，因此填料只需在該相或者界面處實(shí)現(xiàn)逾滲后，整個(gè)材料就達(dá)到了導(dǎo)電逾滲，該現(xiàn)象稱(chēng)為雙逾滲現(xiàn)象。公開(kāi)號(hào)為CN 102061028A的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種低逾滲值導(dǎo)電高分子復(fù)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(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)通過(guò)擠出、熱拉伸、淬冷等技術(shù)進(jìn)行加工，最后造粒模壓成型制得導(dǎo)電纖維化高分子復(fù)合材料，其導(dǎo)電逾滲閾值降低至3.8vol%，但是所需CB較多，導(dǎo)致材料的力學(xué)性能下降，成本較高，并且所使用的加工工藝也較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種導(dǎo)電高分子復(fù)合材料及其制備方法，該方法制備的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料導(dǎo)電填料含量較少且具有較低的逾滲閾值。
本發(fā)明提供了一種導(dǎo)電高分子復(fù)合材料，包括:基體100重量份；導(dǎo)電納米填料0.01 1.5重量份；所述基體為具有雙連續(xù)結(jié)構(gòu)的不相容聚合物共混體系；所述導(dǎo)電納米填料的長(zhǎng)徑比彡100。優(yōu)選的，所述不相容聚合物共混體系選自聚乳酸/聚己內(nèi)酯體系、聚丙烯/非晶尼龍?bào)w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(yōu)選的，所述導(dǎo)電納米填料選自碳納米管、石墨烯和碳纖維中的一種。優(yōu)選的，所述不相容聚合物共混體系中兩種聚合物的質(zhì)量比為(40:60) (60:40)。 本發(fā)明還提供了一種導(dǎo)電高分子復(fù)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(dǎo)電納米填料親和性較差的聚合物與導(dǎo)電納米填料加熱共混，得到預(yù)混物；B)將所述預(yù)混物與不相容聚合物共混體系中與導(dǎo)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(xù)結(jié)構(gòu)，得到導(dǎo)電高分子復(fù)合材料；所述不相容聚合物共混體系為100重量份，所述導(dǎo)電納米填料為0.01 1.5重量份，所述導(dǎo)電納米填料的長(zhǎng)徑比> 100。優(yōu)選的，所述步驟A中共混的溫度為170 218°C，時(shí)間為3 7min。優(yōu)選的，所述步驟A中共混的轉(zhuǎn)速為100 160r/min。優(yōu)選的，所述步驟B中共混的溫度為170 218°C，時(shí)間為3 6min。優(yōu)選的，所述步驟B中共混的轉(zhuǎn)速為30 80r/min。優(yōu)選的，所述不相容聚合物共混體系中兩種聚合物的質(zhì)量比為(40:60) (60:40)。本發(fā)明提供了一種導(dǎo)電高分子復(fù)合材料及其制備方法，該導(dǎo)電高分子復(fù)合材料包括100重量份的基體與0.01 1.5重量份的導(dǎo)電納米填料，所述基體為具有雙連續(xù)結(jié)構(gòu)的不相容聚合物共混體系，所述導(dǎo)電納米填料的長(zhǎng)徑比> 100。與現(xiàn)有技術(shù)中炭黑、聚乙烯與聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯制備導(dǎo)電纖維化高分子復(fù)合材料相比，首先，本發(fā)明采用的導(dǎo)電納米填料的長(zhǎng)徑比較大，添加少量即可使絕緣的聚合物導(dǎo)電，從而降低導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的導(dǎo)電逾滲閾值；其次，本發(fā)明導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的基體為雙連續(xù)結(jié)構(gòu)的不相容聚合物共混體系，雙連續(xù)結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步使復(fù)合材料的導(dǎo)電逾滲閾值降低；再次，導(dǎo)電高分子納米填料分布在具有雙連續(xù)結(jié)構(gòu)的不相容聚合物共混體系兩相界面處，再進(jìn)一步使復(fù)合材料的導(dǎo)電逾滲閾值降低；最后，本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，安全環(huán)保。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明制備得到的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的逾滲閾值可低至
0.025wt%o


圖1為本發(fā)明制備過(guò)程中導(dǎo)電納米填料遷移的示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中制備的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的透射電鏡照片；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中制備的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的透射電鏡照片；圖4為本發(fā)明實(shí)施例1中制備的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的透射電鏡照片；圖5為本發(fā)明實(shí)施例1 9與對(duì)比例I中得到的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料電導(dǎo)率的曲線(xiàn)圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例10 15與對(duì)比例2中得到的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料電導(dǎo)率的曲線(xiàn)圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種導(dǎo)電高分子復(fù)合材料，包括100重量份的基體，0.01 1.5重量份的導(dǎo)電納米填料，優(yōu)選為0.025 0.75重量份，所述基體為具有雙連續(xù)結(jié)構(gòu)的不相容聚合物共混體系,所述導(dǎo)電納米填料的長(zhǎng)徑比> 100。其中，所述不相容聚合物共混體系為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的不相容共混體系，并無(wú)特殊的限制。本發(fā)明中所述不相容聚合物共混體系優(yōu)選為聚乳酸/聚己內(nèi)酯體系、聚丙烯/非晶尼龍?bào)w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(yōu)選為聚乳酸/聚己內(nèi)酯體系或聚丙烯/非晶尼龍?bào)w系。所述不相容聚合物共混體系中兩種聚合物的質(zhì)量比為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的兩者可形成雙連續(xù)結(jié)構(gòu)即可，并無(wú)特殊的限制。本發(fā)明中所述不相容聚合物共混體系中兩種聚合物的質(zhì)量比優(yōu)選為(40:60) (60:40)，更優(yōu)選為(45:55) (55:45)。按照本發(fā)明，所述導(dǎo)電納米填料可選擇性分散在具有雙連續(xù)結(jié)構(gòu)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(wú)特殊的限制，優(yōu)選為分散在兩相的界面處。在具有雙連續(xù)結(jié)構(gòu)的不相容聚合物共混體系中，當(dāng)導(dǎo)電納米填料選擇性分散在某一相或者兩相界面處時(shí)，導(dǎo)電納米填料的含量只需在該相中或者界面處形成導(dǎo)電通路就可使高分子復(fù)合材料導(dǎo)電，從而使高分子復(fù)合材料的導(dǎo)電逾滲閾值降低。按照本發(fā)明，所述導(dǎo)電納米填料的長(zhǎng)徑比> 100，優(yōu)選為碳納米管、石墨烯和碳纖維中的一種，更優(yōu)選為碳納米管。本發(fā)明采用的導(dǎo)電納米填料的長(zhǎng)徑比較大，添加少量即可使絕緣的聚合物導(dǎo)電，從而降低導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的導(dǎo)電逾滲閾值，同時(shí)由于導(dǎo)電納米填料的添加量較少，使其對(duì)高分子復(fù)合材料的力學(xué)性能影響較小。本發(fā)明還提供了一種導(dǎo)電高分子復(fù)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(dǎo)電納米填料親和性較差的聚合物與導(dǎo)電納米填料加熱共混，得到預(yù)混物；B)將所述預(yù)混物與不相容聚合物共混體系中與導(dǎo)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(xù)結(jié)構(gòu)，得到導(dǎo)電高分子復(fù)合材料；所述不相容聚合物共混體系為100重量份，所述導(dǎo)電納米填料為0.01 1.5重量份，所述導(dǎo)電納米填料的長(zhǎng)徑比≥100。其中，所述不相容聚合物共混體系與所述導(dǎo)電納米填料同上所述相同，在此不再贅述。所述步驟A中共混的溫度為170 218°C，優(yōu)選為170 190°C，共混的時(shí)間為3 7min,優(yōu)選為4 6min。
所述步驟A中共混的轉(zhuǎn)速為100 160r/min，優(yōu)選為110 140r/min。所述步驟B中共混的溫度為170 218°C，優(yōu)選為170 190°C，共混的時(shí)間為3 6min,優(yōu)選為3 5min。所述步驟B中共混的轉(zhuǎn)速為30 80r/min，優(yōu)選為40 70r/min。所述步驟A與步驟B中共混的方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的共混方法，并無(wú)特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選在密煉機(jī)中進(jìn)行共混。本發(fā)明中通過(guò)控制共混的條件參數(shù)，使導(dǎo)電納米填料在具有雙連續(xù)結(jié)構(gòu)的不相容聚合物共混體系中遷移，其具體過(guò)程示意圖如圖1所示，首先，將導(dǎo)電納米填料通過(guò)共混分散在與納米填料親和性較差的聚合物中，形成預(yù)混物b，然后再與導(dǎo)電納米填料親和性較好的聚合物a共混，由于共混體系中兩種聚合物與導(dǎo)電納米填料的親和性差異，導(dǎo)致這兩種聚合物與導(dǎo)電納米填料的界面能存在較大的差異，其中親和性較差的聚合物與導(dǎo)電納米填料的界面能大于親和性較好的聚合物與導(dǎo)電納米填料之間的界面能，為了使共混體系達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，導(dǎo)電納米填料會(huì)由親和性較差的一相向親和性較好的一相遷移，如圖1中c、d與e所示，在特定的共混時(shí)間，大部分導(dǎo)電納米填料遷移至兩相的界面，停止共混，將其在室溫中冷卻，即可得到導(dǎo)電高分子復(fù)合材料d。通過(guò)控制共混的條件參數(shù)使導(dǎo)電納米填料分散在不相容聚合物共混體系中的某一相或者兩相界面處，可降低材料的導(dǎo)電逾滲閾值，與對(duì)導(dǎo)電納米填料進(jìn)行修飾改性使其分散在共混體系兩相界面處相比，共混工藝簡(jiǎn)單，成本低，安全環(huán)保，并且也不會(huì)損失導(dǎo)電納米填料的導(dǎo)電性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表面，本發(fā)明制備得到的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的逾滲閾值可低至
0.025wt%o為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的一種導(dǎo)電高分子復(fù)合材料及其制備方法進(jìn)行詳細(xì)描述。以下實(shí)施例中所用的試劑均為市售。實(shí)施例11.1將0.01重量份的碳納米管與50重量份的聚乳酸在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C，轉(zhuǎn)速為120r/min，共混時(shí)間為5min，得到預(yù)混物。1.2將50重量份的聚己內(nèi)酯與1.1中得到的預(yù)混物在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C,轉(zhuǎn)速為50r/min,共混時(shí)間為4min,得到導(dǎo)電高分子復(fù)合材料。利用透射電鏡對(duì)1.2中得到的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試，得到不同放大比例的透射電鏡照片，如圖2 4所示，其中圖3為圖2的局部放大圖，圖4為圖3的局部放大圖。利用寬頻介電阻抗譜儀(Conc印t80)對(duì)1.2中得到的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試，得到其電導(dǎo)率(取頻率為0.1Hz的時(shí)候的電導(dǎo)率)見(jiàn)表I。實(shí)施例22.1將0.02重量份的碳納米管與50重量份的聚乳酸在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C，轉(zhuǎn)速為120r/min，共混時(shí)間為5min，得到預(yù)混物。

2.2將50重量份的聚己內(nèi)酯與2.1中得到的預(yù)混物在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C,轉(zhuǎn)速為50r/min,共混時(shí)間為4min,得到導(dǎo)電高分子復(fù)合材料。
利用寬頻介電阻抗譜儀(Cone印t80)對(duì)2.2中得到的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試，得到其電導(dǎo)率(取頻率為0.1Hz的時(shí)候的電導(dǎo)率)見(jiàn)表I。實(shí)施例33.1將0.025重量份的碳納米管與50重量份的聚乳酸在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C，轉(zhuǎn)速為120r/min，共混時(shí)間為5min，得到預(yù)混物。3.2將50重量份的聚己內(nèi)酯與3.1中得到的預(yù)混物在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C,轉(zhuǎn)速為50r/min,共混時(shí)間為4min,得到導(dǎo)電高分子復(fù)合材料。利用寬頻介電阻抗譜儀(Conc印t80)對(duì)3.2中得到的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試，得到其電導(dǎo)率(取頻率為0.1Hz的時(shí)候的電導(dǎo)率)見(jiàn)表I。實(shí)施例44.1將0.15重量份的碳納米管與50重量份的聚乳酸在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C，轉(zhuǎn)速為120r/min，共混時(shí)間為5min，得到預(yù)混物。4.2將50重量份的聚己內(nèi)酯與4.1中得到的預(yù)混物在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C,轉(zhuǎn)速為50r/min,共混時(shí)間為4min,得到導(dǎo)電高分子復(fù)合材料。利用寬頻介電阻抗譜儀(Conc印t80)對(duì)4.2中得到的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試，得到其電導(dǎo)率(取頻率為0.1Hz的時(shí)候的電導(dǎo)率)見(jiàn)表I。

實(shí)施例55.1將0.25重量份的碳納米管與50重量份的聚乳酸在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C，轉(zhuǎn)速為120r/min，共混時(shí)間為5min，得到預(yù)混物。5.2將50重量份的聚己內(nèi)酯與5.1中得到的預(yù)混物在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C,轉(zhuǎn)速為50r/min,共混時(shí)間為4min,得到導(dǎo)電高分子復(fù)合材料。利用寬頻介電阻抗譜儀(Conc印t80)對(duì)5.2中得到的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試，得到其電導(dǎo)率(取頻率為0.1Hz的時(shí)候的電導(dǎo)率)見(jiàn)表I。實(shí)施例66.1將0.5重量份的碳納米管與50重量份的聚乳酸在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C，轉(zhuǎn)速為120r/min，共混時(shí)間為5min，得到預(yù)混物。6.2將50重量份的聚己內(nèi)酯與6.1中得到的預(yù)混物在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C,轉(zhuǎn)速為50r/min,共混時(shí)間為4min,得到導(dǎo)電高分子復(fù)合材料。利用寬頻介電阻抗譜儀(Conc印t80)對(duì)6.2中得到的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試，得到其電導(dǎo)率(取頻率為0.1Hz的時(shí)候的電導(dǎo)率)見(jiàn)表I。實(shí)施例77.1將0.75重量份的碳納米管與50重量份的聚乳酸在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C，轉(zhuǎn)速為120r/min，共混時(shí)間為5min，得到預(yù)混物。7.2將50重量份的聚己內(nèi)酯與7.1中得到的預(yù)混物在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C,轉(zhuǎn)速為50r/min,共混時(shí)間為4min,得到導(dǎo)電高分子復(fù)合材料。利用寬頻介電阻抗譜儀(Conc印t80)對(duì)7.2中得到的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試，得到其電導(dǎo)率(取頻率為0.1Hz的時(shí)候的電導(dǎo)率)見(jiàn)表I。實(shí)施例88.1將I重量份的碳納米管與50重量份的聚乳酸在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C，轉(zhuǎn)速為120r/min，共混時(shí)間為5min，得到預(yù)混物。8.2將50重量份的聚己內(nèi)酯與8.1中得到的預(yù)混物在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C,轉(zhuǎn)速為50r/min,共混時(shí)間為4min,得到導(dǎo)電高分子復(fù)合材料。利用寬頻介電阻抗譜儀(Conc印t80)對(duì)8.2中得到的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試，得到其電導(dǎo)率(取頻率為0.1Hz的時(shí)候的電導(dǎo)率)見(jiàn)表I。實(shí)施例99.1將1.5重量份的碳納米管與50重量份的聚乳酸在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C，轉(zhuǎn)速為120r/min，共混時(shí)間為5min，得到預(yù)混物。9.2將50重量份的聚己內(nèi)酯與9.1中得到的預(yù)混物在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C,轉(zhuǎn)速為50r/min,共混時(shí)間為4min,得到導(dǎo)電高分子復(fù)合材料。利用寬頻介電阻抗譜儀(Conc印t80)對(duì)9.2中得到的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試，得到其電導(dǎo)率(取頻率為0.1Hz的時(shí)候的電導(dǎo)率)見(jiàn)表I。實(shí)施例1010.1將0.05重量份的碳納米管與50重量份的聚丙烯在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C，轉(zhuǎn)速為120r/min，共混時(shí)間為5min，得到預(yù)混物。10.2將50重量份的非晶尼龍與10.1中得到的預(yù)混物在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C,轉(zhuǎn)速為50r/min,共混時(shí)間為4min,得到導(dǎo)電高分子復(fù)合材料。利用寬頻介電阻抗譜儀(Conc印t80)對(duì)10.2中得到的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試，得到其電導(dǎo)率(取頻率為0.1Hz的時(shí)候的電導(dǎo)率)見(jiàn)表2。實(shí)施例1111.1將0.1重量份的碳納米管與50重量份的聚丙烯在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C，轉(zhuǎn)速為120r/min，共混時(shí)間為5min，得到預(yù)混物。11.2將50重量份的非晶尼龍與11.1中得到的預(yù)混物在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C,轉(zhuǎn)速為50r/min,共混時(shí)間為4min,得到導(dǎo)電高分子復(fù)合材料。利用寬頻介電阻抗譜儀(Conc印t80)對(duì)11.2中得到的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試，得到其電導(dǎo)率(取頻率為0.1Hz的時(shí)候的電導(dǎo)率)見(jiàn)表2。實(shí)施例1212.1將0.2重量份的碳納米管與50重量份的聚丙烯在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C，轉(zhuǎn)速為120r/min，共混時(shí)間為5min，得到預(yù)混物。12.2將50重量份的非晶尼龍與12.1中得到的預(yù)混物在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C,轉(zhuǎn)速為50r/min,共混時(shí)間為4min,得到導(dǎo)電高分子復(fù)合材料。利用寬頻介電阻抗譜儀(Conc印t80)對(duì)12.2中得到的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試，得到其電導(dǎo)率(取頻率為0.1Hz的時(shí)候的電導(dǎo)率)見(jiàn)表2。實(shí)施例1313.1將0.5重量份的碳納米管與50重量份的聚丙烯在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C，轉(zhuǎn)速為120r/min，共混時(shí)間為5min，得到預(yù)混物。13.2將50重量 份的非晶尼龍與13.1中得到的預(yù)混物在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C,轉(zhuǎn)速為50r/min,共混時(shí)間為4min,得到導(dǎo)電高分子復(fù)合材料。利用寬頻介電阻抗譜儀(Conc印t80)對(duì)13.2中得到的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試，得到其電導(dǎo)率(取頻率為0.1Hz的時(shí)候的電導(dǎo)率)見(jiàn)表2。實(shí)施例1414.1將1重量份的碳納米管與50重量份的聚丙烯在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C，轉(zhuǎn)速為120r/min，共混時(shí)間為5min，得到預(yù)混物。14.2將50重量份的非晶尼龍與14.1中得到的預(yù)混物在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C,轉(zhuǎn)速為50r/min,共混時(shí)間為4min,得到導(dǎo)電高分子復(fù)合材料。利用寬頻介電阻抗譜儀(Conc印t80)對(duì)14.2中得到的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試，得到其電導(dǎo)率(取頻率為0.1Hz的時(shí)候的電導(dǎo)率)見(jiàn)表2。實(shí)施例1515.1將2重量份的碳納米管與50重量份的聚丙烯在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C，轉(zhuǎn)速為120r/min，共混時(shí)間為5min，得到預(yù)混物。15.2將50重量份的非晶尼龍與15.1中得到的預(yù)混物在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C,轉(zhuǎn) 速為50r/min,共混時(shí)間為4min,得到導(dǎo)電高分子復(fù)合材料。利用寬頻介電阻抗譜儀(Conc印t80)對(duì)15.2中得到的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試，得到其電導(dǎo)率(取頻率為0.1Hz的時(shí)候的電導(dǎo)率)見(jiàn)表2。

對(duì)比例1將50重量份的聚己內(nèi)酯與50重量份的聚乳酸在密煉機(jī)中共混，共混的溫度為180°C,轉(zhuǎn)速為50r/min,共混時(shí)間為4min,得到導(dǎo)電高分子復(fù)合材料。利用寬頻介電阻抗譜儀(Conc印t80)對(duì)對(duì)比例I中得到的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試，得到其電導(dǎo)率(取頻率為0.1Hz的時(shí)候的電導(dǎo)率)見(jiàn)表I。對(duì)比例2將50重量份的聚丙烯與50重量份的非晶尼龍?jiān)诿軣挋C(jī)中共混，共混的溫度為180°C,轉(zhuǎn)速為50r/min,共混時(shí)間為4min,得到導(dǎo)電高分子復(fù)合材料。利用阿爾法寬頻介電阻抗譜儀(Conc印t80)對(duì)對(duì)比例2中得到的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試，得到其電導(dǎo)率(取頻率為0.1Hz的時(shí)候的電導(dǎo)率)見(jiàn)表2。對(duì)比例3將50重量份的聚乳酸、50重量份的聚己內(nèi)酯與不同重量份的碳納米管加入密煉機(jī)中進(jìn)行共混，共混的溫度為180°C，轉(zhuǎn)速為50r/min，共混時(shí)間為4min，得到導(dǎo)電高分子復(fù)合材料。對(duì)對(duì)比例3中得到的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試，得到其導(dǎo)電逾滲值為
1.0wt%o表I聚乳酸/聚己內(nèi)酯導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的電導(dǎo)率
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電高分子復(fù)合材料，其特征在于，包括: 基體100重量份； 導(dǎo)電納米填料0.01 1.5重量份； 所述基體為具有雙連續(xù)結(jié)構(gòu)的不相容聚合物共混體系； 所述導(dǎo)電納米填料的長(zhǎng)徑比> 100。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料，其特征在于，所述導(dǎo)電納米填料位于具有雙連續(xù)結(jié)構(gòu)的不相容聚合物共混體系的兩相界面處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電高分子復(fù)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(nèi)酯體系、聚丙烯/非晶尼龍?bào)w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(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料，其特征在于，所述導(dǎo)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(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電高分子復(fù)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(zhì)量比為(40:60) (60:40)。
6.一種導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: A)將不相容聚合物共混體系中與導(dǎo)電納米填料親和性較差的聚合物與導(dǎo)電納米填料加熱共混，得到預(yù)混物； B)將所述預(yù)混物與不相容聚合物共混體系中與導(dǎo)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(xù)結(jié)構(gòu)，得到導(dǎo)電高分子復(fù)合材料； 所述不相容聚合物共混體系為100重量份，所述導(dǎo)電納米填料為0.01 1.5重量份，所述導(dǎo)電納米填料的長(zhǎng)徑比> 100。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟A中共混的溫度為170 218°C，時(shí)間為3 7min。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟A中共混的轉(zhuǎn)速為100 160r/mino
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟B中共混的溫度為170 218°C，時(shí)間為3 6min。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟B中共混的轉(zhuǎn)速為30 80r/mino
全文摘要
本發(fā)明提供了一種導(dǎo)電高分子復(fù)合材料及其制備方法，該導(dǎo)電高分子復(fù)合材料包括100重量份的基體與0.01～1.5重量份的導(dǎo)電納米填料，所述基體為具有雙連續(xù)結(jié)構(gòu)的不相容聚合物共混體系，所述導(dǎo)電納米填料的長(zhǎng)徑比≥100。與現(xiàn)有技術(shù)中炭黑、聚乙烯與聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯制備導(dǎo)電纖維化高分子復(fù)合材料相比，首先，本發(fā)明采用的導(dǎo)電納米填料的長(zhǎng)徑比較大，添加少量即可使絕緣的聚合物導(dǎo)電，從而降低導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的導(dǎo)電逾滲閾值；其次，雙連續(xù)結(jié)構(gòu)的基體及導(dǎo)電高分子納米填料分布在具有雙連續(xù)結(jié)構(gòu)的不相容聚合物共混體系兩相界面處，使復(fù)合材料的導(dǎo)電逾滲閾值降低；最后，本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，安全環(huán)保。
文檔編號(hào)C08K7/00GK103113732SQ20131008822
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月19日
發(fā)明者朱雨田, 黃金瑞, 姜偉, 毛萃 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所