一種β型聚丙烯導電復合材料及其制備方法
【專利說明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種β型聚丙烯導電復合材料及其 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 導電復合材料具有防止靜電作用，在電子、電氣、石油化工、機械、照相、軍火工業(yè) 等領(lǐng)域廣泛應用。通常都是添加導電填料來達到提高導電性的效果，使用比較多的是金屬 類粉末填充物和碳系填充物，如石墨烯微片、碳納米管等。但是存在一個問題就是，由于導 電填充物間很難互相接觸形成導電網(wǎng)絡(luò)，需要添加含量比較多的導電填充物，才能使得導 電復合材料導電，這樣一來導電復合材料的力學性能會降低。此外石墨烯微片、碳納米管等 填料價格昂貴，導致導電復合材料成本較高。如今聚丙烯（PP)的使用中，比較注重制品的 抗沖擊性能，即材料的韌性，普通的聚丙烯通常是α晶型，性脆，抗沖擊性能較弱。而β晶 型卻能有效改善材料的韌性，但拉伸、彎曲強度稍弱。因此，研宄一種具有力學性能良好，成 本低且具有優(yōu)異導電性能的聚丙烯導電復合材料具有很好的市場前景。
[0004] 細菌纖維素（BC)是一種友好的納米材料，與植物纖維素相比，不含木質(zhì)素和半纖 維素等伴生產(chǎn)物，同時具有高結(jié)晶度、高聚合度、超精細的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、極高的抗張強度和優(yōu) 異的生物相容性，在醫(yī)用材料、食品、化工等領(lǐng)域的應用受到人們廣泛的關(guān)注。作為一種新 型的環(huán)境友好、性能優(yōu)異的材料，細菌纖維素在復合材料方面的應用也逐漸被開發(fā)，目前主 要集中在以下幾個方面：（1)利用細菌纖維素優(yōu)異的力學性能用于增強高分子材料；（2)同 時利用細菌纖維素的微纖 尺寸小于可見光波長的十分之一的特性和高強度，制備增強的透明材料；（3)利用細 菌纖維素的超精細結(jié)構(gòu)，原位制備有機-無機雜化材料?，F(xiàn)有技術(shù)中尚無將細菌纖維素用 于制備聚丙烯導電復合材料的報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種導電性能優(yōu)異、力學性能好的β型聚丙 烯導電復合材料。
[0006] 本發(fā)明所要解決的上述技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)： 一種β型聚丙烯導電復合材料，含有改性碳化細菌纖維素納米材料。
[0007] 優(yōu)選地，所述的β型聚丙烯導電復合材料，含有重量百分比為1~20%的改性碳化 細菌纖維素納米材料和重量百分比為80~99%的均聚聚丙烯。
[0008] 進一步優(yōu)選地，所述的β型聚丙烯導電復合材料，其特征在于，含有重量百分比 為1~10%的改性碳化細菌纖維素納米材料和重量百分比為90~99%的均聚聚丙烯。
[0009] 最優(yōu)選地，所述的β型聚丙烯導電復合材料，含有重量百分比為1~5%的改性碳化 細菌纖維素納米材料和重量百分比為95~99%的均聚聚丙烯。
[0010] 優(yōu)選地，所述的改性碳化細菌纖維素納米材料通過如下方法制備得到： 501. 將細菌纖維素置于蒸餾水中浸泡，然后通過擠壓，獲得細菌纖維素膜； 502. 將細菌纖維素膜放入醋酸鈣水溶液中浸泡l~5h，得到吸收醋酸鈣溶液的細菌纖 維素膜BCa ; 503. 將細菌纖維素膜BCa置于無水乙醇中浸泡l~3h，至醋酸鈣析出吸附在細菌纖維素 膜BCa的表面，得細菌纖維素膜BCb ; 504. 將細菌纖維素膜BCb在800~1000°C無氧條件下處理l~5h，得CBCb復合物； 505. 將CBCb復合物置于庚二酸的乙醇溶液中浸泡l~3h，加熱揮發(fā)乙醇，得改性碳化細 菌纖維素納米材料。
[0011] 本發(fā)明將細菌纖維素膜置于醋酸鈣溶液中，然后在無水乙醇中浸泡使醋酸鈣析出 至細菌纖維素膜的表面，接著在高溫無氧條件下將醋酸鈣氧化成氧化鈣、細菌纖維素碳化， 形成新的改性導電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，再用庚二酸溶液對該導電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行處理，得到負載有β 成核改性劑的碳化細菌纖維素納米材料。所述碳化細菌纖維素納米材料具有獨有的海綿 狀納米結(jié)構(gòu)，用其制備聚丙烯導電復合材料能夠構(gòu)建很好的導電網(wǎng)絡(luò)，極大的改善了聚丙 烯導電復合材料的導電性能；此外，本發(fā)明碳化細菌纖維素納米材料上負載有β成核改性 劑，用來添加至聚丙烯導電復合材料中，可以使原本的聚丙烯α晶型變?yōu)棣戮?，大大?高聚丙烯復合材料的韌性，且具有很高的拉伸強度和彎曲強度。
[0012] 優(yōu)選地，S02.中所述的醋酸鈣水溶液的濃度為0. 1~0. 2 mol/L ;S02.中所述的浸 泡時間為4h。
[0013] 優(yōu)選地，S03.所述的浸泡時間為2h， 優(yōu)選地，S04.所述的細菌纖維素膜BCb在900°C無氧條件下處理4h。
[0014] 優(yōu)選地，S05.所述的庚二酸的乙醇溶液的濃度為0. 08~0. 4 g/L ;S05.中所述的浸 泡時間為2h。
[0015] 上述β型聚丙烯導電復合材料的制備方法，其特征在于，包含如下步驟： Sl 1.將改性碳化細菌纖維素納米材料溶于無水乙醇中，得改性碳化細菌纖維素納米材 料溶液，備用； 512. 將均聚聚丙烯放入拌機中，然后加入SlL中配置的溶液，攪拌均勻，待無水乙醇 揮發(fā)后，得原料； 513. 將S12.制備得到的原料通過熔融擠出手段進行擠出切粒，得到β型聚丙烯導電 復合材料。
[0016] 有益效果：（1)本發(fā)明β型聚丙烯導電復合材料使用了一種以細菌纖維素為原料 制備的新穎的導電填料，該導電填料成本低，克服了現(xiàn)有技術(shù)制備導電復合材料中使用石 墨烯微片、碳納米管等昂貴的導電填料的缺點，大大降低導電復合材料的制備成本；（2)本 發(fā)明所述的本發(fā)明β型聚丙烯導電復合材料，其中的改性碳化細菌纖維素納米材料能形 成高效的導電網(wǎng)絡(luò)，大大提高導電效率；（3)本發(fā)明改性碳化細菌纖維素納米材料上由于 負載有β成核改性劑，制備得到β型聚丙烯導電復合材料上含有大量的β晶體，使得制 備得到的β型聚丙烯導電復合材料的抗沖擊強度大大增強，也克服了現(xiàn)有技術(shù)中聚丙烯 材料抗沖擊強度弱的缺點；（4)所述的β型聚丙烯導電復合材料，隨著改性碳化細菌纖維 素納米材料的增加，其沖擊強度、拉伸強度和彎曲強度都增大，克服了現(xiàn)有技術(shù)中導電復合 材料隨著導電填料的加入而使材料沖擊強度、拉伸強度和彎曲強度減小的技術(shù)偏見。
【具體實施方式】
[0017] 以下結(jié)合具體實施例來進一步解釋本發(fā)明，但實施例對本發(fā)明不做任何形式的限 定。
[0018] 以下實施例中使用的細菌纖維素和均聚聚丙烯均可從市場上購買得到；所使用的 均聚聚丙稀的分子量為10W。
[0019] 實施例1 改性碳化細菌纖維素納米材料的制備： 51. 將細菌纖維素（BC)置于蒸餾水中浸泡，然后通過擠壓，獲得細菌纖維素膜（BC膜)； 52. 將細菌纖維素膜（BC膜）放入0.13 mol/L的醋酸鈣水溶液中浸泡4h，得到吸收醋 酸鈣溶液的細菌纖維素膜BCa ; 53. 將細菌纖維素膜BCa置于無水乙醇中浸泡2h，至醋酸鈣析出吸附在細菌纖維素膜 BCa的表面，得細菌纖維素膜BCb ; 54. 將細菌纖維素膜BCb在900°C無氧條件下處理4h，得CBCb復合物； 55. 將CBCb復合物置于濃度為0. 4 g/L庚二酸的乙醇溶液中浸泡2h，加熱揮發(fā)乙醇， 得改性碳化細菌纖維素納米材料。
[0020] β型聚丙烯導電復合材料的制備： 將上述IOg改性碳化細菌纖