[發(fā)明專(zhuān)利]一種結(jié)晶型聚合物/碳納米管導(dǎo)電性復(fù)合材料的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710178488.7
• 申請(qǐng)日: 2007-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101200563A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于建;鮑哈達(dá);郭朝霞
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C08L23/00
• 分類(lèi)號(hào): C08L23/00;C08K3/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電性復(fù)合材料的制備方法，特別涉及一種采用高分子材料、碳碳納米管和無(wú)機(jī)粉體制備的導(dǎo)電性復(fù)合材料，屬于高分子材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著電子行業(yè)和信息技術(shù)的發(fā)展，對(duì)高分子材料性能的要求越來(lái)越高。除了要求高分子材料本身所具有的性質(zhì)外，在某些情況下還要求材料具有一定的電性能，以滿(mǎn)足作為導(dǎo)電材料、抗靜電材料、電磁屏蔽材料、面狀發(fā)熱體材料等方面的需要。至今為止，人們通常采用碳黑、石墨、碳纖維等碳素材料作為導(dǎo)電填料來(lái)制備各種導(dǎo)電性復(fù)合材料。而近年來(lái)伴隨著納米科學(xué)與技術(shù)的進(jìn)步，碳納米管因其本身所具有的優(yōu)良電性能，且隨其工業(yè)化制備技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，將碳納米管作為新興碳素材料制備各種導(dǎo)電性復(fù)合材料的技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越引起人們的重視。與傳統(tǒng)的導(dǎo)電填料炭黑或者金屬粉等相比，使用碳納米管作為導(dǎo)電填料，具有添加量少，耐酸堿性好、材料力學(xué)性能好等顯著的優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)為其制備填充型導(dǎo)電復(fù)合材料提供了廣闊的應(yīng)用前景。

盡管利用碳納米管制備導(dǎo)電性復(fù)合材料具有種種優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，碳納米管因其量產(chǎn)規(guī)模小、成本高昂而成為限制其廣泛應(yīng)用的最主要因素。因此，如何在滿(mǎn)足導(dǎo)電性復(fù)合材料電性能要求的前提下，盡可能地降低碳納米管的使用量，提高其使用效率，在技術(shù)上將對(duì)碳納米管填充型導(dǎo)電復(fù)合材料的工業(yè)用途的發(fā)展具有重要的價(jià)值和意義。

目前人們通常采用的降低碳納米管使用量的方法，其主要技術(shù)要點(diǎn)在于盡可能地提高其分散程度。如在導(dǎo)電性復(fù)合材料制備過(guò)程中采用的對(duì)碳納米管進(jìn)行表面修飾的方法、采用分散性好的溶劑對(duì)碳納米管進(jìn)行分散混合的方法、或采用的原位聚合、溶液復(fù)合的方法等等，都基于這樣的技術(shù)基礎(chǔ)。這些方法雖然在一定的程度上可以降低碳納米管的使用量，但都在不同的程度上存在著操作步驟復(fù)雜、耗費(fèi)大量溶劑、不適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)等缺點(diǎn)和一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是基于目前在工業(yè)上已經(jīng)相對(duì)成熟的結(jié)晶型高分子/無(wú)機(jī)粉體復(fù)合材料制備技術(shù)，提出一種結(jié)晶型聚合物/碳納米管導(dǎo)電性復(fù)合材料的制備方法，使其在滿(mǎn)足導(dǎo)電性復(fù)合材料電性能要求的前提下，盡可能地降低碳納米管的使用量，制備出成本低、綜合物理機(jī)械性能好、導(dǎo)電性能好的結(jié)晶型聚合物/碳納米管導(dǎo)電性復(fù)合材料，從而易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，提高碳納米管的使用效率。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提出的一種結(jié)晶型聚合物/碳納米管導(dǎo)電性復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，將53～94.9％的結(jié)晶型聚合物，0.1～7.0％的碳納米管，5～40％的無(wú)機(jī)粉體在高分子材料加工設(shè)備中熔融混煉，經(jīng)造粒而成。

所述的結(jié)晶型聚合物選自聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、間規(guī)聚苯乙烯、均聚聚甲醛、共聚聚甲醛、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯、尼龍4、尼龍6、尼龍11、尼龍12、尼龍46、尼龍66，尼龍610，尼龍1010、尼龍1111或尼龍1212。

所述的碳納米管為單壁碳納米管、雙壁碳納米管或多壁碳納米管。

所述的無(wú)機(jī)粉體采用碳酸鹽類(lèi)、硫酸鹽類(lèi)、金屬氧化物類(lèi)、金屬氫氧化物類(lèi)、硅酸鹽類(lèi)物質(zhì)、無(wú)機(jī)纖維類(lèi)或中空微球類(lèi)物質(zhì)；所述的碳酸鹽類(lèi)選自重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣或碳酸鎂；硫酸鹽類(lèi)選自硫酸鋇、硫酸鈣或硫酸鋅鋇；金屬氧化物類(lèi)選自氧化鋁、氧化鈦、氧化鋅、氧化鎂或氧化銻；金屬氫氧化物類(lèi)選自氫氧化鎂、氫氧化鋁或氫氧化鈣；硅酸鹽類(lèi)選自高嶺土、陶土、云母、水云母、硅藻土、硅酸鋁、滑石粉、硅灰石或水鎂石；所述的纖維類(lèi)物質(zhì)選自玻璃纖維或硼纖維；所述的中空微球類(lèi)物質(zhì)選自玻璃微球；所述的無(wú)機(jī)粉體單獨(dú)使用，或兩種及兩種以上配合使用。

所述的無(wú)機(jī)粉體的粒度為400目～2500目，無(wú)機(jī)粉體的粒度優(yōu)選為800目～2000目。

所述的高分子材料加工設(shè)備采用單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、密煉機(jī)、雙滾或多滾壓延機(jī)。

通過(guò)使用本方法制備的導(dǎo)電復(fù)合材料與傳統(tǒng)的碳納米管/聚合物復(fù)合材料相比具有以下的突出的優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)向碳納米管/聚合物復(fù)合材料中添加無(wú)機(jī)粉體，可以對(duì)性復(fù)合材料體系實(shí)現(xiàn)：1)起到體積排除的作用，而有利于提高碳納米管在結(jié)晶型高分子基體中的有效濃度；2)起到對(duì)碳納米管協(xié)同分散的作用，而有利于提高碳納米管彼此交絡(luò)連接的概率；3)起到提高碳納米管混合效率的作用，而有利于改善表觀比重極輕的碳納米管在體系中的混配效率，在某種程度上防止碳納米管飛揚(yáng)并提高其復(fù)合材料加工效率等效果。因此本發(fā)明的技術(shù)即可以達(dá)到在滿(mǎn)足導(dǎo)電性復(fù)合材料電性能要求的前提下降低碳納米管使用量的目的，又可以避免目前各種方法的局限性易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

具體實(shí)施方式