[發(fā)明專利]一種導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810050765.0
• 申請(qǐng)日: 2008-05-30
• 公開（公告）號(hào): CN101286375A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊小牛;盧智慧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所
• 主分類號(hào): H01B1/20
• 分類號(hào): H01B1/20;H01B1/08;H01B13/00;C01G9/02
• 代理公司: 長(zhǎng)春科宇專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 馬守忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備方法，具體涉及一種以鋁摻雜氧化鋅納米粉體為導(dǎo)電填料，可溶性絕緣聚合物為基體的導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和社會(huì)的不斷進(jìn)步，種類齊全的電子產(chǎn)品日益普及；功能各異的高分子材料不斷被開發(fā)利用。然而，作為高科技產(chǎn)品的副產(chǎn)物，靜電放電及電磁波輻射這些隱患也隨之而來，給產(chǎn)品質(zhì)量及人們的健康都造成了不同程度的損害。在信息產(chǎn)業(yè)方面，電磁干擾和電磁信息泄漏嚴(yán)重影響到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全和網(wǎng)絡(luò)信息安全；與日常生活最為密切的產(chǎn)品如手機(jī)、電腦、彩電、微波爐等作為電磁輻射源，作用于人體產(chǎn)生一系列生物效應(yīng)，對(duì)人體健康構(gòu)成了極大的威脅，而且電子產(chǎn)品產(chǎn)生的靜電荷，被人體吸收并積累起來后，經(jīng)常發(fā)生靜電放電現(xiàn)象。因此，如何使電子產(chǎn)品、高分子材料等擁有抗靜電及電磁波屏蔽功能就顯得十分迫切了，為解決這些問題，目前采取的有效措施就是開發(fā)并利用導(dǎo)電材料，在導(dǎo)電材料中導(dǎo)電聚合物材料因其質(zhì)輕、易成型、使用方便受到了人們的普遍青睞。

根據(jù)組成及導(dǎo)電機(jī)理，導(dǎo)電聚合物材料包括本征型和摻合型兩種。本征型導(dǎo)電高聚物材料，大多數(shù)在空氣中不穩(wěn)定，應(yīng)用技術(shù)難度較高，價(jià)格昂貴，目前大多處在實(shí)驗(yàn)階段或者只在尖端科技領(lǐng)域獲得初步應(yīng)用。摻合型導(dǎo)電聚合物材料是以絕緣聚合物為基體，摻入導(dǎo)電微粒，根據(jù)隧道效應(yīng)，當(dāng)兩個(gè)導(dǎo)電微粒之間的非導(dǎo)電層很薄大約10nm時(shí)，在電場(chǎng)作用下，電子越過很低的勢(shì)壘流動(dòng)而使材料具有導(dǎo)電性能，因?yàn)樗淼佬?yīng)只有在導(dǎo)電粒子非常接近時(shí)才能產(chǎn)生效果，所以只有導(dǎo)電粒子有足夠的填充量時(shí)，才能擁有良好的導(dǎo)電效果。

導(dǎo)電微粒的含量對(duì)摻合型導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電性能起決定性作用，導(dǎo)電性能隨導(dǎo)電微粒含量的增加而增大，但導(dǎo)電聚合物的物理力學(xué)性能則會(huì)有所下降。當(dāng)導(dǎo)電填料的體積分?jǐn)?shù)小于臨界值時(shí)，摻合型導(dǎo)電聚合物的電阻率接近于基體的電阻率，且電阻率隨填料含量的增加變化不大；當(dāng)導(dǎo)電填料的體積分?jǐn)?shù)等于臨界值時(shí)，其電阻率發(fā)生突變性下降；當(dāng)導(dǎo)電填料的體積分?jǐn)?shù)大于臨界值時(shí)，其電阻率基本上不隨導(dǎo)電填料含量的變化而變化。F.Bueche于1972年提出摻合型導(dǎo)電聚合物導(dǎo)電無限網(wǎng)鏈理論，認(rèn)為在含有導(dǎo)電微粒的高聚物體系中，當(dāng)導(dǎo)電微粒的濃度達(dá)到一定臨界值后，體系中的導(dǎo)電微粒便會(huì)形成一種導(dǎo)電無限網(wǎng)鏈，就如同橋的作用，使載流子從高聚物的一端經(jīng)過橋到達(dá)另一端，從而使絕緣體變成半導(dǎo)體或?qū)w。因此，加入的導(dǎo)電微粒的含量要嚴(yán)格控制在一定范圍之內(nèi)，才能獲得導(dǎo)電性能和物理力學(xué)性能優(yōu)良的導(dǎo)電復(fù)合材料。

摻合型導(dǎo)電聚合物材料一度引起了人們的研究熱潮，美國(guó)專利No.5,098,771中以熱塑性樹脂或熱固性樹脂為基體，加入0.5-10重量％的碳納米管制備導(dǎo)電復(fù)合材料，但是碳納米管聚集力強(qiáng)，透明的樹脂經(jīng)摻合后變成了黑色，大大的限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。美國(guó)專利No.5,853,877中，為解決聚集的問題對(duì)碳納米管的表面進(jìn)行了處理，但是，需用到強(qiáng)酸，增加了表面處理的難度。

中國(guó)專利CN03148739.4中介紹了一種新型碳納米微粒制備方法及含有這種碳納米微粒的透明導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料，所述碳納米微粒具有1-50nm的平均直徑，由于粒徑低于最短可見光波長(zhǎng)的1/2，作為基體的透明樹脂能保持透明性。另外，中國(guó)專利CN200480029603.6介紹了一種厚度為300-750nm，模糊率(haze?ratio)為15％以上的透明導(dǎo)電膜。但是由于上述兩種方法制造工藝比較復(fù)雜且成本較高而制約了其規(guī)模化生產(chǎn)。

在所有的導(dǎo)電復(fù)合材料中，淺色導(dǎo)電復(fù)合材料是目前國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)領(lǐng)域，日本專利8-102227中介紹了一種導(dǎo)電膜，以含錫的氧化銦為導(dǎo)電細(xì)粉，用粘度為25cps或更低的含有聚合粘合劑的溶液浸漬基材，然后干燥或固化涂膜。然而，氧化銦的價(jià)格昂貴，且含錫的氧化銦為導(dǎo)電細(xì)粉呈現(xiàn)特有得藍(lán)黑色，無法大規(guī)模、寬領(lǐng)域的使用。

因此，導(dǎo)電復(fù)合材料的研究方向是如何制備工藝簡(jiǎn)單、環(huán)境友好、價(jià)格低廉、易于染色、功能多樣化的高電導(dǎo)率復(fù)合材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備方法。

其是一種以高電導(dǎo)率的鋁摻雜氧化鋅納米粉體為導(dǎo)電填料，絕緣聚合物為基體的復(fù)合材料；

所述的高電導(dǎo)率的鋁摻雜氧化鋅納米粉體是一種白略顯灰色，體積電阻率為10¹-10³Ω·cm的納米粉體；高電導(dǎo)率的鋁摻雜氧化鋅納米粉體：絕緣聚合物體積配比為1∶9-7∶3；