[發明專利]一種具有甚低逾滲閾值的環氧樹脂基多元導電復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201010614796.1
• 申請日: 2010-12-30
• 公開（公告）號: CN102070876A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發明（設計）人: 馬傳國;習冬勇;劉明
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: C08L63/02
• 分類號: C08L63/02;C08L25/06;C08L79/08;C08L71/12;C08L71/08;C08L81/06;C08L81/02;C08K3/04;C08K7/00;C08K3/08
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 羅玉榮

技術領域

?本發明涉及一種高分子復合材料加工技術與應用技術領域，具體是一種具有甚低逾滲閾值的環氧樹脂基多元導電復合材料及其制備方法。

背景技術

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。它在很多領域具有廣泛和重要的應用，如在抗靜電材料、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（太陽能材料，電池材料、電容器材料）等領域。在導電高分子復合材料中，其電導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。此時的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狀況，還與導電填料與聚合物基體最終形成的相形態有關。目前，可供選擇的導電添加材料主要有金屬材料、炭黑、金屬氧化物和本征型導電聚合物。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影響，同時也可能增加材料的造價。

近年來，人們對如何降低導電復合材料的逾滲閾值進行了廣泛的研究。目前一般認為雙逾滲行為是降低逾滲值的較好方法，即用兩種聚合物作為基體和導電填料進行共混，得到的共混物中，聚合物形成雙連續相或者一相連續另一項為分散相的相態，而導電填料可以選擇分布在連續相中，由于連續相本身在共混物中已實現了逾滲行為，從而當導電填料在連續相中實現逾滲行為時，就出現了雙逾滲行為現象。這樣結構可以顯著減低逾滲閾值。如較早報導的聚乙烯與聚苯乙烯兩相高分子共混物作為基體，炭黑填充導電復合材料的逾滲閾值為3~5wt%，在適當的條件下甚至能把炭黑的逾滲閾值降低到0.4wt%[《Macromolecular》,?1994,?27(7);1972-1974.]。專利CN?200310110701.2公開了一種可形成原位導電微纖網絡的復合材料的制備方法，得到了雙逾滲結構，制備的復合材料內導電填料存在于高熔點的纖維相中，這些纖維相又能在后加工成型的制品中形成導電網絡，因此加入的導電填料量少，大大降低了復合材料的導電逾滲值。專利CN?200810020052.X涉及一種抗靜電材料及其制備方法，特別涉及一種含有炭黑的聚烯烴抗靜電材料及其制備方法，復合材料中也得到了雙逾滲結構，使逾滲閾值降到了4wt%以下。專利CN200610022268提供了一種聚合物基炭系導電高分子復合材料，也是通過在體系中形成雙逾滲行為，得到較低的逾滲閾值及良好的綜合性能，其原料組成主要包括作為復合材料基體的聚合物和分散于聚合物中的炭系導電填料，基體聚合物與炭系導電填料至少其一由不少于兩種不同種類的材料組成，基體材料采用兩種不同相的聚合物，通過導電填料在兩相聚合物中的非均相分布來降低填料的用量和提高材料的導電性能。

總的來看目前的研究與應用，通過在復合材料中設計出雙逾滲行為來降低逾滲閾值進而提高導電性和其他綜合性能是該領域的研究及應用熱點，相關的研究報導和專利技術逐年增多。但是值得注意的是，在這類體系中，選擇的都是兩相不相容的熱塑性樹脂，其不能滿足所有的應用領域，如在對耐熱高、強度高、化學穩定性好、簡便的成型工藝等高技術要求的工程技術領域，現有技術還不能很好的滿足。

發明內容

?本發明的目的是提供一種具有雙逾滲行為的環氧樹脂基多元導電復合材料及制備方法。該導電復合材料具有甚低逾滲閾值、高耐熱、高強度、高化學穩定性及成型工藝靈活的優點。

本發明一種具有甚低逾滲閾值的環氧樹脂基多元導電復合材料，是在100~250℃下采用熔融共混法或借助適當的溶劑采用溶液共混法，將0.5~10質量份導電填料、10~50質量份熱塑性樹脂、60~100質量份的酸酐固化劑、0~1質量份的促進劑和100質量份環氧樹脂采用“一鍋法”或分步法混合均勻。在適用期內將上述混合物澆注于模具中，最后放置于80?~?250℃的溫度下固化2?~?48h制得。其制備方法，包括如下步驟：