[發(fā)明專利]一種碳納米管/聚烯烴導(dǎo)電復(fù)合材料及制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110247170.6
• 申請(qǐng)日: 2011-08-24
• 公開（公告）號(hào): CN102952328A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 權(quán)慧;張師軍;喬金樑;劉濤;劉建葉;高達(dá)利;王海波;初立秋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號(hào): C08L23/12
• 分類號(hào): C08L23/12;C08L23/06;C08L23/08;C08K7/00;C08K3/04
• 代理公司: 北京思創(chuàng)畢升專利事務(wù)所 11218
• 代理人: 趙宇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，進(jìn)一步地說，是涉及一種碳納米管/聚烯烴導(dǎo)電復(fù)合材料及制備方法。

背景技術(shù)

碳納米管(CNTs)于1991年被日本NEC公司的Iijima[Iijima?S.Helical?microtubles?of?graphitic?carbon.Nature.1991，354：56-58]首次發(fā)現(xiàn)，它是一種新型的碳結(jié)構(gòu)，可看作是由單層或多層石墨烯片卷曲而成的無縫中空管結(jié)構(gòu)，兩端由富勒烯半球形端帽封口。CNTs具有優(yōu)異的機(jī)械力學(xué)性能、良好的導(dǎo)電性能和導(dǎo)熱性能，還能呈現(xiàn)出優(yōu)良的場(chǎng)致發(fā)射特性、儲(chǔ)氫、吸波等特性，因此在物理、化學(xué)、材料等各領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。

1994年Ajayan[Ajayan?PM.，Stephan?O，Colliex?C?and?Trauth?D.Aligned?carbon?nanotube?arrays?formed?by?cutting?a?polymer?resin-nanotube?composite.1994，265：1212-1214]將CNTs作為無機(jī)填料與聚合物復(fù)合，從此開啟了CNTs/聚合物復(fù)合材料的新時(shí)代。CNTs具有非常大的長(zhǎng)徑比，作為理想的一維增強(qiáng)、導(dǎo)電和導(dǎo)熱填料，它不僅能夠賦予復(fù)合材料優(yōu)異的力學(xué)性能，還可使其具有較好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，以及光學(xué)、吸波等特殊功能。聚烯烴是目前應(yīng)用最廣泛的高聚物材料，近年來，CNTs填充聚烯烴復(fù)合材料也成為功能材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，并已取得一些令人矚目的成果。CNTs/聚烯烴復(fù)合材料的制備方法主要有機(jī)械共混、溶液共混和熔融共混等。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)CNTs與聚烯烴分子鏈有化學(xué)鍵作用或在聚烯烴基體中發(fā)生取向時(shí)(熔融紡絲或拉伸)，可明顯提高復(fù)合材料的力學(xué)性能；CNTs可提高聚烯烴的導(dǎo)電性，使其由絕緣材料轉(zhuǎn)變?yōu)榘雽?dǎo)體材料，單壁碳納米管(SWNTs)比多壁碳納米管(MWNTs)能更有效的提高復(fù)合材料的電性能，所得復(fù)合材料的逾滲值可在1wt％以下，而不同方法制備的MWNTs填充聚烯烴復(fù)合材料的逾滲值在1～5wt％之間；CNTs對(duì)聚烯烴的熱穩(wěn)定性、熱導(dǎo)率等也有一定影響。

目前，涉及CNTs/聚烯烴導(dǎo)電復(fù)合材料的相關(guān)專利中，制備方法主要有原位聚合法(專利CN1640923A)、溶液共混法(CN101717540A、CN101570609)、熔融共混法(專利CN1834143A、CN1670070A)等。原位聚合和溶液共混的方法CNTs在基體中的分散性較好，添加量較少時(shí)就可使材料的電性能得到較大改善，但操作過程復(fù)雜，且溶液共混法不能實(shí)現(xiàn)大量連續(xù)的生產(chǎn)；而熔融共混法操作相對(duì)簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)大批量連續(xù)生產(chǎn)，但CNTs在基體中易發(fā)生團(tuán)聚，實(shí)現(xiàn)有效分散困難，因此CNTs的添加量相對(duì)較多，提高了成本；很多制備方法中，CNTs需要進(jìn)行表面改性或是與其他導(dǎo)電填料配合使用，更使其制備過程復(fù)雜化。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種碳納米管/聚烯烴導(dǎo)電復(fù)合材料及制備方法。選用兩種不同的聚烯烴共混物作為基體，碳納米管選擇性分布于其中一相，在其中相互搭接形成網(wǎng)絡(luò)，可有效降低碳納米管的添加量，制備過程簡(jiǎn)單，較少的添加量就能較大提高材料的導(dǎo)電性，可實(shí)現(xiàn)大量連續(xù)生產(chǎn)。

本發(fā)明的目的之一是提供一種碳納米管/聚烯烴導(dǎo)電復(fù)合材料。

包括熔融共混的以下組分：

聚烯烴樹脂①和聚烯烴樹脂②?????100重量份

碳納米管???????????????????????0.5～4重量份，優(yōu)選1～3重量份；

所述聚烯烴樹脂①為聚丙烯(PP)，聚烯烴樹脂②為高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和線性低密度聚乙烯(LLDPE)中的一種，聚烯烴樹脂①和聚烯烴樹脂②的重量比為(90～50)∶(10～50)；優(yōu)選為(70～50)∶(30～50)；

所述碳納米管是未經(jīng)任何表面處理的單壁碳納米管或多壁碳納米管，其長(zhǎng)徑比不限；

可以在配方中加入本領(lǐng)域常用的抗氧劑，如：位阻酚類、磷酸酯類、亞磷酸酯類的一種或幾種，可優(yōu)選四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯和三(2，4-二叔丁基)亞磷酸苯酯的組合，二者的重量比為(2∶1)～(1∶2)，抗氧劑的用量為常規(guī)用量，可優(yōu)選0.3～0.6重量份。

也可以加入分散劑，可選用本領(lǐng)域內(nèi)通常的分散劑，如白油、硬脂酸、聚乙烯蠟等，優(yōu)選白油，其用量為常規(guī)用量，可優(yōu)選0.1～5重量份，更優(yōu)選0.2～2重量份。