[發明專利]一種具有有序空間網絡結構的導電塑料的制備方法

有效

• 申請號: 201210477070.7
• 申請日: 2012-11-21
• 公開（公告）號: CN103029248A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 高博;姜銀珠;王偉;趙夫濤;李俊峰
• 申請（專利權）人: 蕪湖浙鑫新能源有限公司
• 主分類號: B29C43/00
• 分類號: B29C43/00;B29C43/32;B29B7/00;C08L23/06;C08L23/12;C08L55/02;C08L67/02;C08K3/04;C08K3/08;C08K7/06;C08K7/04;H01B13/00
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及一種具有有序空間網絡結構的導電塑料的制備方法，屬于高分子復合材料深加工與應用領域。

背景技術

導電塑料被廣泛應用于半導體、防靜電材料、電磁屏蔽材料、導電性材料等領域，可分為結構型和填充性。結構型導電塑料是高聚物本身或摻雜后能夠導電；填充型導電塑料通過導電填料（導電炭黑、金屬粉末或纖維、碳納米管等）的填充而具有導電性能。與填充型相比，結構型的導電塑料導電性能相對較低，成本較高。目前，90%的導電塑料都屬于填充型。填充性導電塑料，因導電填料的大量填充，導致成本上升和力學性能的大幅下降，應用范圍受到很大限制，如何在低填充量下制備出高性能的導電塑料是。

填充性導電塑料的導電機理主要有兩個：一是導電通道理論；另一個是隧道效應學說。導電填料濃度較高時，起主要作用的導電機理是導電通道機理，它是指當填料含量達到滲濾閾值時，顆粒之間相互接觸以至形成導電通道，載流子可以在體系內自由移動，從而使復合材料導電。而填料濃度較低時，隧道效應起主要作用，它是指當填料顆粒間存在一定的間距時，電子在熱振動作用下發生遷移，從而形成導電網絡，使復合材料導電。

影響導電塑料性能的主要因素有兩個：填料的用量和填料的分散狀況。填料用量越大，顆粒之間相互接觸的幾率越大，形成導電通路的可能性越大，導電性能就相應提高。導電填料在聚合物基體內的分散狀況多為無序分散，有效接觸較少，形成的導電網絡沒有取向性，多為無序導電網絡，導致導電填料的作用不能充分發揮。

綜上，若能改善填料在高分子復合材料基體內的分散狀況，使顆粒在聚合物基體內有序排列，增加顆粒之間的有效接觸，進而在聚合物基體形成有序的導電網絡，就能在低填充量下充分發揮填料的導電性能，達到降低成本提高性能的目的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有有序空間導電網絡結構的導電塑料的制備方法，可以有效解決導電塑料行業，因導電填料的加入導致復合材料性能下降和成本提高的問題，本發明提供一種在低填料用量下，制備高性能導電塑料的方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

具有有序空間網絡結構的導電塑料的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：

（1）將相當于樹脂質量分數0.5%-1%的加工助劑、相當于樹脂質量分數1-10%的導電填料與樹脂顆粒在轉速為500-3000rpm的高速混合機中預混合2-10min；

（2）將預混合后的顆粒投入到微納米顆粒整形包覆系統，在500-5000rpm的轉速下處理2-30min，出料2-15min，將超微細導電填料和加工助劑包覆在樹脂顆粒表面上，形成具有“核-殼”結構的球形或近球形復合顆粒；

（3）將上述復合顆粒在150-300℃、5-25Mpa的壓力下熱壓成形10-40min后，制得具有有序空間導電網絡結構的導電塑料。

所述樹脂顆粒為包括聚乙烯、聚丙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物和對苯二甲酸乙二醇酯在內的樹脂顆粒。

所述導電填料為包括特異導電炭黑、納米銅、碳纖維和不銹鋼纖維在內的導電填料。

所述“核-殼”結構中微米級的樹脂顆粒為“核”、?納米或亞微米級的導電填料和加工助劑為“殼”。

本發明的有益效果：

（1）納米或亞微米級導電粉體均勻包覆在樹脂顆粒上，形成的球形復合顆粒能充分發揮傳導相在復合顆粒的表面效應；

（2）經過包覆后實現了加工助劑在聚合物基體內的均勻分散，復合顆粒可直接熱壓成型，簡化了工藝流程；

（3）經熱壓成型后導電填料顆粒在導電塑料基體內有序排列，形成有序的空間導電網絡，在低填充量下充分發揮導電填料作用，實現了低填量高導電，提高了產品性能、簡化了工藝流程、降低了成本并擴大了其使用范圍。

鑒于目前微電子、電器等行業的迅速發展，對高性能導電塑料制品的需求劇增，采用該工藝生產的高性能導電塑料，其推廣、應用具有極大的社會和經濟效益。

具體實施方式

實施例1：

首先將質量分數為7克的特異導電炭黑（SCB）、7克加工助劑與聚乙烯（PE）顆粒700克用高速混合機混合3min；然后將混合后的顆粒714g投入微納米顆粒整形包覆系統，在5000rpm的轉速下處理8min，出料2min；最后將復合顆粒在210℃、14Mpa的壓力下熱壓成形30min后，制得具有有序空間導電網絡結構的導電塑料。

實施例2：