[發明專利]納米改性復合導電塑料的制備方法

無效

• 申請號: 201410166174.5
• 申請日: 2014-04-23
• 公開（公告）號: CN103965569A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 余志揚;徐意;羅仲寬
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C08L27/18
• 分類號: C08L27/18;C08L27/16;C08L27/12;C08L27/20;C08L79/02;C08K9/06;C08K7/00;C08K3/04
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

技術領域

本發明屬于新材料領域，特別是涉及一種利用碳納米管和納米銀綜合改性的氟樹脂復合導電塑料制備方法。

背景技術

自上世紀80年代起，研究人員就發現通過在塑料中加入具有導電性載流子可使塑料具有導電性能。導電塑料具有塑料的密度，同時兼具導電性能和塑料的可加工性，此外還具有金屬和塑料所欠缺的耐候性及電化學性能，是具有廣泛應用前景的戰略性新材料。

目前，常見導電塑料一般可分為結構型和復合型兩大類。其中結構型材料因合成工藝復雜，成本較高，嚴重制約其大規模應用。純粹的結構型導電高分子聚合物至今只有導電聚苯胺，其他導電聚合物均需采用氧化還原、離子化或者電化學手段進行摻雜后才具有較高導電性。復合型材料是由導電性物質與高分子材料復合而成；該類材料成本較低，可滿足各種成型要求，是一類已被廣泛應用的功能性高分子材料。常規復合型導電塑料由于導電粒子填充量不足，無法滿足高端電氣設備加工需要，而添加大量導電粒子的材料，又存在機械性能降低，在加工成型過程中極易出現結構型勞損，限制其在精密電氣元件中的大規模應用。

201210451938.6的發明專利告知了一種膨脹石墨改性聚四氟乙烯/聚苯胺導電塑料的制備方法；其采用膨脹石墨為填料，該發明主要針對污水處理陰極材料開發，通過膨脹石墨在聚合物體系內形成多孔結構以便更好吸附水中污染物。該技術制備的復合材料特殊空間多孔結構限制了其在電氣設備中的應用，除塊狀電極外無法用于其他形式的加工。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種納米改性復合導電塑料的制備方法；該納米改性復合導電塑料既具有良好的導電率，也同時具有良好的機械加工性能。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種納米改性導電塑料的制備方法，包括如下步驟：

1)、將5～10份的碳納米管投入乙二醇中，配置成碳納米管的質量濃度為2％～10％(較佳為5～10％)的乙二醇溶液，超聲(40MHz)振蕩10～50mim，從而實現均勻混合，得碳納米管混合液；

2)、將步驟1)所得的碳納米管混合液以及硅烷偶聯劑投入去離子水中，配置成硅烷偶聯劑的質量濃度為2％～10％(較佳為10％)的水溶液；然后調節pH值至7～10(,較佳為10，可使用乙二酸進行調節)，超聲振蕩10～50min，使硅烷偶聯劑預水解，得到硅烷偶聯劑水解液；

所述硅烷偶聯劑與步驟1)中碳納米管的質量比為1.8～2.2:1(較佳為2:1)；

備注說明：硅烷偶聯劑的作用是幫助碳納米管混合液在去離子水中分散；

3)、在50～70℃(較佳為60℃)水浴中，將步驟2)所得的硅烷偶聯劑水解液、3～5份的納米銀加入至10～15份(較佳為10份)二甲基甲酰胺中攪拌均勻后，再加入100份的氟樹脂乳液，恒溫攪拌30～120min(較佳為60min)；得氟樹脂混合乳液；

備注說明：氟樹脂乳液一般分成8～12次加入，目的是為了保證填料在氟樹脂混合乳液中的均勻分散；

4)、將30～40份的聚苯胺加入至4～6份(較佳為5份)的1mol/L硫酸溶液中，30～50℃(較佳為40℃)恒溫下攪拌10～40min；然后再加入9～11份(較佳為10份)的表面活性劑繼續攪拌30～120min(較佳為60min)后加入至步驟3)所得的氟樹脂混合乳液中，超聲處理10～50min，最后通過燒結固化，得納米改性復合導電塑料；

上述份均為重量份。

備注說明：上述步驟1)、2)、4)中的超聲均為40MHz。

作為本發明的納米改性復合導電塑料的制備方法的改進：

步驟4)中的燒結固化為于200～260℃燒結固化1～3小時。

作為本發明的納米改性復合導電塑料的制備方法的進一步改進：

所述步驟2)中的硅烷偶聯劑為：KH-550、KH-560或KH-570。

所述步驟4)中的表面活性劑為：十二烷基硫酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉。

作為本發明的納米改性復合導電塑料的制備方法的進一步改進：

氟樹脂乳液為聚四氟乙烯(PTFE)乳液、聚偏氟乙烯(PVDF)乳液、聚三氟氯乙烯(PCTFE)乳液、四氟乙烯乳液和六氟丙烯(FEP)乳液中的至少一種。

在本發明中，氟樹脂乳液的固含量為35～50％(重量％)。

作為本發明的納米改性復合導電塑料的制備方法的進一步改進：所述碳納米管為單壁碳納米管或多壁碳納米管，管徑為Φ10～100nm，管長10～200nm。