[發(fā)明專利]中密度聚乙烯/石墨烯/聚苯胺三元復(fù)合導(dǎo)電功能材料的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410589899.5
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN104479190A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈少晉;張臻麒;侯嘯天;江平開;孫茜蒙;王慶;田玲
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L79/02;C08K3/04;B29C71/04;C08G73/02
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，特別是高分子導(dǎo)電復(fù)合材料制備方法，應(yīng)用于功能化高分子導(dǎo)電復(fù)合材料制備的工藝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著20世紀(jì)40年代乙烯類單體的自由基引發(fā)聚合迅速發(fā)展合成高分子如聚苯乙烯、?聚乙烯和有機(jī)玻璃以及各種橡膠制品進(jìn)入了蓬勃發(fā)展時(shí)期。由于這些高分子的優(yōu)良性能使得它們的應(yīng)用遍布人類。但是，純粹單一的高分子材料往往純在的某些局限性或者說是技術(shù)壁壘，因此，高分子材料的改性成為了新的研究方向。其中，高分子復(fù)合材料尤為突出，不同高分子的復(fù)合和無機(jī)離子的摻雜成了現(xiàn)今的熱門話題，對高分子導(dǎo)電材料的新產(chǎn)業(yè)需求不斷出現(xiàn)，技術(shù)要求不斷提高。

石墨烯(RGO)于2004年被英國科學(xué)家所制備，它是碳原子以sp2雜化連接的單原子層構(gòu)成的新型二維原子晶體,?其厚度只有0.3354?nm,?是目前世界上發(fā)現(xiàn)最薄的材料。石墨烯具有特殊的單原子層結(jié)構(gòu)和新奇的物理性質(zhì):?強(qiáng)度達(dá)130?GPa、熱導(dǎo)率約5000?J/(m·K·s)、禁帶寬度幾乎為零、載流子遷移率達(dá)到2×10⁵?cm²/(V·s)、高透明度(約97.7%)、比表面積理論計(jì)算值為2630?m²/g,?石墨烯的楊氏模量(1100?GPa)和斷裂強(qiáng)度(125?GPa)與碳納米管相當(dāng)，它還具有分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)、量子霍爾鐵磁性和零載流子濃度極限下的最小量子電導(dǎo)率等一系列性質(zhì)。將石墨烯添加至高分子材料中可以極大的提高材料的強(qiáng)度，熱穩(wěn)定性和導(dǎo)電率。不僅被廣泛應(yīng)用于某些特定領(lǐng)域，同時(shí)在原有的技術(shù)基礎(chǔ)上取得了突破。

^?聚苯胺(PANI)具有結(jié)構(gòu)多樣化、耐氧化和耐熱性好等特點(diǎn)。聚苯胺及其衍生物不僅可通過質(zhì)子酸的摻雜獲得良好的導(dǎo)電性，而且可通過加入氧化劑或還原劑來使其骨架中的電子遷移發(fā)生改變，即“氧化還原摻雜”。摻雜后，聚苯胺及其衍生物的導(dǎo)電率可明顯提高，并可改善其在溶劑中的溶解性和加工性能，但普通的聚苯胺摻雜復(fù)合物機(jī)械強(qiáng)度不足，在加工過程中由于剪切易于造成的導(dǎo)電性能損傷。

中密度聚乙烯(MDPE)是近年來才得到廣泛運(yùn)用的一種聚乙烯，其性能介于高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)兩者之間，既保持了HDPE的剛性，又有LDPE的柔性、耐蠕變性，集兩者優(yōu)點(diǎn)于一身，在制造配氣管、配水管、通訊和電纜護(hù)套方面占有絕對優(yōu)勢，因而越來越受市場關(guān)注。在導(dǎo)電復(fù)合材料方面應(yīng)用還不廣泛，其熔融溫度126-135℃，熔體流動速率為0.1-35克/10分鐘，熱變形溫度(0.46兆帕)49-74℃。

輻射改性能提供一種與目前自限溫加伴熱電纜所不同的加熱等級和發(fā)熱功率，高分子復(fù)合材料的輻射改性是輻射化學(xué)應(yīng)用于新材料領(lǐng)域，并取得較快發(fā)展的一個方面。目前，高分子輻射加工工業(yè)已在世界各國蓬勃發(fā)展，成為一個新興的高科技產(chǎn)業(yè)，輻射交聯(lián)電線電纜、熱收縮材料、有機(jī)PTC(正溫度系數(shù))材料、泡沫材料等的制備；輻射聚合、輻射降解、輻射接枝、橡膠的輻射硫化及輻射涂層固化等技術(shù)都已發(fā)展成大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。而且許多新的工程塑料，復(fù)合材料等的制備都可通過輻射交聯(lián)的方法實(shí)現(xiàn)。聚合物材料經(jīng)輻射交聯(lián)后，聚合物大分子之間形成一定的交聯(lián)點(diǎn)，從而使的聚合物的分子量提高，并形成一種三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的分子，對聚合物的各項(xiàng)物理性能產(chǎn)生影響：

1)提高熱穩(wěn)定性，包括提高高溫特性及熱氧老化性；

2)提高抗張強(qiáng)度和減少彈性；尤其是提高在高溫下的抗張強(qiáng)度。

輻射交聯(lián)與化學(xué)交聯(lián)相比，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)無須添加熱引發(fā)劑，可避免混料過程中的預(yù)交聯(lián)；

2)交聯(lián)在常溫下進(jìn)行，可節(jié)約能源和避免環(huán)境污染；

3)交聯(lián)工藝簡單，交聯(lián)過程容易控制，交聯(lián)度可通過調(diào)節(jié)輻射劑量來控制；

4)應(yīng)用范圍大，如PP，氯化聚乙烯(CPE)，氟材料等；

5)效率高，成本低；

6)輻射交聯(lián)特別適用于生產(chǎn)小線，可以高速擠出后交聯(lián)，比化學(xué)交聯(lián)小線的生產(chǎn)速度要高。

輻射改性主要應(yīng)用于高分子復(fù)合材料，特別是聚合物的改性工藝過程中，在復(fù)合物的改性領(lǐng)域的應(yīng)用還需要不斷驗(yàn)證。

發(fā)明內(nèi)容