[發明專利]三元乙丙橡膠/聚苯胺/高密度聚乙烯復合導電材料的制備方法

有效

• 申請號: 201510331888.1
• 申請日: 2015-06-16
• 公開（公告）號: CN104910492B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發明（設計）人: 潘瑋;張慧勤;陳燕;裴海燕;曲良俊
• 申請（專利權）人: 中原工學院
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L23/16;C08L79/02;C08G73/02
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司41125
• 代理人: 張紹琳,張真真

技術領域

本發明屬于復合導電材料制備領域，特別涉及一種三元乙丙橡膠/聚苯胺/高密度聚乙烯復合導電材料的制備方法。

背景技術

高分了材料質輕，價廉，力學、電氣絕緣性能優越，加工方便，使用安全，因此獲得了飛速的發展和廣泛的應用。高分子材料因它的優良絕緣性便利人們生活的同時，也帶來諸多麻煩、甚至災難。近年來，隨著電子器件和大規模集成電路的迅速發展，靜電和電磁波的危害表現得更為突出。因此改變高分子材料的絕緣性，具有重要的現實意義。

為使常規的高分子材料具有抗靜電性，研究者已經使用了金屬、石墨烯、碳納米管、導電高分子或其他導電劑來提高其導電性。其中，導電高分子因其質輕成本低廉導電性能優異等特點被更多研究者青睞，現已成為一種最有發展前景的高分子材料導電劑，并且在學術研究方面已經發展成為高分子電化學及固體物理的交叉學科。而在眾多的導電高分子中，聚苯胺(聚苯胺)與其他導電高分子相比，單體原料易得，合成工藝簡單，摻雜現象獨特，電導率較高，在空氣中具有良好的穩定性，被認為是最有前途的導電高分子之一。由于聚苯胺分子鏈的共軛結構以及分子鏈間強烈的相互作用力導致該材料難溶難熔進而導致其加工困難，解決聚苯胺難溶難熔問題一直是研究的熱點，該領域已有大量工作。

聚苯胺作為一種最有應用潛力的導電高分子，通過與熱塑性高分子材料復合不僅解決了高分子制品靜電堆積問題，也解決了聚苯胺加工困難的問題，同時獲得了具有一定機械性能的導電復合材料。一些研究者通過機械熔融共混方法，將聚苯胺與基體聚合物材料復合，制備了具有一定導電性、又可采用傳統的高分子材料加工成型方法進行加工的復合材料。?但是，由于基體材料是絕緣體，復合材料的導電只能依靠基體中的聚苯胺?粒子相互接觸，形成導電通路來實現。?而機械共混方法很難使聚苯胺粒子在基體中分散均勻，必須添加大量的聚苯胺，才能獲得電導率較高的復合材料，這樣不僅成本增加，而且對基體聚合物材料的綜合力學性能和加工成型性能具有很大的損害作用。

因此，探索和發展導電聚苯胺復合材料的制備方法，在保證具有良好導電功能的前提下，降低導電聚苯胺的加入量（即降低導電逾滲閾值）、獲得具有良好的力學性能和加工性能，且電性能不受成型加工外場影響或影響極小的復合材料是近年來的研究熱點。目前的一個趨勢是使用多相高聚物共混體系來降低導電高聚物中導電劑的含量，高聚物共混物的相分離和導電添加劑選擇性地分散到某一相中，能夠在導電劑用量較低的情況下獲得高電導率的復合材料，另一方面能夠提供比較好的加工性能，并且有效的減弱了由于填料含量增加而造成的機械性能下降的影響。高聚物共混物的相分離和控制導電劑在體系中的分布和排列方式是獲得高性能、低成本的導電復合高分子材料的重要途徑，也是導電高分子復合材料的發展趨勢。

發明內容

本發明的設計思想：首先在超聲波作用下使苯胺單體經擴散進入三元乙丙橡膠粉末的內部，使三元乙丙橡膠粉末溶脹，在一定反應條件下，苯胺單體在三元乙丙橡膠內部聚合生成聚苯胺，得到三元乙丙橡膠/聚苯胺復合導電粉；然后將復合導電粉與高密度聚乙烯進行熔融共混得到三元乙丙橡膠/聚苯胺/高密度聚乙烯?三相復合導電復合導電材料料，在復合導電材料中聚苯胺選擇性的分布在三元乙丙橡膠相中形成導電網絡。

本發明是采用如下技術方案予以實現的：一種三元乙丙橡膠/聚苯胺/高密度聚乙烯復合導電材料的制備方法，它的步驟如下：

（1）將苯胺單體加入三元乙丙橡膠粉末中攪拌均勻，10-40℃下在超聲波功率為100-500W、頻率為20-120kHz條件下處理為0.5-2.0小時，苯胺單體的加入質量為苯胺單體和三元乙丙橡膠粉末總質量的25-50%，得到溶脹后的三元乙丙橡膠粉末；

（2）將步驟（1）中20-100重量份的溶脹后的三元乙丙橡膠粉末浸入到1000重量份的0.5-1.5mol/L的摻雜酸水溶液中，在溫度為0-20℃的條件下，加入500重量份0.5-1.5mol/L的溶有20-120重量份過硫酸銨的摻雜酸水溶液，反應時間為1.0-10.0小時，反應結束后用水清洗材料，干燥后得到三元乙丙橡膠/聚苯胺復合導電粉；

（3）將步驟（2）得到的三元乙丙橡膠/聚苯胺復合導電粉和高密度聚乙烯投入到高速混合機中，在溫度為40-60℃的條件下混合均勻，三元乙丙橡膠/聚苯胺復合導電粉的加入質量為三元乙丙橡膠/聚苯胺復合導電粉和高密度聚乙烯總質量的35-40%，使用雙螺桿擠出機在155-170℃熔融共混并造粒，得到三元乙丙橡膠/聚苯胺/高密度聚乙烯復合粒料；