[發明專利]含金屬納米線和氧化石墨烯的聚合物基導電材料及制法

在審

• 申請號: 201510404851.7
• 申請日: 2015-07-10
• 公開（公告）號: CN104974500A
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發明（設計）人: 付紹云;紀艷紅;劉玉;杜森森
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: C08L75/04
• 分類號: C08L75/04;C08L63/00;C08L29/04;C08L33/00;C08K3/08;C08K3/04
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 王宇楊;陳琳琳

技術領域

本發明屬于納米復合材料制備領域，特別涉及一種含金屬納米線和氧化石墨烯的聚合物基導電(復合)材料及制法。

背景技術

導電復合材料具有耐用、導電性能穩定、易于加工成型為多種結構的產品、可以在大范圍內根據需要調節材料的電學和力學性能、成本低、適于大規模大批量生產等特點，因而廣泛應用于電子封裝粘接、太陽能電池電極、開關性能的元器件、電子標簽及電磁屏蔽等領域。

一般來說，導電復合材料主要是由聚合物基體和導電填料組成。常用的基體有環氧樹脂、聚氨酯、不飽和聚酯、PE、PP、PVC、PI、PPS、聚丙烯酸酯和橡膠等。常用的填料主要是碳系導電填料或金屬導電填料。碳系填料主要有炭黑、石墨、碳納米管、石墨烯等。金屬填料主要有金、銀、銅、鋁、鎳等，其形狀可以為球、片、線等。在眾多的導電填料中，金屬納米線由于具有很大的長徑比，可以在填充量的情況下，得到較高的導電性能。因此之前很多專利(公開號CN10424079、CN104093561A、CN103106950A、CN104299723A、CN102804064A、CN102993820A和CN103597550A等)中,都選用金屬納米線作為導電復合材料的填料。但是，在制備導電復合材料的過程中，一方面，金屬納米線很容易團聚成束；另一方面，金屬納米線的密度很大，極其容易下沉。因此，導電復合材料的綜合性能受到了很大程度上的影響。

發明內容

針對上述問題，本發明通過在金屬納米線的聚合物基導電材料中添加少量的片狀不導電氧化石墨烯，而提供一種含金屬納米線和氧化石墨烯的聚合物基導電(復合)材料及制法；一方面，氧化石墨烯可以很好的分散在水中，可以把團聚的金屬納米線隔開；另一方面，氧化石墨烯很輕，可以有效的阻止金屬納米線的下沉；因此，金屬納米線分散的更加均勻，從而使導電復合材料的導電性能得到顯著提高。本發明的方法簡單易行，填料分散均勻，制備的復合材料質量高，導電性能好。

本發明的技術方案如下：

本發明提供的含金屬納米線和氧化石墨烯的聚合物基導電材料，其由金屬納米線、氧化石墨烯和聚合物基體組成；各組分的重量份如下：

金屬納米線?????15～80重量份

氧化石墨烯?????0.01～5重量份

聚合物基體?????15～80重量份。

所述的金屬納米線為金納米線、銀納米線、銅納米線、鎳納米線和鋁納米線中的一種或幾種。

所述的聚合物基體為水溶性聚氨酯、聚乙烯醇、水溶性環氧樹脂和水溶性丙烯酸樹脂中的一種或幾種。

本發明提供的含金屬納米線和氧化石墨烯的聚合物基導電材料的制備方法，其制備步驟如下：

取金屬納米線的水分散液，向其中加入聚合物基體，充分混合均勻之后；然后將氧化石墨烯的水分散液加入上述混合物中，混合均勻，超聲處理30分鐘；最后，將上述混合物置于模具中，放于50℃的烘箱中，干燥2小時，除去水之后，得到含金屬納米線和氧化石墨烯的聚合物基導電復合材料；所述得到的含金屬納米線和氧化石墨烯的聚合物基導電復合材料中各組分的重量份如下：

金屬納米線????15～80重量份

氧化石墨烯????0.01～5重量份

聚合物基體????15～80重量份。

所述的金屬納米線為金納米線、銀納米線、銅納米線、鎳納米線和鋁納米線中的一種或幾種。

所述的聚合物基體為水溶性聚氨酯、聚乙烯醇、水溶性環氧樹脂和水溶性丙烯酸樹脂中的一種或幾種。

本發明提供的含金屬納米線和氧化石墨烯的聚合物基導電材料及制法，其優點如下：

本發明提供的含金屬納米線和氧化石墨烯的聚合物基導電材料，其中的氧化石墨烯可以很好的分散在水中，可以把團聚的金屬納米線隔開；氧化石墨烯很輕，可以有效的阻止金屬納米線的下沉；因此，金屬納米線分散的更加均勻，從而使導本發明的聚合物基導電復合材料的導電性能得到顯著提高；而且本發明的方法簡單易行，填料分散均勻，制備的復合材料質量高，導電性能好。

附圖說明

圖1為本發明實施例1制備的含銀納米線和氧化石墨烯的聚氨酯基導電材料與未添加氧化石墨烯的銀納米線聚氨酯基導電材料的斷面掃描電鏡圖；

圖2為本發明實施例2制備的含金納米線和氧化石墨烯的環氧樹脂基導電材料與未添加氧化石墨烯的金納米線環氧樹脂基導電材料的斷面掃描電鏡圖；

圖3為本發明實施例3制備的含銅納米線和氧化石墨烯的聚乙烯醇基導電材料與未添加氧化石墨烯的銅納米線聚乙烯醇基導電材料的斷面掃描電鏡圖。