[發明專利]一種導電高分子材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201510783492.0
• 申請日: 2015-11-17
• 公開（公告）號: CN105254993A
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發明（設計）人: 張建剛;張重靜;王蘭芳
• 申請（專利權）人: 張建剛
• 主分類號: C08L23/08
• 分類號: C08L23/08;C08L65/00;C08L79/04;C08L81/02;C08L79/02;C08L53/02;C08L65/02;C08L91/06;C08L23/06;C08L67/00;C08K13/06;C08K9/04;C08K3/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及高分子材料改性技術領域，更具體地說一種高分子材料。

背景技術

復合型導電高聚物是以高分子材料為基體，加入一定數量的導電物質(如碳黑、石墨、碳纖維、金屬粉、金屬纖維、金屬氧化物等)組合而成。復合型導電高分子材料是高分子材料與導電物質通過分散復合、層壓復合以及形成表面導電膜等方式構成的一種功能高分子材料。層壓復合與形成表面導電膜這兩種方式制成的材料使用后易產生諸多不便，因而應用領域也受到限制。分散復合是通過在高聚物中添加大量導電填料，如碳黑、碳纖維、金屬粉末等，后再通過塑料機械設備進行加工制成復合材料。碳黑特別是納米導電碳黑因碳黑粒徑小，比表面積大，結構高，因而滲流閥值低，添加量少，是一種極好的導電填料。其導電性主要取決于碳黑的分散狀態，當碳黑濃度達到滲流域值時，并具有一定程度的分散且形成網絡分布，就會形成連續的導電通道，網絡分布越密集，導電通道越多，導電性越好。碳黑濃度越低、碳黑與樹脂的相容性越好，材料的力學性能、加工性能越好。但高導電高分子材料要求的體積電阻率極低，需要更多的導電通道，因此必需加入大量碳黑，易導致碳黑分散不良，與樹脂的相容性更差，極大影響了材料的柔韌性、物理機械性能和可加工性。

目前，復合型高導電高分子材料種類繁多，但存在其導電性能與加工性能、力學性能相互矛盾，如何權衡三者間關系，是本領域研究的重點和熱點。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提供一種導電高分子材料及其制備方法，以解決復合型高導電高分子材料，其導電性能與加工性能、力學性能相互矛盾的技術缺陷。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種導電高分子材料，主要由以下重量份的組分組成：納米銀膠體1-2份、納米銅膠體1-5份、碳納米管2-12份、氯化鈀1-5份、離子液體5-35份、油酸修飾的四氧化三鐵磁性納米顆粒1-6份、氧化鋅納米線3-6份、基礎樹脂40-75份、填充油8-16份、潤滑劑0.5-3份、無機填料2.5-4.6份，抗氧化劑0.01-0.5份。

所述碳納米管為單層碳納米管、多層碳納米管的一種或兩種，厚度范圍為1-100nm。

所述離子液體為咪唑類離子液體，可以為1-丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-羥乙基-3-甲基1-甲基咪唑三氟乙酸鹽硫酸氫鹽中的一種或幾種。

所述基礎樹脂乙烯-醋酸乙烯酯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚苯乙烯-b-聚〔乙烯-(乙烯-丙烯)〕-b-聚苯乙烯、聚吡咯、聚對苯撐、聚苯硫醚、聚噻吩、聚對苯撐乙烯撐、聚苯胺等中的一種或幾種。

所述填充油為蜂蠟、聚乙烯蠟、微晶蠟、聚酯蠟中的一中或幾種，所述填充油的熔點≥75℃。

所述潤滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸鋇、石油磺酸鋇、乙撐雙硬脂酸酰胺(EBS)中一種或幾種。

所述無機填料為超細活化處理的滑石粉或碳酸鈣，

所述抗氧化劑為抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑CA中的一種或幾種。

所述的導電高分子材料的制備方法，包含以下具體操作步驟：(1)納米鈀-碳納米管-離子液體：超聲作用、惰性氣體保護下，將氯化鈀、碳納米管依次加入離子液體中，超聲波作用25-75min，超聲功率：200-600W體系溫度：10-30℃；

(2)將納米銀膠體、納米銅膠體、油酸修飾的四氧化三鐵磁性納米顆粒、氧化鋅納米線依次加入步驟(1)體系中，超聲分散50-80min，超聲功率：500-1200W，惰性氣體保護，體系溫度：20-50℃；

(3)基礎樹脂與填充油按比例在高速攪拌器中高速混合攪拌15分鐘，再加填充油、潤滑劑、無機填料，抗氧化劑，高速攪拌20分鐘，攪拌速度在800轉/分鐘以上；

(4)攪拌均勻后的物料投入同向雙螺桿擠出機的主喂料口，待物料在熔融段全部塑化后，從側向喂料口處將特導電碳黑喂入同向雙螺桿擠出機，混入的空氣從側向喂料口上方的獨立空氣閥門排出，步驟(2)所得體系在混合段完成浸潤和分散，最后經過真空排氣口抽真空后擠出造粒，擠出溫度范圍為165～210℃，再經過干燥制成。

復合型導電高分子材料的導電機理：