[發明專利]聚合物基導電彈性體的制備方法

在審

• 申請號: 201710334228.8
• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN107118489A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 于慶順;任帥;李強
• 申請（專利權）人: 四川恒領皓睿塑膠科技有限公司
• 主分類號: C08L53/00
• 分類號: C08L53/00;C08L53/02;C08L23/08;C08L97/00;C08K7/24;C08K3/04;C08K7/06;C08K3/08
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙)11369
• 代理人: 鄭健

技術領域

本發明涉及聚合物材料制備領域，具體涉及一種聚合物基導電彈性體的制備方法。

背景技術

近年來，導電高分子復合材料因為具有密度低、易加工成型、耐溶劑性和電導率可調控等優點在靜電耗散、電磁屏蔽、電子傳感器以及電容器等方面有著廣泛的應用。

導電彈性體相比其他聚合物基導電復合材料來說，具有在外場作用下發生較大形變的能力。利用導電彈性體的電導率隨外場刺激(例如，應力場、溫度場、化學蒸汽/溶劑場)而發生的變化，能夠制備各種功能豐富的傳感器、可伸縮導體等，進而應用在可穿戴電子產品、電子皮膚、溫控開關、柔性電極等等領域。因而近年來受到越來越廣泛的關注。制備此類材料的主要方法是將導電填料與彈性聚合物基體復合制備復合導電彈性體。

但是，目前在導電高分子復合材料的設計方面具有兩個主要的問題：即如何降低材料的導電逾滲閾值以及如何保持甚至提高聚合物基體的機械性能。有許多學者報道了大量關于降低導電高分子復合材料導電逾滲閾值的方法，而其中最有效、最簡單的方法就是控制材料的結構使導電填料在聚合物基體中形成特殊導電網絡結構。這些結構主要包括導電雙逾滲結構、導電粒子選擇性分布在相界面以及隔離結構等特殊結構，而這些方法中最有效、最簡單的降低材料導電逾滲閾值的方法就是構建隔離結構。然而，由于很弱的界面粘合力和導電粒子與聚合物基體之間的缺陷等因素，這些方法得到的導電材料的機械性能都非常差，特別是具有隔離結構的材料，其剛性、韌性等力學性能都極差。這個問題極大地限制了導電高分子材料在工業上的應用，因此構建一種新型的具有低逾滲、高電率同時具有較好的力學性能的導電高分子復合材料是非常有必要的。

發明內容

本發明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優點。

為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種聚合物基導電彈性體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

按重量份，將50～80份聚合物彈性粒子Ⅰ和5～10份導電填料加入轉矩流變儀，第一次熔融共混5～15min，得到母料；然后在高速攪拌機中，將母料以20000～30000rpm的轉速粉碎2～5分鐘，將粉碎后的母料與20～40份聚合物彈性粒子Ⅱ再次放入轉矩流變儀中第二次熔融共混5～15min，制得聚合物基導電彈性體材料；所述轉矩流變儀的轉速為30～80rpm，溫度為120～200℃。

優選的是，所述聚合物彈性粒子Ⅰ和聚合物彈性粒子Ⅱ均為乙烯-辛烯嵌段共聚物、乙烯-辛烯無規共聚物、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物、乙烯-丙烯-非共軛二烯烴共聚物中的一種或幾種。

優選的是，所述聚合物彈性粒子Ⅰ為改性乙烯-辛烯嵌段共聚物，其制備方法為：按重量份，將10～20份乙烯-辛烯嵌段共聚物、100～150份甲苯、0.5～1份引發劑、1～5份乙烯基對苯二甲酸加入超臨界反應裝置中，在體系密封后通入二氧化碳至15～25MPa，120～160℃下攪拌反應1～3小時，然后卸去二氧化碳壓力，加入1～3份甲基丙烯酸甲酯，再次注入二氧化碳至壓力為40～60MPa，120～160℃下攪拌1～3小時，卸壓，乙醇沉淀、洗滌后抽濾，得到改性乙烯-辛烯嵌段共聚物。

優選的是，所述引發劑為過氧化苯甲酰及其衍生物、偶氮二異丁腈及其衍生物、2,5-二甲基-2,5-雙(叔丁基過氧基)己烷及其衍生物、過氧化二異丙苯及其衍生物、過氧化環己酮及其衍生物中的一種或幾種。

優選的是，所述乙醇沉淀前還包括：將卸壓后的物料、3～5份苯乙烯、20～30份甲苯置于帶攪拌的密封容器中，向其中通入氮氣使料液中氮氣飽和，然后將該密封容器置于2.5MeV、40mA的電子加速器中進行輻照攪拌處理，然后采用乙醇沉淀、洗滌后抽濾，得到改性乙烯-辛烯嵌段共聚物；輻照劑量率為200～500kGy/h，輻照劑量為500～2000kGy，攪拌速度為100～200r/min。

優選的是，所述導電填料為石墨烯、炭黑、多壁碳納米管、單壁碳納米管、碳纖維、金屬粉末中的至少一種。

優選的是，在第一次熔融共混前，還加入5～10份改性木質素；在第二次熔融共混前，還加入5～8份有機過氧化物。