[發明專利]具有雙導電網絡結構的碳納米粒子/TPV復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201710369695.4
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN107099095A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 李超群;王江;陳新;廖小雪
• 申請（專利權）人: 海南大學
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L23/00;C08L51/06;C08K7/24;C08K3/04;C08K9/00;C08J3/22
• 代理公司: 海口翔翔專利事務有限公司46001
• 代理人: 張耀婷

技術領域

本發明屬于復合材料制備領域，涉及一種動態硫化型熱塑性彈性體(TPV)復合材料的制備方法，特別涉及一種雙導電網絡結構的碳納米粒子/TPV納米復合材料的制備方法。

背景技術

具有導電性能的動態硫化型熱塑性彈性體基納米復合材料，它將動態硫化型熱塑性彈性體與納米材料的特性結合于一體，不但具有動態硫化型熱塑性彈性體的優良特性，與添加其它填料相比，還具有密度低、加工性能好以及導電、導熱等功能，在汽車內飾件、日用化工和電子工業等領域有廣泛的用途。

傳統的制備動態硫化型熱塑性彈性體導電材料的方法是使用炭黑。盡管炭黑具有一定的補強作用，但往往添加量大，然而大量填料的添加又會影響材料的加工性能。

隨著對制品性能和功能等要求的提高，以碳納米管、石墨烯等碳納米粒子改性動態硫化型熱塑性彈性體的方法得到廣泛關注，碳納米粒子因其獨特的原子結構而具有優異的電學、熱學及力學性能，因而可以通過添加少量就大幅提高聚合物基體的物理性能，同時使材料能夠保持較好的加工性能。特別是石墨烯作為一種由sp²雜化碳原子組成的二維平面結構的單片碳原子，其獨特的電學、熱學和力學性能引起了人們的廣泛關注。此外，作為制備石墨烯的石墨粉是一種儲量很大的天然礦物材料，價格低廉。

然而，由于碳納米粒子高的表面能以及強的分子間作用力而極易聚集，從而影響聚合物基體的力學性能，并制約材料導電性能的提高程度。

發明內容

本發明的目的是提供了一種具有雙導電網絡結構的碳納米粒子/TPV復合材料的制備方法，通過增容使碳納米粒子能有效分散到表面能低的聚合物基體材料中，碳納米管與石墨烯兩種不同維數的碳納米粒子在TPV中獨特的分布和形態共同構建了雙網絡導電結構使其對體系電學性能的提高具有很好的協同作用。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：提供一種具有雙導電網絡結構的碳納米粒子/TPV復合材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)通過粉碎機將增容劑和單壁碳納米管或熱還原氧化石墨烯(TRG)高速混合；使增容劑與碳納米粒子初步混合以利于下一步熔融混合時均勻進料；

(2)在氮氣氣氛下將已初步混合的物料熔融混合，獲得碳納米管母料或石墨烯母料；

(3)將碳納米管母料或石墨烯母料研磨，過60～100目篩，獲得碳納米管母料粉末或石墨烯母料粉末；

(4)將碳納米管母料粉末、石墨烯母料粉末、熱還原氧化石墨烯中的至少一種與TPV熔融混合，獲得碳納米粒子/TPV復合材料。

進一步地，所述TPV為聚丙烯與聚烯烴類橡膠的硫化物，即動態硫化型熱塑性彈性體為聚烯烴橡膠與聚丙烯動態硫化制備得到的一種材料。

進一步地，所述熱還原氧化石墨烯的含氧量為2～3wt％。

進一步地，所述增容劑表面含有馬來酸酐官能團，其含量為0.8wt％。

進一步地，步驟(1)中，增容劑與單壁碳納米管或熱還原氧化石墨烯的質量比均為3～4：1。

進一步地，步驟(4)中，將碳納米管母料粉末與TPV按碳納米管含量為0.75～5wt％熔融混合，獲得碳納米粒子/TPV復合材料。

進一步地，步驟(4)中，將石墨烯母料粉末與TPV按石墨烯含量為0.75～3wt％熔融混合，獲得碳納米粒子/TPV復合材料。

進一步地，步驟(4)中，將碳納米管母料粉末、石墨烯母料粉末同時與TPV熔融混合，獲得碳納米粒子/TPV復合材料，其中，碳納米管母料粉末與石墨烯母料粉末用量質量比為1：2～4。

進一步地，步驟(4)中，將碳納米管母料粉末、熱還原氧化石墨烯同時與TPV熔融混合，獲得碳納米粒子/TPV復合材料，其中，碳納米管母料粉末與熱還原氧化石墨烯用量質量比為1：2～4。

進一步地，所述兩種碳納米粒子同時與TPV混合制備復合材料中，碳納米管含量為0.75～1wt％，石墨烯含量為1.5～3wt％。

本發明具有雙導電網絡結構的碳納米粒子/TPV復合材料的制備方法具有以下的有益效果：

1、通過適宜的增容劑與兩種不同維數的碳納米粒子混合，制備得到碳納米粒子可良好分散于聚合物基體的納米母料；

2、本發明采用有效的混合方式，使碳納米管母料或石墨烯母料在TPV基體中較好地分散；