[發(fā)明專利]膨脹石墨/聚醚醚酮高導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110586401.X
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113321899B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周曉東;楊永波;馬輝煌
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號: C08L61/16
• 分類號: C08L61/16;C08K7/24;C08J5/18
• 代理公司: 上海領(lǐng)洋專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31292
• 代理人: 羅曉鵬

本發(fā)明公開了膨脹石墨/聚醚醚酮高導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，屬于導(dǎo)電復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。該復(fù)合材料由質(zhì)量百分比含量為40％–70％的膨脹石墨和30％–60％的聚醚醚酮組成，原料粉末置于裝有有機溶劑的容器中，經(jīng)均質(zhì)機高速剪切分散后進行超聲處理，烘干，得到的膨脹石墨/聚醚醚酮混合粉料在175–185℃加壓至20MPa并冷壓10–20min，卸壓至常壓后，加熱至385–395℃并保溫20–40min，自然冷卻至室溫得到。本發(fā)明的膨脹石墨/聚醚醚酮高導(dǎo)電復(fù)合材料兼具高的導(dǎo)電性和良好的機械性能，通過大功率超聲處理結(jié)合燒結(jié)熱壓成型工藝協(xié)同實現(xiàn)復(fù)合材料的高導(dǎo)電性能，可用于精密儀器和高腐蝕工作場合。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于導(dǎo)電復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及膨脹石墨/聚醚醚酮高導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

石墨的性質(zhì)介于金屬與非金屬之間，一定程度上兼具二者的優(yōu)勢，具備以下特性：優(yōu)異的耐高溫性能、數(shù)倍于其他非金屬材料的導(dǎo)電性、極低的熱膨脹系數(shù)、高溫下幾乎不發(fā)生形變以及強的化學(xué)穩(wěn)定性，是一種綜合性質(zhì)優(yōu)異的導(dǎo)電填料。但是，由于石墨的表面能低以及自身易團聚的特性，其作為導(dǎo)電填料與樹脂復(fù)合時往往出現(xiàn)類似于微裂紋和氣孔，降低復(fù)合材料的力學(xué)性能，且力學(xué)性能降低的程度隨著石墨含量的增加而變大?，F(xiàn)有技術(shù)中，膨脹石墨/聚醚醚酮(PEEK)復(fù)合材料存在改善電學(xué)性能的同時導(dǎo)致其力學(xué)性能大幅度降低的問題，從而限制其應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明的第一目的是提供膨脹石墨/聚醚醚酮高導(dǎo)電復(fù)合材料，實現(xiàn)復(fù)合材料高電導(dǎo)率的同時保持良好的力學(xué)性能。

本發(fā)明的第二目的是提供上述膨脹石墨/聚醚醚酮高導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，采用超聲處理工藝結(jié)合燒結(jié)熱壓成型，工藝簡單，易于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

本發(fā)明的第三目的是提供上述膨脹石墨/聚醚醚酮高導(dǎo)電復(fù)合材料在精密儀器和高腐蝕工作環(huán)境中的應(yīng)用。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供的膨脹石墨/聚醚醚酮高導(dǎo)電復(fù)合材料，以膨脹石墨為導(dǎo)電基體、聚醚醚酮為粘接材料經(jīng)過燒結(jié)熱壓成型得到電導(dǎo)率為45.73–137s/cm的片材結(jié)構(gòu)，按照質(zhì)量百分比含量計由40％–70％的膨脹石墨和30％–60％的聚醚醚酮組成。

優(yōu)選地，所述膨脹石墨為2500目的膨脹石墨。

本發(fā)明的膨脹石墨/聚醚醚酮高導(dǎo)電復(fù)合材料具有如下優(yōu)勢：導(dǎo)電率高和機械強度好。

本發(fā)明還提供所述膨脹石墨/聚醚醚酮高導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)原料預(yù)混合：按照配比稱取膨脹石墨和聚醚醚酮的粉末置于裝有有機溶劑的容器中，經(jīng)均質(zhì)機高速剪切分散進行預(yù)混合；

(2)超聲處理：向步驟(1)中原料預(yù)混合后的容器內(nèi)插入超聲發(fā)生器探頭進行超聲處理，烘干，得到膨脹石墨/聚醚醚酮混合粉料；

(3)燒結(jié)熱壓成型：將模具預(yù)熱至175–185℃后，取出表面均勻涂覆脫模劑，待所述脫模劑干燥后，將步驟(2)得到的膨脹石墨/聚醚醚酮混合粉料裝模，保持溫度為175–185℃的條件下加壓至20MPa并冷壓10–20min，卸壓至常壓后，加熱至加工溫度為385–395℃并保溫20–40min，自然冷卻至室溫后脫模，得到膨脹石墨/聚醚醚酮高導(dǎo)電復(fù)合材料。

優(yōu)選地，步驟(1)中，所述有機溶劑為無水乙醇，且所述膨脹石墨和無水乙醇的質(zhì)量體積比為4–7：300(g/mL)。

優(yōu)選地，步驟(1)中，所述均質(zhì)機的轉(zhuǎn)速為10000rpm，處理時間為0.5h。

優(yōu)選地，步驟(2)中，所述超聲處理的功率為20KHz，處理時間為2h。

優(yōu)選地，步驟(2)中，所述烘干溫度為95℃，處理時間為6h。