一種導電高分子材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設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】
[0002] 復合型導電高聚物是W高分子材料為基體，加入一定數(shù)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W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運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(tài)，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(xù)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初性、物理機械性能和可加工性。
[0003]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Ξ者間關系，是本領域研究的重點和熱點。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種導電高分子材料及其制備 方法，W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。 陽0化]本發(fā)明的技術方案是運樣實現(xiàn)的：
[0006] 一種導電高分子材料，主要由W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、氯化鈕1-5份、離子液體5-35份、油酸修飾的四氧化Ξ鐵磁 性納米顆粒1-6份、氧化鋒納米線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。
[0007] 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 l-lOOnm。
[0008] 所述離子液體為咪挫類離子液體，可W為1-丙基-3-甲基咪挫六氣憐酸鹽、1-下 基-3-甲基咪挫四氣棚酸鹽、1-徑乙基-3-甲基1-甲基咪挫Ξ氣乙酸鹽硫酸氨鹽中的一種 或幾種。
[0009] 所述基礎樹脂乙締-醋酸乙締醋、乙締-丙締酸甲醋共聚物、乙締-辛締共聚物、 苯乙締-下二締-苯乙締嵌段共聚物、聚苯乙締-b-聚〔乙締-(乙締-丙締））-b-聚苯乙 締、聚化咯、聚對苯撐、聚苯硫酸、聚嚷吩、聚對苯撐乙締撐、聚苯胺等中的一種或幾種。
[0010] 所述填充油為蜂蠟、聚乙締蠟、微晶蠟、聚醋蠟中的一中或幾種，所述填充油的烙 點 > 75Γ。
[0011] 所述潤滑劑為硬脂酸巧、硬脂酸鋒、硬脂酸領、石油橫酸領、乙撐雙硬脂酸酷胺 (邸巧中一種或幾種。
[0012] 所述無機填料為超細活化處理的滑石粉或碳酸巧，
[0013] 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。
[0014] 所述的導電高分子材料的制備方法，包含W下具體操作步驟：（1)納米鈕-碳納米 管-離子液體：超聲作用、惰性氣體保護下，將氯化鈕、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°C;
[0015] (2)將納米銀膠體、納米銅膠體、油酸修飾的四氧化Ξ鐵磁性納米顆粒、氧化鋒納 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°C;
[0016] (3)基礎樹脂與填充油按比例在高速攬拌器中高速混合攬拌15分鐘，再加填充 油、潤滑劑、無機填料，抗氧化劑，高速攬拌20分鐘，攬拌速度在800轉/分鐘W上；
[0017] (4)攬拌均勻后的物料投入同向雙螺桿擠出機的主喂料口，待物料在烙融段全部 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 上方的獨立空氣閥口排出，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°C，再經過干燥制成。
[0018] 復合型導電高分子材料的導電機理：
[0019] 復合型導電高分子材料中填料的分散狀態(tài)決定了材料的導電性，從滲流理論中可 看出，孤立分散的填料微粒松散地填充于材料中時，當體積分散達到一定的臨界含量W后， 就可能形成一個連續(xù)的導電通路。運時的離子處于兩種狀態(tài)：一是電荷載流子可W在導體 內連續(xù)地流動，此時離子間發(fā)生的是物理接觸；二是由于離子間存在粘接劑薄層，載流子本 身被激活而運動。所W，復合型導電高分子材料能導電的條件是填充材料應該既一定程度 地分散，又能形成松散的網絡分布。碳納米管作為一維納米材料能夠作為"橋梁"將導電金 屬填料相互連接起來，可有效提高膠黏劑的導電能力、熱穩(wěn)定性和力學性能，同時降低填料 的導電導熱闊值和制備成本。通過聚合物基體（如熱塑性與熱固性樹脂）的優(yōu)化與選擇， 復合型導電高分子材料的力學性能可得到進一步的改善。
[0020] 本發(fā)明的有益效果如下：通過對基礎樹脂的優(yōu)化，形成連續(xù)的互穿網絡結構，有利 于導電介質在兩相界面上分布，并形成完整的空間導電網絡，同時由于選用的離子液體在 基體中形成導電網絡結構，克服了傳統(tǒng)介質體系不易形成導電網絡或本身電阻率較大的缺 點，降低了導電填料含量，在保持材料的高導電性同時，減少了對材料力學性能的破壞。為 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問題提 供新方法。
【具體實施方式】
[0021] 下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但并不構成對本發(fā)明的任何 限制。
[0022] 化工原料說明：購納米銀膠體、納米銅膠體、碳納米管、油酸修飾的四氧化Ξ鐵磁 性納米顆粒、氧化鋒納米線購自南京先豐納米材料科技有限公司；離子液體購自湖南術州 化工科技有限公司；其他化學試劑均購自國藥集團，工業(yè)級，所有化工原料均未處理，直接 使用。 陽〇2引 實施例1
[0024] 一種導電高分子材料，主要由W下重量份的組分組成：納米銀膠體1份、納米銅膠 體1份、碳納米管2份、氯化鈕1份、離子液體5份、油酸修飾的四氧化Ξ鐵磁性納米顆粒1 份、氧化鋒納米線3份、基礎樹脂40份、填充油8份、潤滑劑0. 5份、無機填料2. 5份，抗氧 化劑0. 01份。
[00巧]所述碳納米管為單層碳納米管，厚度范圍為Inm。
[00%] 所述離子液體為1-丙基-3-甲基咪挫六氣憐酸鹽。
[0027] 所述基礎樹脂乙締-醋酸乙締醋、。
[0028] 所述填充油為蜂蠟。
[0029] 所述潤滑劑為硬脂酸巧。
[0030] 所述無機填料為超細活化處理的滑石粉。
[0031] 所述抗氧化劑為抗氧劑1010。
[0032] 所述的導電高分子材料的制備方法，包含W下具體操作步驟：（1)納米鈕-碳納米 管-離子液體：超聲作用、惰性氣體保護下，將氯化鈕、碳納米管依次加入離子液體中，超聲 波作用25min，超聲功率：200W體系溫度：10°C;
[0033] (2)將納米銀膠體、納米銅膠體、油酸修飾的四氧化Ξ鐵磁性納米顆粒、氧化鋒納 米線依次加入步驟（1)體系中，超聲分散50min，超聲功率：500W，惰性氣體保護，體系溫度： 20°C；
[0034] (3)基礎樹脂與填充油按比例在高速攬拌器中高速混合攬拌15分鐘，再加填充 油、潤滑劑、無機填料，抗氧化劑，高速攬拌20分鐘，攬拌速度在1200轉/分鐘W上；
[0035] (4)攬拌均勻后的物料投入同向雙螺桿擠出機的主喂料口，待物料在烙融段全部 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 上方的獨立空氣閥口排出，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°C，再經過干燥制成。
[0036] 實施例2
[0037] 一種導電高分子材料，主要由W下重量份的組分組成：納米銀膠體2份、納米銅膠 體5份、碳納米管12份、氯化鈕5份、離子液體35份、油酸修飾的四氧化Ξ鐵磁性納米顆粒 6份、氧化鋒納米線6份、基礎樹脂75份、填充油16份、潤滑劑3份、無機填料4. 6份，抗氧 化劑0. 5份。
[0038] 所述碳納米管為單層碳納米管4. 5份、多層碳納米管7. 5份，厚度范圍為lOOnm。
[0039] 所述離子液體為1-丙基-3-甲基咪挫六氣憐酸鹽8份、1-下基-3-甲基咪挫四氣 棚酸鹽2份、1-徑乙基-3-甲基1-甲基咪挫Ξ氣乙酸鹽硫酸氨鹽5份。 W40] 所述基礎樹脂乙締-醋酸乙締醋5份、乙締-丙締酸甲醋共聚物8份、乙締-辛締 共聚物3份、苯乙締-下二締-苯乙締嵌段共聚物6份、聚苯乙締-b-聚〔乙締-(乙締-丙 締））-b-聚苯乙締5份、聚化咯7份、聚對苯撐5份、聚苯硫酸12份、聚嚷吩8份、聚對苯撐 乙締撐13份、聚苯胺11份。
[0041] 所述填充油為蜂蠟2份、聚乙締蠟4份、微晶蠟5份、聚醋蠟5份。
[0042] 所述潤滑劑為硬脂酸巧0. 5份、硬脂酸鋒0. 3份、硬脂酸領0. 2份、石油橫酸領1. 4 份、乙撐雙硬脂酸酷胺巧BS) 0. 6份。
[0043] 所述無機填料為碳酸巧。
[0044] 所述抗氧化劑為抗氧劑1010 0. 1份、抗氧劑1076 0. 2份、抗氧劑CA0. 2份。
[0045] 導電高分子材料的制備方法，包含W下具體操作步驟：（1)納米鈕-碳納米管-離 子液體：超聲作用、惰性氣體保護下，將氯化鈕、碳納米管依次加入離子液體中，超聲波作用 75min，超聲功率：600W體系溫度：30°C;
[0046] (2)將納米銀膠體、納米銅膠體、油酸修飾的四氧化Ξ鐵磁性納米顆粒、氧化鋒納 米線依次加入步驟（1)體系中，超聲分散80min，超聲功率：1200W，惰性氣體保護，體系溫 度：50°C ;
[0047] (3)基礎樹脂與填充油按比例在高速攬拌器中高速混合攬拌15分鐘，再加填充 油、潤滑劑、無機填料，抗氧化劑，高速攬拌20分鐘，攬拌速度在20000轉/分鐘W上；
[0048] (4)攬拌均勻后的物料投入同向雙螺桿擠出機的主喂料口，待物料在烙融段全部 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 上方的獨立空氣閥口排出，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210°C，再經過干燥制成。 W49] 實施例3
[0050] 一種導電高分子材料，主要由W下重量份的組分組成：納米銀膠體1. 5