一种β型聚丙烯导电复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及高分子材料技术领域，具体公开了一种β型聚丙烯导电复合材料及其制备方法。所述的β型聚丙烯导电复合材料含有改性碳化细菌纤维素纳米材料。由于其以改性碳化细菌纤维素纳米材料为导电填料，克服了现有技术制备导电复合材料中使用石墨烯微片、碳纳米管等昂贵的导电填料的缺点，大大降低导电复合材料的制备成本。所述的β型聚丙烯导电复合材料具有良好的导电性能及力学性能。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】
本专利技术涉及高分子材料
，具体涉及一种β型聚丙烯导电复合材料及其 制备方法。
技术介绍
导电复合材料具有防止静电作用，在电子、电气、石油化工、机械、照相、军火工业 等领域广泛应用。通常都是添加导电填料来达到提高导电性的效果，使用比较多的是金属 类粉末填充物和碳系填充物，如石墨烯微片、碳纳米管等。但是存在一个问题就是，由于导 电填充物间很难互相接触形成导电网络，需要添加含量比较多的导电填充物，才能使得导 电复合材料导电，这样一来导电复合材料的力学性能会降低。此外石墨烯微片、碳纳米管等 填料价格昂贵，导致导电复合材料成本较高。如今聚丙烯（PP)的使用中，比较注重制品的 抗冲击性能，即材料的韧性，普通的聚丙烯通常是α晶型，性脆，抗冲击性能较弱。而β晶 型却能有效改善材料的韧性，但拉伸、弯曲强度稍弱。因此，研宄一种具有力学性能良好，成 本低且具有优异导电性能的聚丙烯导电复合材料具有很好的市场前景。 细菌纤维素（BC)是一种友好的纳米材料，与植物纤维素相比，不含木质素和半纤 维素等伴生产物，同时具有高结晶度、高聚合度、超精细的网络结构、极高的抗张强度和优 异的生物相容性，在医用材料、食品、化工等领域的应用受到人们广泛的关注。作为一种新 型的环境友好、性能优异的材料，细菌纤维素在复合材料方面的应用也逐渐被开发，目前主 要集中在以下几个方面：（1)利用细菌纤维素优异的力学性能用于增强高分子材料；（2)同 时利用细菌纤维素的微纤 尺寸小于可见光波长的十分之一的特性和高强度，制备增强的透明材料；（3)利用细 菌纤维素的超精细结构，原位制备有机-无机杂化材料。现有技术中尚无将细菌纤维素用 于制备聚丙烯导电复合材料的报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种导电性能优异、力学性能好的β型聚丙 烯导电复合材料。 本专利技术所要解决的上述技术问题通过以下技术方案予以实现： 一种β型聚丙烯导电复合材料，含有改性碳化细菌纤维素纳米材料。 优选地，所述的β型聚丙烯导电复合材料，含有重量百分比为1~20%的改性碳化 细菌纤维素纳米材料和重量百分比为80~99%的均聚聚丙烯。 进一步优选地，所述的β型聚丙烯导电复合材料，其特征在于，含有重量百分比 为1~10%的改性碳化细菌纤维素纳米材料和重量百分比为90~99%的均聚聚丙烯。 最优选地，所述的β型聚丙烯导电复合材料，含有重量百分比为1~5%的改性碳化 细菌纤维素纳米材料和重量百分比为95~99%的均聚聚丙烯。 优选地，所述的改性碳化细菌纤维素纳米材料通过如下方法制备得到： 501. 将细菌纤维素置于蒸馏水中浸泡，然后通过挤压，获得细菌纤维素膜； 502. 将细菌纤维素膜放入醋酸钙水溶液中浸泡l~5h，得到吸收醋酸钙溶液的细菌纤 维素膜BCa ; 503. 将细菌纤维素膜BCa置于无水乙醇中浸泡l~3h，至醋酸钙析出吸附在细菌纤维素 膜BCa的表面，得细菌纤维素膜BCb ; 504. 将细菌纤维素膜BCb在800~1000°C无氧条件下处理l~5h，得CBCb复合物； 505. 将CBCb复合物置于庚二酸的乙醇溶液中浸泡l~3h，加热挥发乙醇，得改性碳化细 菌纤维素纳米材料。 本专利技术将细菌纤维素膜置于醋酸钙溶液中，然后在无水乙醇中浸泡使醋酸钙析出 至细菌纤维素膜的表面，接着在高温无氧条件下将醋酸钙氧化成氧化钙、细菌纤维素碳化， 形成新的改性导电网络结构，再用庚二酸溶液对该导电网络结构进行处理，得到负载有β 成核改性剂的碳化细菌纤维素纳米材料。所述碳化细菌纤维素纳米材料具有独有的海绵 状纳米结构，用其制备聚丙烯导电复合材料能够构建很好的导电网络，极大的改善了聚丙 烯导电复合材料的导电性能；此外，本专利技术碳化细菌纤维素纳米材料上负载有β成核改性 剂，用来添加至聚丙烯导电复合材料中，可以使原本的聚丙烯α晶型变为β晶型，大大提 高聚丙烯复合材料的韧性，且具有很高的拉伸强度和弯曲强度。 优选地，S02.中所述的醋酸钙水溶液的浓度为0. 1~0. 2 mol/L ;S02.中所述的浸 泡时间为4h。 优选地，S03.所述的浸泡时间为2h， 优选地，S04.所述的细菌纤维素膜BCb在900°C无氧条件下处理4h。 优选地，S05.所述的庚二酸的乙醇溶液的浓度为0. 08~0. 4 g/L ;S05.中所述的浸 泡时间为2h。 上述β型聚丙烯导电复合材料的制备方法，其特征在于，包含如下步骤： Sl 1.将改性碳化细菌纤维素纳米材料溶于无水乙醇中，得改性碳化细菌纤维素纳米材 料溶液，备用； 512. 将均聚聚丙烯放入拌机中，然后加入SlL中配置的溶液，搅拌均匀，待无水乙醇 挥发后，得原料； 513. 将S12.制备得到的原料通过熔融挤出手段进行挤出切粒，得到β型聚丙烯导电 复合材料。 有益效果：（1)本专利技术β型聚丙烯导电复合材料使用了一种以细菌纤维素为原料 制备的新颖的导电填料，该导电填料成本低，克服了现有技术制备导电复合材料中使用石 墨烯微片、碳纳米管等昂贵的导电填料的缺点，大大降低导电复合材料的制备成本；（2)本 专利技术所述的本专利技术β型聚丙烯导电复合材料，其中的改性碳化细菌纤维素纳米材料能形 成高效的导电网络，大大提高导电效率；（3)本专利技术改性碳化细菌纤维素纳米材料上由于 负载有β成核改性剂，制备得到β型聚丙烯导电复合材料上含有大量的β晶体，使得制 备得到的β型聚丙烯导电复合材料的抗冲击强度大大增强，也克服了现有技术中聚丙烯 材料抗冲击强度弱的缺点；（4)所述的β型聚丙烯导电复合材料，随着改性碳化细菌纤维 素纳米材料的增加，其冲击强度、拉伸强度和弯曲强度都增大，克服了现有技术中导电复合 材料随着导电填料的加入而使材料冲击强度、拉伸强度和弯曲强度减小的技术偏见。【具体实施方式】 以下结合具体实施例来进一步解释本专利技术，但实施例对本专利技术不做任何形式的限 定。 以下实施例中使用的细菌纤维素和均聚聚丙烯均可从市场上购买得到；所使用的 均聚聚丙稀的分子量为10W。 实施例1 改性碳化细菌纤维素纳米材料的制备： 51. 将细菌纤维素（BC)置于蒸馏水中浸泡，然后通过挤压，获得细菌纤维素膜（BC膜)； 52. 将细菌纤维素膜（BC膜）放入0.13 mol/L的醋酸钙水溶液中浸泡4h，得到吸收醋 酸钙溶液的细菌纤维素膜BCa ; 53. 将细菌纤维素膜BCa置于无水乙醇中浸泡2h，至醋酸钙析出吸附在细菌纤维素膜 BCa的表面，得细菌纤维素膜BCb ; 54. 将细菌纤维素膜BCb在900°C无氧条件下处理4h，得CBCb复合物； 55. 将CBCb复合物置于浓度为0. 4 g/L庚二酸的乙醇溶液中浸泡2h，加热挥发乙醇， 得改性碳化细菌纤维素纳米材料。 β型聚丙烯导电复合材料的制备： 将上述IOg改性碳化细菌纤当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种β型聚丙烯导电复合材料，其特征在于，含有改性碳化细菌纤维素纳米材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林志丹，冼嘉明，贺子芹，黎明庆，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东;44