一种导电复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种导电复合材料的制备方法，通过采用单壁碳纳米管代替导电石墨，可成功制造出表面电阻率在10

A preparation method of conductive composite materials

The invention discloses a preparation method of conductive composite material. By using single wall carbon nanotubes instead of conductive graphite, the surface resistivity can be successfully produced at 10.

【技术实现步骤摘要】
一种导电复合材料的制备方法
本专利技术属于新材料
，具体涉及一种导电复合材料的制备方法。
技术介绍
碳纳米管(carbonnanotubes，CNTs)，又称巴基管，属于富勒碳系，是由单层或多层石墨片围绕同一中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管结构，其两端通常被由五元环和七元环参与形成的半球形大富勒烯分子封住，每层纳米管的管壁是一个由碳原子通过sp2杂化与周围3个碳原子完全键合后所构成的六边形网络平面所围成的圆柱面。CNT根据管状物的石墨片层数可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。碳纳米管是优秀的一维介质，由于其特殊的结构，π电子能在管壁上高速传递，而不能在径向上运动，故碳纳米管具有特殊的电学性能。碳纳米管由卷曲的石墨片构成，具有石墨导热率高和巨大长径比的特点，因而其又是优良的热传导材料。碳纳米管的杨氏模量可达1.8TPa，力学性能优秀，因此可用于许多新型超强复合材料的设计。碳纳米管的端帽部由活性相对较高的碳-碳五元环组成，这些碳-碳键在受到强氧化剂攻击时较易断裂；另外，碳纳米管管壁通常还存在一些缺陷部位，这些缺陷部位存在大量的悬挂键，这些悬挂键的活性较高，在一定的条件下可以与外来氧原子结合生成碳-氧键，这是碳纳米管用于高分子材料改性的理论基础。复合材料由于其固有的耐腐蚀、轻质高强、绝缘、隔热、无磁化等特性，得到了广泛的应用，成为各个国家竞相发展的领域。导电复合材料在航空领域有重要应用，可为敏感的电子控制设备免受电磁干扰提供屏蔽。聚合物基碳系复合材料拥有优异的屏蔽特性，它可作为轻质电磁屏蔽材料，取代飞机上某些金属部件，减轻机身重量。复合材料电缆桥架的绝缘性是其优点，大大提高了系统的安全性，但最好具有一定的导电率，使其不产生静电积累，也就是需要一定的抗静电性能。这些应用目前均采用在复合材料中加入一定比例的导电石墨，使复合材料具有一定的导电性能。但是导电石墨的使用存在以下问题：（1）石墨粉加入量较大，降低复合材料的力学性能；石墨粉比表面积和比体积大，运输、储存成本高；粉尘易燃易爆，危险性高；（2）导电石墨与普通填料如碳酸钙、氢氧化铝等相比具有很大的比表面积，大剂量的加入使得树脂糊粘度增加，同时石墨在树脂聚合固化过程中具有阻聚作用，需要具有极低粘度、高活性的特种树脂，产品成本高；即使采用特种树脂，树脂糊的粘度依然大大高于普通不需要抗静电性的普通树脂糊，使得拉挤过程难度大大增加，产品合格率下降；（3）导电石墨的大量加入使得制品的力学性能降低；（4）石墨粉颗粒非常细，使用中容易扬尘，对工厂环境污染大，且在拉挤生产过程中需要将连续长度的型材切割为需要的长度，切割过程中不可避免会有粉尘产生，而含有导电石墨的粉尘对破坏设备电气的绝缘性，导致故障，同时也对操作环境和工人健康产生不可逆的影响；（5）石墨粉的加入使得具有导电性要求的复合材料只能是黑色，没有其它选择，因为石墨的添加量大，使得目前所有抗静电产品只能是黑色。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种可提高复合材料力学性能，改善劳动和健康条件，且可制造彩色制品的导电复合材料的制备方法。为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：一种导电复合材料的制备方法，包括如下制备步骤：S1、将单壁碳纳米管与溶剂放入高速分散机上进行预分散处理，得到碳纳米管溶剂混合液；S2、将预分散好的碳纳米管溶剂混合液按照使用比例加入树脂液中进行第二次分散，直至纳米管完全分散均匀，没有任何颗粒状存在，方为分散合格；S3、在分散合格的树脂-碳纳米管混合液中依次加入填料、助剂、脱模剂、固化剂和颜料糊，分散搅拌均匀，得到混合原料；S4、将混合原料放置在拉挤机上进行拉挤处理，得到导电复合材料。优选地，前述步骤S1中，单壁碳纳米管与溶剂的质量比为1:（20~50）。再优选地，前述步骤S1中，高速分散机的转速为5000~10000rpm。更优选地，前述步骤S2中，高速分散机的转速为1000~3000rpm。进一步优选地，前述步骤S2中，碳纳米管溶剂混合液和树脂液的质量比为1：（200~500）。具体地，前述步骤S3中，填料、助剂、脱模剂、固化剂和颜料糊的质量比为（25~40）：（1~2）：（0.5~1.5）：2：（1~2）。更优选地，前述填料为碳酸钙。优选地，前述步骤S3中，分散搅拌的时间为10~30min，速度为1000~3000rpm。再优选地，前述步骤S4中，拉挤操作的温度为100~140℃，速度为20~40cm/min。本专利技术的有益之处在于：（1）采用单壁碳纳米管代替导电石墨，制造制品的表面电阻率在106~109欧姆之间，符合抗静电特性；（1）在制备过程中不需要添加具有极低粘度、高活性的特种树脂，降低了产品成本；（2）制备中添加的单壁碳纳米管由于其本身是长链结构，可提高制品的力学性能，且若得到同样表面电阻率的导电复合材料，单壁碳纳米管的用量比石墨少一千倍；另外，单壁碳纳米管虽然本身也是黑色，但由于添加量极低，通过调整颜料糊可以得到其他颜色的彩色制品；（3）本专利技术导电复合材料的制备过程环保无污染，改善了劳动和健康条件。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术作具体的介绍。实施例1一种导电复合材料的制备方法，包括如下制备步骤：S1、将单壁碳纳米管与溶剂放入高速分散机上进行预分散处理，其中单壁碳纳米管与溶剂的质量比为1:20，高速分散机的转速为5000rpm，得到碳纳米管溶剂混合液；S2、将预分散好的碳纳米管溶剂混合液按照使用比例加入树脂液中进行第二次分散，高速分散机的转速为1000rpm，直至纳米管完全分散均匀，没有任何颗粒状存在，方为分散合格；S3、在分散合格的树脂-碳纳米管混合液中按工艺配方要求依次加入填料、助剂、脱模剂、固化剂和颜料糊，其中，填料、助剂、脱模剂、固化剂和颜料糊的质量比为25：1：0.5：2：1，填料为碳酸钙，分散搅拌均匀，分散搅拌时间为10min，搅拌速度为1000rpm，得到混合原料；S4、将混合原料放置在拉挤机上进行拉挤处理，拉挤操作的温度为100℃，速度为20cm/min，得到导电复合材料。实施例2一种导电复合材料的制备方法，包括如下制备步骤：S1、将单壁碳纳米管与溶剂放入高速分散机上进行预分散处理，单壁碳纳米管与溶剂的质量比为1:35，高速分散机的转速为7000rpm，得到碳纳米管溶剂混合液；S2、将预分散好的碳纳米管溶剂混合液按照使用比例加入树脂液中进行第二次分散，碳纳米管溶剂混合液和树脂液的质量比为1：350，高速分散机的转速为2000rpm，直至纳米管完全分散均匀，没有任何颗粒状存在，方为分散合格；S3、在分散合格的树脂-碳纳米管混合液中依次加入填料、助剂、脱模剂、固化剂和颜料糊，填料、助剂、脱模剂、固化剂和颜料糊的质量比为30：1.5：1：2：1.5，填料为碳酸钙，分散搅拌均匀，分散搅拌的时间为20min，速度为2000rpm，得到混合原料；S4、将混合原料放置在拉挤机上进行拉挤处理，拉挤操作的温度为120℃，速度为30cm/min，得到导电复合材料。实施例3一种导电复合材料的制备方法，包括如下制备步骤：S1、将单壁碳纳米管与溶剂放入高速分散机上进行预分散处理，单壁碳纳米管与溶剂的质量比为1:50，高速分散机的转速为10000rp本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：S1、将单壁碳纳米管与溶剂放入高速分散机上进行预分散处理，得到碳纳米管溶剂混合液；S2、将预分散好的碳纳米管溶剂混合液按照使用比例加入树脂液中进行第二次分散，直至纳米管完全分散均匀，没有任何颗粒状存在，方为分散合格；S3、在分散合格的树脂‑碳纳米管混合液中依次加入填料、助剂、脱模剂、固化剂和颜料糊，分散搅拌均匀，得到混合原料；S4、将混合原料放置在拉挤机上进行拉挤处理，得到导电复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种导电复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：S1、将单壁碳纳米管与溶剂放入高速分散机上进行预分散处理，得到碳纳米管溶剂混合液；S2、将预分散好的碳纳米管溶剂混合液按照使用比例加入树脂液中进行第二次分散，直至纳米管完全分散均匀，没有任何颗粒状存在，方为分散合格；S3、在分散合格的树脂-碳纳米管混合液中依次加入填料、助剂、脱模剂、固化剂和颜料糊，分散搅拌均匀，得到混合原料；S4、将混合原料放置在拉挤机上进行拉挤处理，得到导电复合材料。2.根据权利要求1所述的一种导电复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，单壁碳纳米管与溶剂的质量比为1:（20~50）。3.根据权利要求1所述的一种导电复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，高速分散机的转速为5000~10000rpm。4.根据权利要求1所述的一种导电复合材料的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴健，
申请(专利权)人：江苏飞博尔新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32