本发明专利技术涉及一种导电复合材料及其制备方法。超高分子量聚乙烯／石墨纳米片导电复合材料的制备方法，其特征是包括如下步骤：１）按各原料所占质量百分数为：超高分子量聚乙烯８５～９９％，石墨１～１５％，量好超高分子量聚乙烯和石墨原料备用；２）加入到研磨罐中，并按照石墨质量０．５％～１．５％的比例加入偶联剂；按照１∶１～６∶１的球料比加入研磨球；３）将上述球磨罐装到球磨机上，以３５０～５８０转／分钟的转速球磨１～４小时；４）将球磨好的物料干燥，得到母料；５）将母料用热压成型方法成型，得到超高分子量聚乙烯／石墨纳米片导电复合材料。该复合材料具有良好的导电性、极好的耐磨性、良好的自润滑性；该制备方法能够工业化规模生产、成本低廉且环境友好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种导电复合材料及其制备方法，特别是超高分子量聚乙烯/石墨纳米片导 电复合材料及其制备。
技术介绍
石墨纳米片是以天然鳞片石墨为原料经过加工形成的厚度在100纳米以下，粒径为微米 或亚微米量级的薄片。石墨纳米片除了具有普通石墨良好化学稳定性、导电、导热、自润滑 性能之外，还具有明显的纳米尺度效应。近年，人们对以纳米石墨片作为填充料制备导电复 合材料进行了较多研究。陈国华等人用超声波粉碎方法将膨胀石墨加工成纳米级厚度的石墨 薄片，然后与多种高分子材料复合制备了 AS/石墨纳米薄片复合材料，环氧树脂Z石墨微片复 合导电材料，聚甲基丙烯酸甲酯/石墨薄片纳米复合材料，聚苯乙烯/石墨薄片纳米复合导电 材料；张明等将高分子材料用适当溶剂溶解，然后加入膨胀石墨，经超声处理后挥发掉溶剂 制备了聚酯/石墨纳米导电复合材料，聚酰胺/石墨纳米导电复合材料；莫尊理等申请了 采 用超声分散技术制备聚合物-石墨纳米复合材料的方法的专利技术专利。所有这些研究表明， 石墨纳米片具有比传统导电填料低得多的导电渗滤阀值，即石墨纳米片具有添加量少，对基 体材料力学性能负面影响小的优点。从制备工艺看，无论后续工艺如何，以上方法都是采用 超声粉碎获得石墨纳米片。但目前尚无能够大规模工业生产的超声粉碎设备，因此上述所有 方法都无法实现工业生产。此外，超声粉碎法还存在能耗高、设备成本大的缺点。 参考文献陈翔峰，陈国华，吴大军，等.AS/石墨纳米薄片复合材料的制备[J].功能材料，2004， 35(增刊)1007-1008。翁建新，吴大军，陈国华.环氧树脂/石墨微片复合导电材料的导电性[J].华侨大学学 报(自然科学版)，2004， 25(4): 379-382。陈国华，吴翠玲，吴大军，等.聚甲基丙烯酸甲酯/石墨薄片纳米复合及其导电性能研 究[J].高分—r学报，2003， Ns5: 742-745。吴翠玲，翁文桂，陈国华.原位聚合制备聚苯乙烯/石墨薄片纳米复合导电材料[J].塑 料.，2003， 32(3): 56-58。张明，李大军，王文，等.聚酯/石墨纳米导电复合材料及其制备方法中国，CN 1887960A[P]， 2007-1-3。张^i^，李大军，向晨，等.高导电性聚酰胺-石墨纳米导电复合材料及其制备方法中国，CN 101081926A[P]. 2007-12-5。莫尊理，左丹丹，陈红，等.采用超声分散技术制备聚合物-石墨纳米复合材料的方法 中国，CN 1S03927A[P]. 2006-7-19。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种； 该复合材料具有良好的导电性、极好的耐磨性、良好的自润滑性；该制备方法能够工业化规 模生产、成本低廉且环境友好。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是超高分子量聚乙烯/石墨纳米片导电复合材 料，其特征是由包含超高分子量聚乙烯和石墨原料制备而成，各原料所占质量百分数为超高分子量聚乙烯85 99%，石墨1 15%;所述超高分子量聚乙烯的分子量为150万 600力'。 所述石墨为任意方法制备的，且薄片平均厚度小于100nm的石墨粉；或为高膨胀容的膨 胀石墨。所述膨胀石墨是以天然鳞片石墨为原料，采用酸浸-高温膨化法或者任意其它方法制备 的膨胀容在250mL/g以上的蠕虫状石墨制品。上述超高分子量聚乙烯/石墨纳米片导电复合材料的制备方法，其特征是包括如下步骤1) 按各原料所占质量百分数为超高分子量聚乙烯85 99%，石墨1 15%，量好超高 分子量聚乙烯和石墨原料备用；所述超高分子量聚乙烯的粒径为50 100目，超高分子量聚 乙烯的分子量为150万 600万；2) 采用下述二种方法之一① 采取干法将歩骤1)中称量好的超高分子量聚乙烯和石墨加入到研磨罐中，并按照 石墨质量0.5% 1.5%的比例加入偶联剂；按照l: 1 6: l的球料比加入研磨球；② 采取湿法将歩骤1)中称量好的超高分子量聚乙烯和石墨加入到研磨罐中，并按照 石墨质量O. 5% 1.5%的比例加入偶联剂；按照l: 1 6: l的球料比加入研磨球；研磨罐中 加入球磨介质，球磨介质为蒸馏水、乙醇、丙酮中的任意一种或者任意两种的混合物，任意 两种混合时为任意配比；球磨介质的加入量为超高分子量聚乙烯粉料和石墨总质量的1/3 4/5;3)将上述球磨罐装到球磨机上，以350 580转/分钟的转速球磨1 4小时；4) 采用下述二种方法之一① 当歩骤2)采取干法时，将球磨好的物料干燥，得到母料(即超高分子量聚乙烯粉料/ 石墨纳米片复合材料的母料)；② 歩骤2)采取湿法时，将球磨好的物料除去球磨介质，干燥，得到母料(即超高分子 量聚乙烯粉料/石墨纳米片复合材料的母料)；5) 将母料装入热压模具，用热压成型方法成型，得到超高分子量聚乙烯/石墨纳米片导 电复合材料。歩骤2)所述研磨罐的材质为刚玉或玛瑙材质，研磨球的材质为与研磨罐同样材质。 歩骤2)所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂中的任意一种。 歩骤2)装料时，研磨球、超高分子量聚乙烯、石墨和偶联剂的总体积占研磨罐容积的 1/2 2/3。歩骤4)所述干燥可以是加热干燥，红外辐照，微波干燥等所有除去液体球磨介质的方法，千燥时温度为50 ioo°c;所述1P骤5)中的热压成型的工艺条件为成型温度165'C W(rC，成型压力0.25 0.6MPa。本专利技术的有益效果是1、 超高分子量聚乙烯具有极好的耐磨性，良好的耐低温冲击性和自润滑性；以超高分 子量聚乙烯作为基体，以石墨纳米片为填充料制成导电复合材料，因导电填充料含量较低， 故能够保持超高分子量聚乙烯基体各项优点；本专利技术的导电复合材料具有良好的导电性、极 好的耐磨性、良好的耐低温冲击性和自润滑性；有望用作各种导电滑块、传感器材料；2、 可以规模化工业生产超高分子量聚乙烯和石墨原料为出售的商品，而球磨和热压 成型也都很容易实现工业化生产，因此本专利技术能够实现规模化工业生产；3、 采用球磨-热压成型工艺设备投资小，因而成本低廉；4、 整个制备工艺无废气、废水和固体废物排放，对环境影响很小，具有环境友好特性； 且工艺简单。附图说明图1是实施例1制备的超高分子量聚乙烯/石墨纳米片复合材料的扫描电镜照片。图2是实施例1制备的超高分子量聚乙烯/石墨纳米片复合材料的X射线衍射图谱。图3是实施例1 实施例5制备的超高分子量聚乙烯/石墨纳米片复合材料电导率随纳米石墨片含量变化的关系曲线图。具体实施例方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一歩阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不 仅仅局限于下面的实施例。 实施例1:超高分子量聚乙烯/石墨纳米片导电复合材料的制备方法，包括如下歩骤1) 按各原料所占质量百分数为超高分子量聚乙烯90%，石墨10%，称量好超高分子量 聚乙烯和石墨原料备用；所述超高分子量聚乙烯的粒径为60 80目，超高分子量聚乙烯的分子量为450万；所述石墨为任意方法制备的，且薄片平均厚度小于100nm的石墨粉；2) 将歩骤l)中称量好的超高分子量聚乙烯和石墨加入到玛瑙材质的研磨罐中，按照超高分子量聚乙烯和石墨总质量医用酒精体积^.5g: lmL的比例量取医用酒精(含乙醇)；并按照石墨质量1. 0%的比例加入钛酸酯偶联剂NXT401，并将钛酸酯本文档来自技高网...
【技术保护点】
超高分子量聚乙烯／石墨纳米片导电复合材料，其特征是由包含超高分子量聚乙烯和石墨原料制备而成，各原料所占质量百分数为：超高分子量聚乙烯８５～９９％，石墨１～１５％；所述超高分子量聚乙烯的分子量为１５０万～６００万。
【技术特征摘要】
1.超高分子量聚乙烯/石墨纳米片导电复合材料，其特征是由包含超高分子量聚乙烯和石墨原料制备而成，各原料所占质量百分数为超高分子量聚乙烯85～99％，石墨1～15％；所述超高分子量聚乙烯的分子量为150万～600万。2. 根据权利要求l所述的超高分子量聚乙烯/石墨纳米片导电复合材料，其特征是所 述石墨为石墨粉或高膨胀容的膨胀石墨；石墨粉的薄片平均厚度小于lOOnm，高膨胀容的膨 胀石墨的膨胀容在250mL/g以上。3. 如权利要求l所述的超高分子量聚乙烯/石墨纳米片导电复合材料的制备方法，其特征是包括如下歩骤1) 按各原料所占质量百分数为超高分子量聚乙烯85 99%，石墨1 15%，量好超高 分子量聚乙烯和石墨原料备用；所述超高分子量聚乙烯的粒径为50 100目，超高分子量聚 乙烯的分子量为150万 600万；2) 采用下述二种方法之一① 采取干法将歩骤l)中称量好的超高分子量聚乙烯和石墨加入到研磨罐中，并按照 石墨质量0.5% 1.5%的比例加入偶联剂；按照l: 1 6: l的球料比加入研磨球；② 采取湿法将步骤1)中称量好的超高分子量聚乙烯和石墨加入到研磨罐中，并按照 石墨质量0.5% 1.5%的比例加入偶联剂；按照1: 1 6: 1的球料比加入研磨球；研磨罐中 加入球磨介质，球磨介质为蒸馏水、乙醇、丙酮中的任意一种或者任意两种的混合物，任意 两种混合时为任意配比；球磨介质的加入量为超高分子...
【专利技术属性】
技术研发人员：宾晓蓓，曹天珺，薛俊，曹宏，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]
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