一种导电高分子复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及导电复合材料技术领域，尤其涉及一种导电高分子复合材料及其制备方法和应用。本发明专利技术提供了一种导电高分子复合材料的制备方法，包括以下步骤：将导电高分子聚合物单体在纤维素纤维表面进行原位接枝聚合，得到二维有机导电纤维；将所述二维有机导电纤维、无机导电填料和高分子树脂混合后，成型，得到所述导电高分子复合材料。本发明专利技术所述的制备方法为不同高分子基体提供了一种新的适合熔融加工、溶液加工的杂化导电网络填充体系，适合于低含量导电填料、高导电性能和力学性能的导电复合材料的开发，普适性较强，适合大规模推广应用。应用。应用。

【技术实现步骤摘要】
一种导电高分子复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及导电复合材料
，尤其涉及一种导电高分子复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]大多数高分子材料是一种优良的绝缘体，易产生静电，对电子元器件、无线电设备等会造成不良影响，因此在高分子基体中添加导电性填充物制备导电复合材料应运而生。导电复合材料在电磁屏蔽、抗静电材料、电极材料、导体材料、传感器和显示材料领域有着十分巨大的应用和发展前景，主要原因在于复合材料具备密度低、导电性范围大、加工性能优良、耐腐蚀性强、成本相对较低等优点。近年来，随着科技的发展及应用范围的拓展，对导电材料的性能、成本提出了更高的要求，导电复合材料新技术的开发也越来越得到重视。
[0003]当前应用较为广泛的主要是以碳系和金属系导电体作为填料与高分子基体复合，而为了实现良好的导电性能通常需增加导电填料含量，而导电填料的增加则会引起复合材料力学性能下降、同时造成材料的密度及成本的增加。因此，如何调控复合体系的导电网络使其在较低的填料含量下实现更高的导电性能是人们一直在研究的问题，目前的研究主要集中在碳系/金属系杂化、粉末/纤维(金属)状填料杂化，以及导电聚合物和导电填料杂化等对导电网络进行进行的改进。对于导电聚合物和导电填料的杂化方式主要包括：以导电聚合物作为基体直接与无机导电填料复合制备高性能导电复合材料，但其成本较高，成型方式受限，使得其难以大规模应用，其次是将导电聚合物与无机导电粒子杂化为导电填料后与树脂共混制备导电塑料，这种杂化方式可通过将导电聚合物包覆在无机导电粒子表面再与树脂复合，或者将导电聚合物制成纤维与无机导电粒子一起与树脂共混制备得到导电材料。但是上述包覆的杂化方式可以改善无机导电粒子的分散效果，但是该无机导电粒子难以参与到导电隧道中，极大的弱化了导电填料的实际效果。而导电聚合物纤维与无机导电粒子与树脂共混的方式则需要增加导电聚合物纤维复杂的制备流程且导电聚合物纤维在于无机导电粒子和树脂挤出成型的过程中也可能会存在导电网络没办法形成的可能性，因此，也难以适用于更普适性的大规模制造加工。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种导电高分子复合材料及其制备方法和应用，所述制备方法可以形成密集的导电网络，同时适用于大规模生产。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种导电高分子复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将导电高分子聚合物单体在纤维素纤维表面进行原位接枝聚合，得到二维有机导电纤维；
[0008]将所述二维有机导电纤维、无机导电填料和高分子树脂混合后，成型，得到所述导电高分子复合材料。
[0009]优选的，所述纤维素纤维的长度为1μm～1cm，直径为5nm～50μm。
[0010]优选的，所述导电高分子聚合物单体包括苯胺单体、吡咯单体和噻吩单体中一种或几种。
[0011]优选的，所述原位接枝聚合的接枝率为50～500％。
[0012]优选的，所述无机导电填料包括炭黑、石墨和金属粉末中的一种或几种。
[0013]优选的，所述二维有机导电纤维、无机导电填料和高分子树脂的质量比为(1～10)：(5～30)：(70～90)。
[0014]优选的，所述成型的方式为熔融成型或者溶液成型。
[0015]优选的，当所述成型的方式为熔融成型时，所述熔融成型的原料还包括助剂；
[0016]所述助剂包括润滑剂、抗氧剂和相容剂；
[0017]所述润滑剂、抗氧剂和相容剂的质量比为(0.5～1.5)：(0.5～1.5)：(1～5)。
[0018]本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的导电高分子复合材料，包括高分子树脂和分散在所述高分子树脂中的二维有机导电纤维和无机导电填料；
[0019]所述二维有机导电纤维包括纤维素纤维和原位接枝聚合在所述纤维素纤维表面的导电高分子聚合物；
[0020]所述二维有机导电纤维之间、所述无机导电填料之间以及所述二维有机导电纤维与无机导电填料之间均形成导电网络通路。
[0021]本专利技术还提供了上述技术方案所述导电高分子复合材料在电磁屏蔽材料、抗静电材料、电极材料、导体材料传感器或显示材料领域中的应用。
[0022]本专利技术提供了一种导电高分子复合材料的制备方法，包括以下步骤：将导电高分子聚合物单体在纤维素纤维表面进行原位接枝聚合，得到二维有机导电纤维；将所述二维有机导电纤维、无机导电填料和高分子树脂混合后，成型，得到所述导电高分子复合材料。
[0023]与现有技术相比，本专利技术所述的技术方案具有以下有益效果：
[0024]1)本专利技术通过共价键的作用使导电高分子聚合物稳定包覆在纤维素纤维表面，使导电聚合物可同时具备导电以及改善纤维素与高分子树脂相容性的功能；
[0025]2)本专利技术选用的纤维素纤维的表面积大、尺度范围广，可形成多层级结构的纤维，在包覆后导电聚合物有利于与无机导电填料形成更密集的导电网络；
[0026]3)纤维素纤维强度高，经过包覆后与高分子树脂的相容性增加，有利于改善材料的力学性能，同时纤维素纤维耐热性好，难以熔融，在加工过程中容易保持其原始的形态结构，有利于重复加工；
[0027]4)所述纤维素纤维的引入以及导电网络的形成一方面可以使在无机导电填料添加量较小的情况下也具有较好的导电性能，有利于减少成本，降低材料密度，另一方面有利于得到高力学性能、高导电性能的导电复合材料，以满足其更广泛的应用需求。
附图说明
[0028]图1为本专利技术所述的导电高分子复合材料的导电网络通路结构示意图。
具体实施方式
[0029]本专利技术提供了一种导电高分子复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0030]将导电高分子聚合物单体在纤维素纤维表面进行原位接枝聚合，得到二维有机导电纤维；
[0031]将所述二维有机导电纤维、无机导电填料和高分子树脂混合后，成型，得到所述导电高分子复合材料。
[0032]在本专利技术中，若无特殊限定，所述制备原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。
[0033]本专利技术将导电高分子聚合物单体在纤维素纤维表面进行原位接枝聚合，得到二维有机导电纤维。
[0034]在本专利技术中，所述纤维素纤维的长度优选为1μm～1cm，更优选为300μm～2mm；直径优选为5nm～50μm，更优选为100～3000nm。
[0035]在本专利技术中，所述纤维素纤维更优选为多层级结构的纤维素纤维；所述多层级结构的纤维素纤维优选包括纳米纤维素纤维和微米纤维素纤维。所述纳米纤维素纤维和微米纤维素纤维的质量比优选为(0.01～0.2)：1，更优选为(0.05～0.1)：1。在本专利技术中，所述纳米纤维素纤维为直径为纳米级别的纤维素纤维；所述微米纤维素纤维为直径为微米级别的纤维素纤维。在本专利技术中，所述纳米纤维素的长度优选为100～1000μm，更优选为200～5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导电高分子复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将导电高分子聚合物单体在纤维素纤维表面进行原位接枝聚合，得到二维有机导电纤维；将所述二维有机导电纤维、无机导电填料和高分子树脂混合后，成型，得到所述导电高分子复合材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纤维素纤维的长度为1μm～1cm，直径为5nm～50μm。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述导电高分子聚合物单体包括苯胺单体、吡咯单体和噻吩单体中一种或几种。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述原位接枝聚合的接枝率为50～500％。5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述无机导电填料包括炭黑、石墨和金属粉末中的一种或几种。6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二维有机导电纤维、无机导电填料和高分子树脂的质量比为(1～10)：(5～30)：(70～90)。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁勇，雷波，张人尹，任伟强，柳海湖，
申请(专利权)人：江阴市海江高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：