导电复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种导电复合材料及其制备方法和应用，包括第二聚合物和与第二聚合物结合并具有连续相的导电组合物，导电组合物由第一聚合物和含在第一聚合物内并形成导电网络的导电填料组成，第二聚合物的熔融温度高于第一聚合物的熔融温度，本发明专利技术可通过拉伸及热处理的制备方法，加工成型后具有比较低的逾渗阈值，并且在加工过程中可在经过比较高温度的热处理后仍保留其大部分机械性能，从而保证整个材料具有良好的导电性并具有良好的机械性能，可广泛应用于防静电产品、电磁屏蔽产品或电路中，本发明专利技术制备方法操作简单，通用性强，导电复合材料回收比较容易，消除了现有技术中在复合材料中添加高强度纤维增强强度而回收困难的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种导电复合材料，特别涉及一种导电复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
导电高分子材料是具有导电功能的聚合物材料。高分子导电材料具有密度 小、易加工、耐腐蚀、可大面积成膜以及电导率可进行调节等特点，不仅可作 为多种金属材料和无机导电材料的代用品，而且已成为许多先进工业部门和尖 端
不可缺少的一类材料。由于导电高分子材料具有很广的工业用途，因此，需要制成不同的形状而 经过不同的加工步骤，如注塑成型，纺纱，挤出或拉伸。以上加工过程中，导 电网络会受到不同程度的影响，在高分子和导电填料的聚合物被加工的过程中， 电导率会降低，虽然在熔融状态下电导率会慢慢的恢复，然而，恢复需要的时 间较长。实践证明，高温热处理(高温扫描范围从室温到该材料的熔融温度附近)可提高高分子导电材料的导电率。进行在玻璃化转变温度(Tg)和熔融温度(Tm) 的热处理可以大幅增加聚合物导电纤维的导电率。但是，热处理对导电高分子 材料的力学性能有不利影响，在高温下分子排列会失序从而降低材料的力学性5导电高分子材料电导率会在增加导电填料量的过程中出现的一个突然的增 加，这个在突然增加的导电率时出现的特定导电填料的量被称作逾渗阈值，逾 渗阈值随着填料长宽比的增加而逐渐减少；如果导电填料可以具有较大的长宽比，这样导电填料在某种物质中具有较小的逾渗阈值并可以添加较少的量就能 达到预定目标，从而能够适当增加材料的机械性能。因此，需要一种导电聚合物，加工成型后具有比较低的逾渗阈值，并且 在加工过程中可在经过比较高温度的热处理后仍保留其大部分机械性能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种导电复合材料及其制备方法和应用， 导电填料可以具有较大的长宽比并添加较小的量，加工成型后具有比较低的逾 渗阈值，并且在加工过程中可在经过比较高温度的热处理后仍保留其大部分机 械性能，制备方法简单，通用性强，成本低。本专利技术的导电复合材料，包括第二聚合物和与第二聚合物结合并具有连续 相的导电组合物，所述导电组合物由第一聚合物和含在第一聚合物内并形成导 电网络的导电填料组成，所述第二聚合物的熔融温度高于第一聚合物的熔融温 度。进一步，所述导电复合材料为由至少一层导电组合物和至少一层第二聚合物构成的层状结构；进一步，所述导电填料为碳材料或金属材料；进一步，所述导电填料为碳材料，所述碳材料为碳纳米管或炭黑；进一步，所述碳材料为碳纳米管，所述碳纳米管表面经过氧化处理或具有 聚合物涂层；迸一步，第一聚合物为聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸 甲酯中的一种或一种以上的混合物；第二聚合物为聚烯烃、聚酯、聚酰胺和聚 碳酸酯中的 一种或一种以上的混合物；进一步，第一聚合物为聚丙烯异量分子聚合物、聚酰胺异量分子聚合物、 聚苯二甲酸乙二醇酯异量分子聚合物、高密度聚乙烯和低密度聚乙烯中的一种 或一种以上的混合物；第二聚合物为聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、 聚酰胺6、高密度聚乙烯和聚酰胺6异量分子聚合物中的一种或一种以上的混合 物；进一步，所述层状结构为平层结构的薄膜或带状；或者为由至少一个鞘层 和至少一个核心层组成的纤维层状结构；进一步，所述层状结构为两层的平层结构，第一聚合物和第二聚合物的组 合为聚丙烯异量分子聚合物/聚丙烯、低密度聚乙烯/高密度聚乙烯、聚酰胺6 异量分子聚合物/聚酰胺6 、聚对苯二甲酸乙二醇酯异量分子聚合物/聚对苯二 甲酸乙二醇酯、低密度聚乙烯/聚丙烯、高密度聚乙烯/聚丙烯、低密度聚乙烯/ 聚酰胺6或聚酰胺6异量分子聚合物/聚对苯二甲酸乙二醇酯；或者所述层状结构采用两层第一聚合物将第二聚合物夹在中间的三层的平 层结构，组合为低密度聚乙烯/聚酰胺6/聚对苯二甲酸乙二醇酯异量分子聚合 物、聚对苯二甲酸乙二醇酯异量分子聚合物/聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚酰胺6异量分子聚合物、聚丙烯异量分子聚合物/聚丙烯/聚丙烯异量分子聚合物、聚对苯二甲酸乙二醇酯异量分子聚合物/聚酰胺6/聚酰胺6异量分子聚合物、聚酰7胺6异量分子聚合物/聚酰胺6/聚酰胺6异量分子聚合物、低密度聚乙烯/聚对 苯二甲酸乙二醇酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯异量分子聚合物或低密度聚乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚酰胺6异量分子聚合物； 进一步，所述第二聚合物内添加有导电填料。本专利技术还公开了一种导电复合材料的制备方法，包括以下步骤a. 将导电填料混入第一聚合物制备导电组合物，将导电组合物和第二聚合物 结合加工成初级复合材料；b. 将初级复合材料拉伸成形并热处理，所述热处理温度大于等于第一聚合物 的熔融温度，热处理后冷却成形的导电复合材料导电率至少为1(TS/m，拉伸强度 20 MPa—20000 MPa，杨氏模量为100 MPa—300 GPa。进一步，导电组合物中导电填料的添加量按质量百分比占第一聚合物的0細1%到50%;进一步，导电组合物中导电填料的添加量按质量百分比占第一聚合物的1%到30%;进一步，步骤a中，导电填料的长宽比大于等于100，导电组合物中导电填 料的添加量按质量百分比占第一聚合物的1%至6%;或者导电填料的长宽比小 于100，导电组合物中导电填料的添加量按质量百分比占第一聚合物的5%至30 %;进一步，第二聚合物的熔融温度高于第一聚合物至少20 。C; 进一步，步骤b中，热处理温度大于第一聚合物的熔融温度至少20。C，并 低于第二聚合物的熔融温度加80°C;进一步，步骤a中，导电组合物和第二聚合物的结合加工方法包括复合挤出法、热压法或共混纺丝法，结合加工后形成层状结构的初级复合材料；步骤b 中，拉伸和热处理后形成层状结构的薄膜、带子或纤维；进一步，步骤b中，热处理后冷却成形的导电复合材料导电率为10—8S/m— 1000S/m;冷却成形的导电复合材料为纤维或带子，拉伸强度为lOOMPa—3 GPa， 杨氏模量为2GPa—180GPa;或者冷却成形的导电复合材料为薄膜，拉伸强度 20 MPa—100 MPa，杨式模量100 MPa—2 GPa。本专利技术还公开了一种导电复合材料在防静电产品、电磁屏蔽产品或电路中 的应用。本专利技术的有益效果是本专利技术的导电复合材料及其制备方法和应用，导电 复合材料采用多种不同熔融温度的成份，加工成型后具有比较低的逾渗阈值， 并且在加工过程中可在经过比较高温度的热处理后仍保留其大部分机械性能，从而保证整个材料具有良好的导电性并具有良好的机械性能；本专利技术制备方法操作简单，通用性强，具有规模化生产的前景，本专利技术复 合材料良好的机械性能是由材料中具有较高熔点的组份保证的，制备方法中， 固态拉伸使较高熔点的部分的分子有序排列从而为整个复合材料提供良好的机械性能；热处理的温度高于熔点较低的部分，使复合材料在融化的状态下增加 的高分子在高温的活动性，从而导致导电填料的活动性增加，从而保证复合材 料的导电性能；本专利技术的导电复合材料回收比较容易，消除了现有技术中在复合材料中添 加高强度纤维增强强度而回收困难的问题，而本专利技术的复合材料由性质相近的 材料组成，较少的导电填料对整个材料的回收没有实质影响，材料可简单的被融化然后重复使用，回收简单，节约制造成本。 附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述。 图1为本专利技术平层结构第一种实施例的示意图； 图2为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电复合材料，其特征在于：包括第二聚合物和与第二聚合物结合并具有连续相的导电组合物，所述导电组合物由第一聚合物和含在第一聚合物内并形成导电网络的导电填料组成，所述第二聚合物的熔融温度高于第一聚合物的熔融温度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓华，
申请(专利权)人：邓华，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]