[发明专利]导电复合材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明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。 

背景技术

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技术领域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(T_g)和熔融温度(T_m)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能。 

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。 

发明内容

有鉴于此，本发明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。 

本发明的导电复合材料，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； 

进一步，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 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。