[发明专利]一种低逾渗聚酯/碳纳米管导电复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料制备技术领域，具体涉及一种低逾渗聚酯/碳纳米管导电复合材料及其制备方法。

背景技术

电子、电器和自动控制领域对导电、导热材料的要求日益提高，尽管金属银、铜、铝等金属具有很好的导电导热能力，但由于其比重大，价格贵等局限严重限制了其应用范围。聚合物具有低比重、易加工等优点，但其体积电阻率一般为10¹⁰～10²⁰Ω/cm之间，长期以来作为绝缘材料使用，虽然目前有少数共轭高分子，如聚乙炔等在导电性能上和传统高分子相比有质的飞跃，其导电能力提高了一百万倍。但由于这类高分子本身合成方法复杂，成本较高且综合性能仍然不足以替代成熟的金属材料，因此在实际应用中受到很大限制。近20多年来，以聚合物为基体，一些导电、导热粒子如石墨、金属粉等为填充的复合材料引起了人们的关注。但这些都只有在高填充量时才具有较好的导电导热性，使价格升高，而且会造成整个复合材料综合力学性能降低如较大的脆性，这势必影响其应用范围。

碳纳米管由于具有极其优越的力学、导热和导电性能，和高分子基体差不多一样的密度，自从被发现以来就一直成为学术和产业界关注的焦点。若能将具有特异性能的碳纳米管理想化分散必将能制备性能卓越的高分子/碳纳米管复合材料，目前已有大量这方面的研究并取得了不少丰硕的成果，Seo等研究了融融法制备的聚丙烯(PP)/CNTs复合材料的导电性和流变性，结果表明，导电渗流阀值为1-2％(质量分数)。[Seo MK，Park SJ.Electrical resistivity andrheological behaviors of carbon nanotubes-filled polypropylene composites.Chem Phys Lett，2004，395(1-3)：44-48.]Deng等通过原位聚合制备了PAN/CNTs复合材料，PAN分子链将CNTs相连成完善的导电通路，使复合材料的导电性大为增加，只加入质量分数0.2％的CNTs就能使材料的电导率提高3倍。[Deng Jiang-guo，Ding Xiao-bin，Zhang Wen-chun，et al.Carbonnanotube-polyaniline hybrid materials.Eur polym J 2002，38(12)：2497-2501.]GE公司已经研究用碳纳米管制备导电纳米复合材料，碳纳米管含量为10％的各种工程塑料如聚碳酸酯、聚酰胺等的导电率均比用炭黑等作填料时的高，该类复合材料有可能在汽车车体上得到广泛应用。用10％的多壁碳纳米管作填料可使聚合物的导电性提高10个数量级。

以上所获得的实验结果虽然喜人，但毕竟还是存在两方面问题：一是添加量少时，虽然导电率提高，但离能应用于导电领域还相差很远；二是复合材料导电率较理想时其碳纳米管的添加量相对较大，这对于本身昂贵的碳纳米管来说其应用受到极大限制，当然，如此大的添加量归根到底是由于碳纳米管远没达到理想分散。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种低逾渗聚酯/碳纳米管导电复合材料。

本发明的另一个目的是提供一种上述低逾渗聚酯/碳纳米管导电复合材料的制备方法。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种低逾渗聚酯/碳纳米管导电复合材料，该复合材料包括以下组分和重量份：

改性碳纳米管          0.05-5，

对苯二甲酸二甲酯      78，

脂肪族二醇            50-100，

酯交换催化剂          0.0078-0.78，

聚合催化剂            0.0078-0.78。

所述的脂肪族二醇选自乙二醇、1，3-丙二醇或1，4-丁二醇等中的一种或几种的混合物。

所述酯交换催化剂选自三氧化二锑、钛酸四正丁酯或K₂TiF₆等中的一种或几种混合物。

所述聚合催化剂选自乙酸铜、乙酸镁或乙酸锌等中的一种。

所述的改性碳纳米管是由下列方法制备得到的，该方法包括以下步骤：