[发明专利]一种复合导电材料及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种复合导电材料，具体涉及一种凹凸棒石粘土和纳米碳复合的导电材料。

背景技术

    目前，常用的导电粉体主要包括金属系粉体、碳系粉体。这二种导电粉体均有一定的缺陷而在应用时收到限制。虽然各种金属粉末导电性能优异，但除银粉外，铝、铜等粉末易氧化，耐腐蚀性能较差，而银粉价格较高，另外，金属粉末一般比重大易沉底结块，因此分散性不好。碳系导电粉末谁虽然导电性较好，稳定性也不错，但较难均匀分散，在导电涂料的应用受到很大限制，因此迫切需要开发新型导电粉体。

常规的无机导电粉体主要是粒子本身的特性来实现导电性，但要达到较合适的导电率所需要的添加量会较大，一般要使得材料的表面电阻达到108欧/m²以下，导电粉体的加入量要大于25wt%，有的要达到40wt%，这会大大增加用户的成本。而且多量的无机粉体要影响材料表面的稳定性，因此如何减少导电粉体的添加量是一个亟待解决的问题。针对这一情况，国外专利中有一些方法，美国专利US4880703开发了纤维状导电氧化钛、纤维状导电氧化锡以及树枝状导电氧化钛。达到同样的电阻，纤维状导电粉体要比颗粒状导电粉体要少得多，由于加入量较少，以纤维状导电粉体制备的导电涂料具有非常好的分散性，并能够起到增强、增韧的效果。

 凹凸棒石粘土是一种具有纤维纹理层链状过渡结构的含水富镁硅酸盐为主的粘土矿，其晶体结构呈长宽比很高的纤维状或窄带状，利用其纤维状结构制备无机导电粉体能有效减少导电粉体的加入量。但凹凸棒石粘土属2：1型粘土矿物，在每个2：1单位结构层中，四面体晶片角顶隔一定距离方向颠倒，形成层链状，在水中分散后其棒状束易发生聚合反应而形成杂乱的网络，网络束缚液体而使体系变稠，难以形成充分分散的浆料，从而制备出导电性能优良的粉体。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能在水中有效分散的凹凸棒石粘土复合导电材料。

为了达到上述目的，本发明提供了一种复合导电材料，包括改性凹凸棒石粘土粉末和纳米碳粉；纳米碳粉吸附在改性凹凸棒石粘土粉末表面；改性凹凸棒石粘土粉末通过凹凸棒石粘土粉末与有机化合物发生离子交换反应后，表面再吸附非离子型表面活性剂；纳米碳粉为凹凸棒石粘土粉末的重量的10%-20%；有机化合物和非离子型表面活性剂的总用量与所述凹凸棒石粘土粉末的体积重量比为5-10mL/100g；有机化合物和非离子型表面活性剂的体积比为1:1-1:2。

上述有机化合物为有机聚硅氧烷或有机羧酸（如硬脂酸，已二酸等），优选环氧基聚硅氧烷或硬脂酸。非离子型表面活性剂选用烷基酚聚氧乙烯醚型活性剂（OP-10）、失水山梨醇脂肪酸酯型活性剂（S80）或吐温-20型活性剂，优选烷基酚聚氧乙烯醚型活性剂。

本发明还提供了上述复合导电材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）称量100g细度为200～400目的凹凸棒石粘土放入800～1000ml蒸馏水中，用浓度为lmol/L的50～100ml盐酸在80～100℃中处理1～3小时，同时搅拌2～4小时制备悬浮液；将处理后的悬浮液加入5～10mL的复合活性剂（有机化合物和非离子型表面活性剂），滴加NaOH溶液调整悬浮液的pH值至6～8，再搅拌2～4小时，静止10小时后，分离出改性凹凸棒石粘土悬浮液；

（2）向上述分离出的改性凹凸棒石粘土悬浮液中加入10～20g纳米碳粉，搅拌10～30min后，离心，过滤回收固体物；

（3）将步骤（2）回收的固体物烘干，研细，即得所述复合导电材料。

步骤（1）中搅拌采用十字搅刀搅拌器，搅拌速度为1500转/分。步骤（2）中搅拌采用行星磨高速搅拌，转速为188r/min；离心在离心机中处理2-5次，每次5分钟。步骤（3）采用真空烘干箱进行烘干，温度为70~100℃，时间为24小时；研细采用玛瑙研钵。