[发明专利]一种空心导电微球的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于导电复合材料技术领域，特别涉及一种空心导电微球的制备方法。

背景技术

近年来，有关导电材料的研究比较多，一般有碳、金属、金属氧化物、导电高分子以及一些复合材料。碳类材料中石墨和炭黑的成本低，相对密度小，分散性好，但导电性差，仅用于屏蔽和防静电产品。金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、镍(Ni)等金属粉末电阻率较低，其中金粉的导电性和化学稳定性优良，是最理想的导电粒子，但价格昂贵，主要用于军事和航天方面。银粉具有优良的导电性和化学稳定性，在空气中氧化极慢，即使氧化了，生成的氧化物仍具有一定的导电性，在电器可靠性要求高的电器装置中应用较多，但价格高，相对密度大，易沉淀，潮湿环境下有电迁移现象。铜、铝、镍价格便宜，导电性较好，但是温度升高时，在空气中易氧化，使导电性变差，使用温度受到限制，仅用于稳定性和可靠性要求不高的产品。金属氧化物导电性差。

近些年，导电高分子材料的迅速发展，可将其归纳为两大类：

1)通过分子设计制备出具有共轭π键的大分子，而使其具有导电性。

2)通过往高分子材料中填充导电物质，而使其具有导电性。

合成具有共轭π键的导电高分子材料，是目前极为活跃的一个研究领域，正从实验室研究阶段走向实用阶段。这种技术所存在的突出缺点是：1)成本高，制备工艺复杂；2)二次加工成型困难；3)制备出导电高分子材料的电导率偏低；4)可供选择的高分子材料种类极为有限，因此材料的综合性能不理想；4)可供选择的高分子材料种类极为有限，因此材料的综合性能不理想。

研究极为活跃的聚噻吩为例，其最佳状态的电导率不超过10²S·cm^-1，而金属铜的电导率约为10⁶S·cm^-1，通过往高分子材料中填充导电物质，来制备导电高分子材料的技术，是目前研制开发导电高分子材料的另一途径，且部分种类已商品化。填充的导电物质主要呈粉末和纤维状，如金属粉末、碳纤维等。这种填充型导电高分子材料的性能，强烈依赖于基质材料和填充材料的性能以及两者的相容性和分散性。这种技术所存在的突出缺点是：1)导电填料很难在高分子材料中分散均匀，使得材料的导电性大受影响；2)为获得良好的导电性，导电填料的填充量须足够高，由于填充物与基体材料间的相容性不理想，常常伴随着机械性能降低。采用不同导电填料与多种高分子材料制备出的导电涂料的电阻率均远大于金属铜(电阻率约为10^-6Ω·cm)。

导电微球是导电材料的一种，一般可以采用金属粉末经过球磨，得到粒径较细的实心导电颗粒。但尺寸分布较宽，导电性能收到影响。而且需要用到大量的贵金属，成本较高。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种空心导电微球的制备方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种空心导电微球的制备方法，其特征在于：首先制备高分子球体，然后在高分子球体表面上通过反应吸附沉积制备导电成分，形成以高分子球体为核、导电成分为壳的核壳导电颗粒，最后将核壳导电颗粒经过高温烧结，熔化并蒸发高分子球体核心，即得到空心的导电微球。

一种空心导电微球的制备方法，其特征在于：具体步骤包括：

(1)制备高分子球体：

高分子球体以单体为原料用自由基聚合的方式来制备，以单体为原料制备高分子聚合物球体步骤依次为乳液聚合、无皂乳液聚合、分散聚合、沉淀聚合、悬浮聚合、微乳聚合、细乳聚合而形成高分子球体；

(2)制备核壳导电颗粒：

将步骤(1)中高分子球体作为金属源载体，以可溶性金属盐作为金属源，采用醇类作为还原剂，在醇/水组成的介质中，通过还原反应使得金属离子沉积吸附在高分子球体表面，反应结束后经3000-6000r/min离心分离，去除上层液体后再用水分散，重复离心、分散三次，得到分散稳定的以高分子微球为核、导电成分为壳的核壳导电颗粒；

(3)高温烧结：

将制成的核壳导电颗粒进行高温烧结，通入氮气进行保护，烧结温度400℃-1000℃，在一个大气压下进行烧结30秒-30分钟，熔化并蒸发高分子球体核心，即可得到所需空心导电微球。

所述高分子球体粒径为8纳米-700微米。

所述核壳导电颗粒粒径为10纳米-800微米。

所述导电成分为导电金属，金、银、铜或铝。

所述步骤(1)中具体工艺如下：