[发明专利]一种导电高分子材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料改性技术领域，更具体地说一种高分子材料。

背景技术

复合型导电高聚物是以高分子材料为基体，加入一定数量的导电物质(如碳黑、石墨、碳纤维、金属粉、金属纤维、金属氧化物等)组合而成。复合型导电高分子材料是高分子材料与导电物质通过分散复合、层压复合以及形成表面导电膜等方式构成的一种功能高分子材料。层压复合与形成表面导电膜这两种方式制成的材料使用后易产生诸多不便，因而应用领域也受到限制。分散复合是通过在高聚物中添加大量导电填料，如碳黑、碳纤维、金属粉末等，后再通过塑料机械设备进行加工制成复合材料。碳黑特别是纳米导电碳黑因碳黑粒径小，比表面积大，结构高，因而渗流阀值低，添加量少，是一种极好的导电填料。其导电性主要取决于碳黑的分散状态，当碳黑浓度达到渗流域值时，并具有一定程度的分散且形成网络分布，就会形成连续的导电通道，网络分布越密集，导电通道越多，导电性越好。碳黑浓度越低、碳黑与树脂的相容性越好，材料的力学性能、加工性能越好。但高导电高分子材料要求的体积电阻率极低，需要更多的导电通道，因此必需加入大量碳黑，易导致碳黑分散不良，与树脂的相容性更差，极大影响了材料的柔韧性、物理机械性能和可加工性。

目前，复合型高导电高分子材料种类繁多，但存在其导电性能与加工性能、力学性能相互矛盾，如何权衡三者间关系，是本领域研究的重点和热点。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种导电高分子材料及其制备方法，以解决复合型高导电高分子材料，其导电性能与加工性能、力学性能相互矛盾的技术缺陷。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种导电高分子材料，主要由以下重量份的组分组成：纳米银胶体1-2份、纳米铜胶体1-5份、碳纳米管2-12份、氯化钯1-5份、离子液体5-35份、油酸修饰的四氧化三铁磁性纳米颗粒1-6份、氧化锌纳米线3-6份、基础树脂40-75份、填充油8-16份、润滑剂0.5-3份、无机填料2.5-4.6份，抗氧化剂0.01-0.5份。

所述碳纳米管为单层碳纳米管、多层碳纳米管的一种或两种，厚度范围为1-100nm。

所述离子液体为咪唑类离子液体，可以为1-丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-羟乙基-3-甲基1-甲基咪唑三氟乙酸盐硫酸氢盐中的一种或几种。

所述基础树脂乙烯-醋酸乙烯酯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚苯乙烯-b-聚〔乙烯-(乙烯-丙烯)〕-b-聚苯乙烯、聚吡咯、聚对苯撑、聚苯硫醚、聚噻吩、聚对苯撑乙烯撑、聚苯胺等中的一种或几种。

所述填充油为蜂蜡、聚乙烯蜡、微晶蜡、聚酯蜡中的一中或几种，所述填充油的熔点≥75℃。

所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸钡、石油磺酸钡、乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)中一种或几种。

所述无机填料为超细活化处理的滑石粉或碳酸钙，

所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂CA中的一种或几种。

所述的导电高分子材料的制备方法，包含以下具体操作步骤：(1)纳米钯-碳纳米管-离子液体：超声作用、惰性气体保护下，将氯化钯、碳纳米管依次加入离子液体中，超声波作用25-75min，超声功率：200-600W体系温度：10-30℃；

(2)将纳米银胶体、纳米铜胶体、油酸修饰的四氧化三铁磁性纳米颗粒、氧化锌纳米线依次加入步骤(1)体系中，超声分散50-80min，超声功率：500-1200W，惰性气体保护，体系温度：20-50℃；

(3)基础树脂与填充油按比例在高速搅拌器中高速混合搅拌15分钟，再加填充油、润滑剂、无机填料，抗氧化剂，高速搅拌20分钟，搅拌速度在800转/分钟以上；

(4)搅拌均匀后的物料投入同向双螺杆挤出机的主喂料口，待物料在熔融段全部塑化后，从侧向喂料口处将特导电碳黑喂入同向双螺杆挤出机，混入的空气从侧向喂料口上方的独立空气阀门排出，步骤(2)所得体系在混合段完成浸润和分散，最后经过真空排气口抽真空后挤出造粒，挤出温度范围为165～210℃，再经过干燥制成。

复合型导电高分子材料的导电机理：