[发明专利]一种聚合物导电复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及导电复合材料技术领域，尤其涉及一种聚合物导电复合材料及其制备方法。

背景技术

聚合物导电复合材料因其轻质、易加工、低成本等特点，在电磁屏蔽材料、防静电材料、电器工程材料等领域有重要应用价值。通过在绝缘的聚合物中添加导电填料是制备聚合物导电复合材料的一种简便而实用的重要方法。

常用的导电填料有金属粉末(主要为银颗粒、银片与、镍粉、铜粉)、炭黑、碳纳米管、石墨烯等。将导电填料与聚合物混合的方法主要有：熔融共混、溶液共混和胶体乳液共混等方法。其中，熔融共混在聚合物的熔融状态下进行强剪切混合，然后通过模压、注塑或挤出制备复合导电材料，该方法常用于规模化工业生产，但导电填料在熔融聚合物体系中容易团聚，导致混合均匀性不佳。溶液共混法是首先利用有机溶剂将聚合物溶解，再与导电填料进行混合，该方法通常需要使用大量有毒有害的有机溶剂，环保性较差。例如，中国专利CN102321379A提供了一种采用溶液共混法及机械熔融混合法制备的导电性石墨烯/聚合物复合材料，溶液法混合过程中使用了大量有毒溶剂四氢呋喃对聚合物及石墨烯进行溶解与分散，所制复合材料电阻率为4×10⁶Ωcm。熔融法时使用了密炼机在160℃下硫化10min，所制复合材料电阻率为1.8×10⁴Ωcm。胶体乳液共混法是将导电填料与聚合物胶体乳液进行物理共混，此方法无需使用有机溶剂，且简单、便利、成本低，非常有利于可制备胶体乳液的聚合物体系的混合。专利CN103923359A提供了一种导电石墨烯/天然橡胶纳米复合材料及其制备方法，该方法将氧化石墨分散在加有表面活性剂的水溶液中，用化学还原剂在一定温度下还原，然后将其与天然橡胶乳胶混合，烘干并进行硫化制备得到石墨烯/天然橡胶纳米复合材料，在石墨烯含量为1％时其电导率为1.14×10-4S/m。该方法采用胶体乳液共混法制备，避免了橡胶复合材料传统常用的混炼操作。

同时，根据导电渗流理论可知，高长径比的一维导电填料比常规的颗粒状、片装、球状等导电填料更有利于得到低的渗流阈值和高的电导率。碳纳米管和金属纳米线是常见的一维导电填料。中国专利CN1793216A采用溶液共混法，以聚苯乙烯为基体，多壁碳纳米管为导电填料，以胆酸盐为分散介质，以有机溶剂为分散剂，制备了碳纳米管/聚苯乙烯纳米导电复合材料。但是因受制于碳纳米管本身相对不高导电性，同时碳纳米管极易团聚，往往需借助其他分散介质的辅助分散，所制复合材料的电导率亦不高。专利CN104974500A公开了一种含金属纳米线和氧化石墨烯的聚合物基导电复合材料及其制备方法，通过在金属纳米线的聚合物基复合材料中添加少量片状的不导电氧化石墨烯，一方面阻止了金属纳米线的团聚，另一方面可以阻止金属纳米线的下沉，因此金属纳米线的分散更加均匀，从而使导电性得到提高。但是该方法只适用于水溶性的聚合物基体，具有较大的局限性。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷和问题，本发明提供一种聚合物导电复合材料。

一种聚合物导电复合材料，包括以银纳米线为导电填料，以聚苯乙烯球为聚合物基体，所述银纳米线均匀分散于所述聚苯乙烯球基体间构成导电网络；

优选地，所述银纳米线的质量占所述聚合物导电复合材料质量分数为10wt％～25wt％，所述聚合物导电复合材料电导率为1～1000S/m。

可以理解，本发明提供的银纳米线的质量占所述聚合物导电复合材料质量分数为10wt％～25wt％只是其中的较佳的实施方式，而实际中还可以采用其他的比例关系。

可以理解，本发明采用高长径比、高电导率的一维银纳米线为导电填料，同时利用简单、便利的胶体乳液共混法将银纳米线导电填料与聚合物胶体乳液均匀混合，使所述银纳米线均匀分散于所述聚苯乙烯球基体间构成导电网，从而提高了聚合物基体中导电填料的分散均匀性，获得高电导率的聚合物导电复合材料。

另外，本发明还提供了一种聚合物导电复合材料的制备方法，包括下述步骤：

步骤S10：制备聚苯乙烯球；

步骤S20：制备银纳米线；

步骤S30：根据所述聚苯乙烯球和所述银纳米线制备聚苯乙烯/银纳米线混合分散液；

步骤S40：根据所述聚苯乙烯/银纳米线混合分散液，制备得到所述聚合物导电复合材料，所述银纳米线的质量占所述聚合物导电复合材料质量分数为10wt％～25wt％，所述聚合物导电复合材料电导率为1～1000S/m。

可以理解，本申请提供的银纳米线的质量占所述聚合物导电复合材料质量分数为10wt％～25wt％，