[发明专利]一种嵌段共聚物/碳纳米管复合导电弹性体的制备方法

说明书

本发明公开一种采用嵌段共聚物胶乳与碳纳米管共混制备复合导电弹性体的方法，该方法将嵌段共聚物胶乳与碳纳米管进行共混，除水并烘干后，得到复合导电弹性体。本发明采用乳液聚合体系，运用可逆加成断裂链转移自由基聚合技术，制备的嵌段共聚物胶乳分子链序列结构可控；由于碳纳米管具有优越的导电性，所制得的复合导电弹性体拥有良好的导电性，能够满足诸如锂离子电池集流体等的应用要求。且复合导电弹性体在经历多次拉伸形变之后仍保持稳定的电导率，使其在可拉伸电子设备领域具有广阔的应用前景。这种混合加工技术为复合导电弹性体的制备提供了一种简单的技术方案，且原料易得、能耗低，具有极大的应用价值。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种嵌段共聚物/碳纳米管复合导电弹性体的制备方法。

背景技术

将具有弹性的聚合物与导电材料进行复合制备导电弹性体，以整合两者各自的优势，已成为了人们制备导电弹性体的有效途径之一。导电材料的作用是提供足够的载流子，载流子的迁移则通过聚合物基体中由导电材料形成的导电网络来实现。制备聚合物/导电材料复合导电弹性体有两个关键的因素：一是导电填料在聚合物中的分散情况，二是填料与聚合物基体界面间的作用力大小。研究者们为了优化这两个关键因素而做出了不少的努力，主要通过两种方法来制备复合导电弹性体：原位聚合法和共混法。共混法又主要分为溶液共混法和熔融共混法。

原位聚合法是将一种或多种单体在纳米导电填料的悬浮液中发生聚合反应以制备复合导电弹性体的方法。虽然原位聚合法能够有效地改善导电填料的分散性，但仍然存在着一些缺点。比如，原位聚合法不适用于分子量很高的导电弹性体复合材料的制备，因为添加的导电填料会形成空间位阻效应从而影响分子链的生长。

熔融共混法是将导电填料加入熔融的聚合物基体中，利用挤出机所产生的高剪切力来分散原本团聚的纳米导电填料，并通过高温高压挤出而注塑成型来制备导电弹性体。熔融共混不需要添加额外的溶剂，因此减少了相应的成本，且适合于工业化放大生产。然而，当导电填充物含量的上升时，复合材料的粘度会随之增加，使得制备过程更加困难，相应的能耗也会增加。而且对于碳纳米管等新型导电材料而言，熔融共混中所施加的高剪切力会显著降低其长径比，使得导电网络的形成受到一定的影响，从而影响了复合材料的电导率。

溶液共混法则是将聚合物溶解在溶剂(如水、丙酮、氯仿、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、甲苯等)当中，再与导电填料的分散液(该分散介质应与聚合物所使用的溶剂相同或相容)进行共混，一般采取机械搅拌并搭配超声的方法进行混合。此时聚合物链可通过吸附或其他物理相互作用与导电填料结合。然而使用这种方法需要选择合适的溶剂，这可能会增加制备的成本。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种嵌段共聚物/碳纳米管复合导电弹性体的制备方法，所制得的复合导电弹性体拥有良好的导电性，且在经历多次拉伸形变之后仍保持稳定的电导率，且原料易得，能耗低。具体技术方案如下：

一种嵌段共聚物/碳纳米管复合导电弹性体的制备方法，其是采用嵌段共聚物胶乳与碳纳米管共混制备的，其中嵌段共聚物胶乳的链段结构可表达为：St_n1-b-X_n2-b-St_n3；其中，St为苯乙烯单体单元，n1和n3为St的平均聚合度，n1＝10～500，n3＝10～500；X为单体单元，为丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯或丙烯酸异辛酯，n2为X的平均聚合度，n2＝100～2000；

具体制备步骤如下：

(1)将1～20重量份的碳纳米管与1～100重量份的水性表面活性剂加入到1000～10000重量份的水中，搅拌处理10～120分钟，得到碳纳米管水分散液；