[发明专利]一种纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种纤维增强的聚烯烃‑炭黑复合材料及其制备方法，该复合材料包括聚烯烃基体、改性炭黑和纤维，所述改性炭黑和纤维分散在所述聚烯烃基体中；所述改性炭黑为氨基硅烷偶联剂接枝改性炭黑。本发明采用所述改性炭黑，便于纤维更为均匀地分散在聚烯烃基体中；并且分散在聚烯烃基体中的纤维容易与聚烯烃基体的分子链缠绕在一起，不易发生迁移，而且还能阻挡炭黑粒子的迁移，从而有效提高聚烯烃‑纤维复合材料的PTC循环性能和重现性。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料及其制备方法。

背景技术

功能复合材料是指除机械性能以外还提供其他物理性能的复合材料，如:导电、超导、半导、磁性、压电、阻尼、吸波、透波、摩擦、屏蔽、阻燃、防热、吸声、隔热等功能，均统称为功能复合材料。功能复合材料主要由功能体或增强体及基体组成。

聚合物基热敏功能复合材料因其易于加工、柔性强等优点被广泛用于热敏电阻或者自控温加热材料中。但是现有技术中多通过简单共混聚烯烃和炭黑的方式制备复合材料；当温度升高后，以此得到的复合材料会发生软化，体系内的导电粒子因为电场的作用而发生移动，导致其电阻率的下降，即发生所谓的NTC效应；尤其当反复使用该类复合材料后，体系内的碳粒子无法及时迁移回原位且分散不均匀，导致其重现性下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料及其制备方法，本发明提供的纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料具有良好的重现性和循环稳定性。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料，包括聚烯烃基体、改性炭黑和改性纤维，所述改性炭黑和纤维分散在所述聚烯烃基体中；所述改性炭黑为氨基硅烷偶联剂接枝改性炭黑。

优选的，以质量百分含量计，所述聚烯烃-炭黑复合材料包括9～40％改性炭黑、55～90％聚烯烃和0.2～5％纤维。

优选的，所述纤维为聚苯并二恶唑纤维、玻璃纤维和碳纳米管中的一种或多种。

优选的，所述氨基硅烷偶联剂接枝改性炭黑的制备方法包括：将炭黑和氨基硅烷偶联剂分散于乙醇中，进行接枝反应后离心分离，得到改性炭黑。

优选的，所述改性炭黑和氨基硅烷偶联剂的质量比为1:(4～6)。

优选的，所述接枝反应的时间为10～15h；接枝反应的温度为60～80℃。

优选的，所述离心分离的时间为10～20min；离心分离的转速为3000～5000rpm。

本发明还提供了上述技术方案所述的纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料的制备方法，包括以下步骤：将聚烯烃、改性炭黑和纤维进行共混，使得改性炭黑和纤维分散在聚烯烃基体中，得到纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料。

优选的，所述共混的温度为170～190℃，共混的时间为10～20min。

优选的，所述共混后，还包括：将所述共混物料进行压制成型，得到片状聚烯烃-炭黑复合材料；所述压制成型的压力为10～50MPa，压制成型的时间为10～20min，压制成型的温度为170～220℃。

本发明提供了一种纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料，包括聚烯烃基体、改性炭黑和纤维，所述改性炭黑和纤维分散在所述聚烯烃基体中；所述改性炭黑为氨基硅烷偶联剂接枝改性炭黑。本发明采用氨基硅烷偶联剂改性的炭黑对聚烯烃进行改性，便于纤维更为均匀地分散在聚烯烃基体中；并且分散在聚烯烃基体中的纤维容易与聚烯烃基体的分子链缠绕在一起，不易发生迁移，而且还能阻挡炭黑粒子的迁移，从而有效提高聚烯烃-纤维复合材料的PTC循环性能和重现性。实施例结果表明，本发明提供的纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料PTC强度上升到了6.6，且10次循环后PTC强度仍然保持在6.6，保证了良好的重现性和循环性能。