[发明专利]导电性复合体

说明书

本发明涉及一种导电性复合体。本发明的导电性复合体包含聚合物、选自金属和金属合金的导体以及增稠剂。在本发明的导电性复合体中，导体均匀地或均质地分布于整个聚合物基质中，因而本发明的导电性复合体能够承载高金属含量且仍然表现出优异的弹性。

技术领域

本发明涉及导电性复合材料，更具体地涉及导电性聚合物复合体，并且涉及可用的或制备这类材料的方法和组合物。

背景技术

导电性复合体广义上为具有显著电导性或热导性的任何复合体。这类复合体包含分散于聚合物树脂中的导电相。这类复合物的独特性质使得它们在各种应用中在技术上优于替代材料或者比其更具成本有效性。因此，导电性复合体在诸如通讯、发电和配送、国防、航天航空、医药等领域中具有广泛的应用。

在使用导电性复合体的背景下，导电性不仅重要，而且通常是该复合体的主要特性。材料的导电性随用途而变。对于某些应用，重要的是复合体具有小于100Ω/□的有效薄层电阻(sheet resistance)。

一般通过将导电性颗粒加入聚合物材料来制造导电性复合体和/或实现其性质。为了实现足够的导电性，即达到渗流(percolation)，往往需要高颗粒载量，通常为大于45体积％。与这些颗粒载量水平一起使用的聚合物一般是刚性材料。因此，这些颗粒载量水平产生具有使其不适合或难以使用的性质(诸如断裂伸长率、拉伸强度和热稳定性)的导电膜和涂层。采用液体金属来解决该问题的方案受到金属从聚合物基质渗出的困扰。

因此，需要具有导电性、避免金属从聚合物渗出并且具有能够在不同环境条件下实现多种用途的特性(即，伸长率、拉伸强度和热稳定性)的复合体。

发明内容

本发明提供了针对上文指出的问题的便利解决方案。宽泛地说，本发明提供了一种导电性复合体，其包含聚合物和导电性网络，所述网络稳定地且均匀地和/或连续地包埋在所述聚合物内，所述网络包含熔融温度低于约60℃的导体以及不与所述导体形成合金的化合物或金属。不与导体形成合金的化合物或金属在本文中称为增稠剂。

在一方面，本发明提供了包含聚合物、选自熔融温度低于约60℃的金属和金属合金的导体以及增稠剂的导电性复合体。

本发明的导电性复合体能够承载高金属含量且仍然表现出优异的弹性。在本发明的导电性复合体中，导体均匀地或均质地分布于整个聚合物基质中。

在另一方面，本发明提供了一种组合物，其包含熔融温度低于约60℃的金属或金属合金和有机增稠剂。

在另一方面，本发明提供了一种组合物，其包含二异氰酸酯或多异氰酸酯、选自熔融温度低于约60℃的金属和金属合金的导体，以及增稠剂。

在另一方面，本发明提供了一种组合物，其包含多元醇(即含羟基或富羟基预聚物)、选自熔融温度低于约60℃的金属和金属合金的导体，以及增稠剂。

在另一方面，本发明提供了一种组合物，其包含多元醇和熔融温度低于约60℃的金属或金属合金。

本发明的另一个方面提供了制备导电性复合体的方法。

在一个方面，制备导电性复合体的方法包括：将异氰酸酯组合物与多元醇和/或二胺组合以形成混合物；并且使所述聚合物固化以形成所述导电性复合体，所述异氰酸酯组合物包含：

(a)二异氰酸酯或多异氰酸酯；

(b)选自熔融温度低于约60℃的金属和金属合金的导体；和

(c)增稠剂。

本发明的另一个方面提供了一种导电性复合体，其包含弹性体、选自熔融温度低于约60℃的金属和金属合金的导体以及增稠剂，其中，所述导电性复合体表现出小于100Ω/□的最小薄层电阻、大于或等于50％的延伸率和大于或等于3MPa的拉伸强度。