[发明专利]一种硫化铜/聚氮丙啶/聚丙烯腈复合导电材料的制备方法

说明书

本发明涉及复合导电材料领域，特别是指一种硫化铜/聚氮丙啶/聚丙烯腈复合导电材料的制备方法。首先将聚丙烯腈的二甲基甲酰胺溶液与聚氮丙啶交联剂水溶液进行混合，涂膜后浸入凝固浴溶液中进行固化，在此基础上采用化学反应法制备硫化铜/聚氮丙啶/聚丙烯腈复合导电材料。经过聚氮丙啶交联剂共混改性的聚丙烯腈膜不仅具有良好的柔性，而且聚氮丙啶交联剂水溶液中的水在膜成型的过程中起着制孔剂的作用。聚氮丙啶交联剂/聚丙烯腈膜具有连续分布的网状孔洞结构，使导电硫化铜不仅在柔性膜表面上沉积，在内部也生长，形成的硫化铜不仅能覆盖柔性基体膜表面，而且还贯穿到膜的内部，真正完成了硫化铜的有效负载，使复合材料具有优良的导电性能。

技术领域

本发明涉及复合导电材料领域，特别是指一种硫化铜/聚氮丙啶/聚丙烯腈复合导电材料的制备方法。

背景技术

高分子材料质轻，价廉，力学、电气绝缘性能优越，加工方便，使用安全，因此获得了飞速的发展和广泛的应用。高分子材料因它的优良绝缘性便利人们生活的同时，也带来诸多麻烦、甚至灾难。近年来，随着电子器件和大规模集成电路的迅速发展，静电和电磁波的危害表现得更为突出。因此改变高分子材料的绝缘性，具有重要的现实意义。

为使常规的高分子材料具有抗静电性，研究者已经使用了金属、石墨烯、碳纳米管、导电高分子或其他导电剂来提高其导电性。其中，金属硫化物在光学、光电化学、催化、环保等方面都具有特殊的性能。它们具有良好的化学和热稳定性，是一种良好的光电材料。利用金属硫化物的特性来生产柔性聚合物复合导电材料的方法在目前应用最多是聚合物表面化学反应法，这种方法主要通过化学处理，即通过反应液的浸渍，在纤维表面产生吸附，然后通过化学反应使金属硫化物覆盖在高聚物材料表面。此方法优点在于工艺简单、成本较低，而且对高聚物材料的强度、柔软性、滑爽性等损伤较少。

聚丙烯腈分子基团上存在着强极性氰基，内聚能大，有较高的热稳定性，可在120℃下长期使用，同时具有良好的耐有机溶剂(如丙酮、乙醇等)、耐光性、耐气候性和耐霉菌性耐水解性和抗氧化性。由聚丙烯腈所制得的膜平滑柔韧，有一定的亲水性。而且聚丙烯腈来源广泛、价格便宜。在20世纪80年代，日本研制了表面覆盖铜的硫化物的导电腈纶，是先将腈纶在含铜离子溶液中处理，然后在还原剂中处理，纤维上的Cu²⁺变成Cu⁺与-CN络合，进一步形成铜的硫化物的导电性物质。由于这些导电物质在纤维结构上形成了网络，使聚丙烯腈纤维具有导电性能。但是聚丙烯腈中的氰基的对铜离子的络合能力有限，采用此方法制备的硫化铜/聚丙烯腈复合导电材料往往会出现硫化铜与基体结合不牢固、表面分散不均匀等问题，从而导致复合导电材料稳定性差、导电性低。因而选择合适的方法改性聚丙烯腈，从而开发高柔性、高导电、耐久性导电柔性材料尤为重要。

氮丙啶交联剂是目前研究得较为成熟和有效的室温交联剂，这类交联剂的交联反应速度快，效果明显，它是由氮丙啶与三官能度或更高官能度的多元醇缩合物缩合而形成的。氮丙啶环在结构上存在较大张力，活性较高，分子存在大量基团，常温下能与羧基、氨基和羟基反应，生成不溶性的网状结构交联产物，可以极大的提高材料的强度。同时，氮丙啶交联剂和金属离子的络合作用非常强烈。在氮丙啶与金属离子络合的过程中，氮丙啶大分子链上的氮原子通过与金属离子共用孤对电子而形成金属离子的络合物或者配合物，利用聚氮丙啶交联剂对聚丙烯腈进行改性，将会有效提高聚丙烯腈材料对硫化铜的负载，从而提高复合材料的导电性能。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种硫化铜/聚氮丙啶/聚丙烯腈复合导电材料的制备方法，采用这种得到的材料具有良好的导电性能、力学强度及柔性。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种硫化铜/聚氮丙啶/聚丙烯腈复合导电材料的制备方法，步骤如下：

（1）将聚丙烯腈置于二甲基甲酰胺中，在60-80℃搅拌2-3h，得聚丙烯腈的二甲基甲酰胺溶液；