[发明专利]一种导电交联聚乙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种改性聚乙烯复合材料，针对现有技术的碳纳米管分散效果较差和加工过程碳纳米管易断裂的问题，公开了提供一种导电交联聚乙烯复合材料及其制备方法，包含下列质量百分比的组分：聚乙烯粉末90%‑99％，碳纳米管悬浮液1%‑10%。制备工艺按照以下步骤进行：将碳纳米管、过氧化物A和助交联剂混合；加入过氧化物B，制成碳纳米管悬浮液；将聚乙烯研磨成粉末；在聚乙烯粉末中倒入温度为40‑60℃的碳纳米管悬浮液。本发明改进碳纳米管的表面极性，使其较好的好分散于助交联剂中，形成较为稳定的悬浮液，制得导电交联聚乙烯复合材料，该材料的碳纳米管导电阈值可低至万分比级，最终制备得到力学性能优异的交联聚乙烯制品。

技术领域

本发明涉及一种改性聚乙烯复合材料，尤其涉及一种导电交联聚乙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚乙烯(PE)交联技术是提高其材料性能的重要手段之一，经过交联改性的PE可使其性能得到大幅度的改善，仅显著提高了PE的力学性能、耐环境应力开裂性能、耐化学药品腐蚀性能、抗蠕变性和电性能等综合性能。交联聚乙烯技术中过氧化物交联和硅烷交联是目前的主流技术。其中，在过氧化物交联体系中，交联剂和助交联剂的添加方式为混合聚乙烯后通过双螺杆熔融混合(CN1247681C)或后吸收法(CN104098727B)。

利用碳纳米管对聚乙烯高分子进行导电改性的技术难点在于碳纳米管的分散，目前主要的分散方式为双螺杆混合挤出；CN102653609A在聚乙烯和碳纳米管和具有交联结构的橡胶粒子进行共混，制备了具有导电性质的材料，其中碳纳米管使用量为0.5％-10％。CN104861273A通过辐照交联制备了含碳纳米管的聚乙烯复合材料，使用了双螺杆造粒法，碳纳米管和其他导电填料一起形成导电组分。

其不足之处在于，将碳纳米管通过双螺杆进行共混，不仅分散效果较差，还容易使碳纳米管断裂，降低其长径比，使得导电阈值高；同时，当碳纳米管在聚乙烯中添加量增至百分比级时，所得材料性能较差。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的碳纳米管分散效果较差和加工过程碳纳米管易断裂的问题，提供一种导电交联聚乙烯复合材料及其制备方法，改进碳纳米管的表面极性，使其较好的好分散于助交联剂中，形成较为稳定的悬浮液，制得导电交联聚乙烯复合材料，该材料的碳纳米管导电阈值可低至万分比级，最终制备得到力学性能优异的交联聚乙烯制品。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种导电交联聚乙烯复合材料，包含下列质量百分比的组分：聚乙烯粉末90％-99％，碳纳米管悬浮液1％-10％。

聚乙烯粉末具有较大的整体的比表面积，其和碳纳米管接触充分，有助于碳纳米管的分散；碳纳米管悬浮液，增加了碳纳米管的流动性，使其易于分散到聚乙烯粉末中，在吸收过程中，悬浮液中的液体被聚乙烯粉末吸收，碳纳米管附着到聚乙烯粉末表面，形成导电性能优异、力学性能较佳的复合材料。

作为优选，聚乙烯粉末粒径D95≤1mm。

粒径越小与其他材料接触的比表面积越大，材料均匀性好且材料间具有较强的结合作用。

作为优选，碳纳米管悬浮液包含下列质量百分比的组分：碳纳米管0.5％-5％，过氧化物A10％-20％，过氧化物B10％-40％，其余为助交联剂。

过氧化物A具有低的分解温度，在制备悬浮液时，将碳纳米管氧化，改变了碳纳米管的极性，缓解了碳纳米管的堆积，使其和过氧化物B形成悬浮液，同时，氧化后的碳纳米管和聚乙烯具有更好的相容性。

作为优选，碳纳米管为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管或其混合物，碳纳米管直径为0.5-500nm，长径比≥100，进一步优选为单壁碳纳米管。

作为优选，过氧化物A的1h半衰期温度为30-70℃，过氧化物B的0.1h半衰期温度为130-300℃。