[发明专利]膨胀石墨/聚醚醚酮高导电复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了膨胀石墨/聚醚醚酮高导电复合材料及其制备方法和应用，属于导电复合材料技术领域。该复合材料由质量百分比含量为40％–70％的膨胀石墨和30％–60％的聚醚醚酮组成，原料粉末置于装有有机溶剂的容器中，经均质机高速剪切分散后进行超声处理，烘干，得到的膨胀石墨/聚醚醚酮混合粉料在175–185℃加压至20MPa并冷压10–20min，卸压至常压后，加热至385–395℃并保温20–40min，自然冷却至室温得到。本发明的膨胀石墨/聚醚醚酮高导电复合材料兼具高的导电性和良好的机械性能，通过大功率超声处理结合烧结热压成型工艺协同实现复合材料的高导电性能，可用于精密仪器和高腐蚀工作场合。

技术领域

本发明属于导电复合材料技术领域，具体涉及膨胀石墨/聚醚醚酮高导电复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

石墨的性质介于金属与非金属之间，一定程度上兼具二者的优势，具备以下特性：优异的耐高温性能、数倍于其他非金属材料的导电性、极低的热膨胀系数、高温下几乎不发生形变以及强的化学稳定性，是一种综合性质优异的导电填料。但是，由于石墨的表面能低以及自身易团聚的特性，其作为导电填料与树脂复合时往往出现类似于微裂纹和气孔，降低复合材料的力学性能，且力学性能降低的程度随着石墨含量的增加而变大。现有技术中，膨胀石墨/聚醚醚酮(PEEK)复合材料存在改善电学性能的同时导致其力学性能大幅度降低的问题，从而限制其应用。

发明内容

为克服现有技术的上述不足，本发明的第一目的是提供膨胀石墨/聚醚醚酮高导电复合材料，实现复合材料高电导率的同时保持良好的力学性能。

本发明的第二目的是提供上述膨胀石墨/聚醚醚酮高导电复合材料的制备方法，采用超声处理工艺结合烧结热压成型，工艺简单，易于产业化生产。

本发明的第三目的是提供上述膨胀石墨/聚醚醚酮高导电复合材料在精密仪器和高腐蚀工作环境中的应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供的膨胀石墨/聚醚醚酮高导电复合材料，以膨胀石墨为导电基体、聚醚醚酮为粘接材料经过烧结热压成型得到电导率为45.73–137s/cm的片材结构，按照质量百分比含量计由40％–70％的膨胀石墨和30％–60％的聚醚醚酮组成。

优选地，所述膨胀石墨为2500目的膨胀石墨。

本发明的膨胀石墨/聚醚醚酮高导电复合材料具有如下优势：导电率高和机械强度好。

本发明还提供所述膨胀石墨/聚醚醚酮高导电复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)原料预混合：按照配比称取膨胀石墨和聚醚醚酮的粉末置于装有有机溶剂的容器中，经均质机高速剪切分散进行预混合；

(2)超声处理：向步骤(1)中原料预混合后的容器内插入超声发生器探头进行超声处理，烘干，得到膨胀石墨/聚醚醚酮混合粉料；

(3)烧结热压成型：将模具预热至175–185℃后，取出表面均匀涂覆脱模剂，待所述脱模剂干燥后，将步骤(2)得到的膨胀石墨/聚醚醚酮混合粉料装模，保持温度为175–185℃的条件下加压至20MPa并冷压10–20min，卸压至常压后，加热至加工温度为385–395℃并保温20–40min，自然冷却至室温后脱模，得到膨胀石墨/聚醚醚酮高导电复合材料。

优选地，步骤(1)中，所述有机溶剂为无水乙醇，且所述膨胀石墨和无水乙醇的质量体积比为4–7：300(g/mL)。

优选地，步骤(1)中，所述均质机的转速为10000rpm，处理时间为0.5h。

优选地，步骤(2)中，所述超声处理的功率为20KHz，处理时间为2h。

优选地，步骤(2)中，所述烘干温度为95℃，处理时间为6h。