CN100516136C - 聚酯/石墨纳米导电复合材料及其制备方法 - Google Patents

聚酯/石墨纳米导电复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN100516136C
CN100516136C CNB2006100410035A CN200610041003A CN100516136C CN 100516136 C CN100516136 C CN 100516136C CN B2006100410035 A CNB2006100410035 A CN B2006100410035A CN 200610041003 A CN200610041003 A CN 200610041003A CN 100516136 C CN100516136 C CN 100516136C
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphite
epoxy
polyester
nanomter
acetone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2006100410035A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1887960A (zh
Inventor
张明
李大军
王文
严长浩
吴德峰
刘磊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yangzhou University
Original Assignee
Yangzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yangzhou University filed Critical Yangzhou University
Priority to CNB2006100410035A priority Critical patent/CN100516136C/zh
Publication of CN1887960A publication Critical patent/CN1887960A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100516136C publication Critical patent/CN100516136C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

聚酯/石墨纳米导电复合材料及其制备方法，涉及一种导电复合材料的制备方法。由聚酯、环氧树脂和膨胀倍数在100倍以上的膨胀石墨组成，聚酯、环氧树脂和膨胀倍数在100倍以上的膨胀石墨的质量比为：100∶1～15∶2～30。本发明具有较低的渗滤阈值(3～4%)，且电导率可达到10-4S/cm以上，具有较好的抗静电性。由于导电填料填充量较低，本发明基本保持了聚酯的优异的力学性能和加工性能，有望在防静电材料、电磁屏蔽材料、微波吸收等领域获得广泛的应用。

Description

聚酯/石墨纳米导电复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种导电复合材料的制备方法。
背景技术
聚酯是一种综合性能优良的聚合物，广泛应用于纤维、薄膜和工程塑料。PET纤维以其强度、弹性模量高，回弹性适中，耐热、耐光性好，织物具有洗可穿性等优点而居世界合成纤维产量之首，被广泛应用于生产和生活的各个领域。PBT作为一种一种新兴的工程塑料以其优良的力学性能、耐热性能、加工性能，广泛应用于汽车、电子、电器等领域，其发展速度超过了其它工程塑料。但聚酯属于绝缘体，其体积电导率在10-16S/cm以下，抗静电性能较差，很容易积累静电荷，给生产和生活带来很多的不便。因此，改善聚酯导电性成为聚酯改性的一个重要内容。科技工作者在塑料金属镀层、加入导电粒子共混等方面做了大量工作。虽然也能够改善聚合物的导电性能，但其导电介质大多是石墨粉、碳黑和金属氧化物，但从制造成本和使用安全性来考虑，碳黑是最佳选择。可是导电碳黑粒径小，易于团聚，分散困难，且要赋予聚合物理想的导电性能需要较大的填充量，渗滤阈值一般要达到15～25％，从而导致复合物的成型加工性能和力学性能变差。
据文献报道，将天然石墨经酸化氧化和高温膨胀处理制成的膨胀石墨，保留了天然石墨优良的导电性，其室温电导率可以达到104S/cm，而且它与蒙脱土类似具有层状结构，因此可以采用插层的方法与聚合物复合制备低渗滤阈值的导电复合材料。近年来，国内外使用膨胀石墨(EG)作为导电填料，已经制备出了聚合物(如PMMA、PSt、PA6、PE、PP等)/EG纳米导电复合材料。虽然制备出的导电复合材料具有低渗滤阈值(低于5％)和较高的高导电性能(可达到10-4S/cm以上)，但他们都是采用插层聚合和溶液插层的的方法，这两种方法由于工艺复杂，且在溶液法中使用大量溶剂，回收较困难，这些限制了其工业化应用。
发明内容
本发明目的在于提供一种既保持聚酯优良的力学性能、耐热性能、加工性能，又能克服其抗静电能力差的聚酯/石墨纳米导电复合材料。
本发明由聚酯、环氧树脂和膨胀倍数在100倍以上的膨胀石墨组成，聚酯、环氧树脂和膨胀倍数在100倍以上的膨胀石墨的质量比为：100∶1～15∶2～30。
本发明具有较低的渗滤阈值(3～4％)，且电导率可达到10-4S/cm以上，具有较好的抗静电性。由于导电填料填充量较低，本发明基本保持了聚酯的优异的力学性能和加工性能，有望在防静电材料、电磁屏蔽材料、微波吸收等领域获得广泛的应用。另外，经大量的试验证明：当石墨含量低于3％时，不易形成导电网络；当石墨含量超过15％时，本发明的材料力学性能会逐渐下降。
本发明还提供了两种聚酯/石墨纳米导电复合材料的制备方法。
方法一包括以下步骤：
1)将天然鳞片石墨加入到浓硫酸和浓硝酸的混合液中浸泡24小时，然后经洗涤、干燥处理后，在温度为900～1100℃的加热容器中膨胀处理，得到膨胀倍数在100倍以上的膨胀石墨；
2)将环氧树脂1～15份溶解在100～400ml丙酮中，加入上述膨胀石墨2～30份，搅拌2小时后，再除去丙酮，即获得环氧树脂改性石墨；
3)将环氧树脂改性石墨和100份聚酯混合均匀后，加入到既能提供剪切力又能同时将聚合物加热到熔点以上的设备中熔融共混，即得到导电复合材料。
方法二包括以下步骤：
1)将天然鳞片石墨加入到浓硫酸和浓硝酸的混合液中浸泡24小时，然后经洗涤、干燥处理后，在温度为900～1100℃的加热容器中膨胀处理，得到膨胀倍数在100倍以上的膨胀石墨；
2)将膨胀石墨分散在70％的乙醇水溶液中放置24小时，然后超声4小时得到纳米石墨片；
3)将环氧树脂1～15份溶解在100～400ml丙酮中，加入上述纳米石墨片2～30份，搅拌2小时后，再去除丙酮，即获得环氧树脂改性石墨；
4)将环氧树脂改性石墨和100份聚酯混合均匀后，加入到既能提供剪切力又能同时将聚合物加热到熔点以上的设备中熔融共混，即得到导电复合材料。
本发明可采用聚合物加工的通用设备，如双螺杆挤出机、密炼机等，将聚酯与经环氧树脂改性的膨胀石墨或纳米石墨熔融共混，就可制备出具有较低的渗滤阈值，且具有较好的抗静电性的导电复合材料。本发明工艺简单、合理，加工成本低，具有广阔的工业化前景。
另，本发明所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯。
所述的环氧树脂为环氧E44、环氧E51、环氧628、环氧1051、环氧4051、聚环氧乙烷、聚环氧氯丙烷中的任意一种。
另外，如石墨粒度太大，酸浸不透，膨胀后会形成生料；如石墨粒度太小，结晶会变形，难以形成优质膨胀石墨，故，本发明步骤1)中天然鳞片石墨的颗粒度选为100μm～500μm。
为了使膨胀石墨具有较高的膨胀体积，步骤1)中混合液的浓硫酸和浓硝酸的质量比为4∶1。
另外，本发明中去除丙酮的方法是：先让丙酮自然挥发，待大部分丙酮挥发掉以后，再将反应物放入烘箱中，在80℃条件下干燥，去除所有丙酮。通过自然挥发去除绝大部分丙酮，可达对节能的效果，再通过高温去除，使多余的丙酮彻底去除。
具体实施方式
1、制备膨胀石墨：
将粒度为100μm～500μm的天然鳞片石墨加入到质量比为4∶1的浓硫酸和浓硝酸的混合液中浸泡24小时，然后经洗涤、干燥处理后，在温度为900～1100℃的马弗炉中加热膨胀处理，得到膨胀倍数在100倍以上的膨胀石墨，待用。
2、制备纳米石墨：
将膨胀石墨分散在70％的乙醇水溶液中放置24小时，然后超声4小时，待用。
3、制备环氧树脂改性石墨1：
将环氧树脂1～15份溶解在100～400ml丙酮中，加入上述膨胀石墨2～30份，搅拌2小时后，让丙酮自然挥发，待大部分丙酮挥发掉以后，再将其放入烘箱中80℃下干燥除去所有丙酮，即获得环氧树脂改性石墨1，待用。
4、制备环氧树脂改性石墨2：
将环氧树脂1～15份溶解在100～400ml丙酮中，加入上述超声后的膨胀石墨2～30份，搅拌2小时后，让丙酮自然挥发，待大部分丙酮挥发掉以后，再将其放入烘箱中80℃下干燥除去所有丙酮，即获得环氧树脂改性石墨2，待用。
5、制备导电复合材料：
将环氧树脂改性石墨1或2和100份聚酯混合均匀后，加入到既能提供剪切力又能同时将聚合物加热到熔点以上的设备中熔融共混，即得到导电复合材料。
以上各例中，聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯。
以上各例中，环氧树脂为环氧E44、环氧E51、环氧628、环氧1051、环氧4051、聚环氧乙烷、聚环氧氯丙烷中的任意一种。
下表为选用膨胀石墨制备导电复合材料时，具体不同聚酯、环氧树脂的各试验数据表：
  实施例   膨胀石墨含量(质量份)   聚酯含量(质量份)   环氧树脂含量(质量份)   体积电导率(S/cm)
  1   2   100   5   4.0×10<sup>-16</sup>
  2   9.13   100   5   8.7×10<sup>-5</sup>
  3   14.32   100   5   6.8×10<sup>-4</sup>
  4   30   100   2   6.5×10<sup>-2</sup>
  5   2   100   1   3.4×10<sup>-16</sup>
  6   30   100   15   4.7×10<sup>-2</sup>
  7   15   100   10   8.0×10<sup>-4</sup>
下表为选用纳米石墨片制备导电复合材料时，具体不同聚酯、环氧树脂的各试验数据表：
  实施例   纳米石墨片含量(质量份)   聚酯含量(质量份)   环氧树脂含量(质量份)   体积电导率(S/cm)
  1   4.38   100   5   1.0×10<sup>-8</sup>
  2   9.13   100   5   8.7×10<sup>-5</sup>
  3   14.32   100   5   6.8×10<sup>-4</sup>
  4   30   100   2   6.4×10<sup>-2</sup>
  5   2   100   1   3.4×10<sup>-16</sup>
  6   30   100   15   6.6×10<sup>-2</sup>
  7   15   100   10   8.8×10<sup>-4</sup>

Claims (8)

1、聚酯/石墨纳米导电复合材料，其特征在于所述复合材料由聚酯、环氧树脂和膨胀倍数在100倍以上的膨胀石墨组成，聚酯、环氧树脂和膨胀倍数在100倍以上的膨胀石墨的质量比为：100∶1～15∶2～30。
2、一种如权利要求1所述聚酯/石墨纳米导电复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将天然鳞片石墨加入到浓硫酸和浓硝酸的混合液中浸泡24小时，然后经洗涤、干燥处理后，在温度为900～1100℃的加热容器中膨胀处理，得到膨胀倍数在100倍以上的膨胀石墨；
2)将环氧树脂1～15份溶解在100～400ml丙酮中，加入上述膨胀石墨2～30份，搅拌2小时后，再除去丙酮，即获得环氧树脂改性石墨；
3)将环氧树脂改性石墨和100份聚酯混合均匀后，加入到既能提供剪切力又能同时将聚合物加热到熔点以上的设备中熔融共混，即得到导电复合材料。
3、一种如权利要求1所述聚酯/石墨纳米导电复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将天然鳞片石墨加入到浓硫酸和浓硝酸的混合液中浸泡24小时，然后经洗涤、干燥处理后，在温度为900～1100℃的加热容器中膨胀处理，得到膨胀倍数在100倍以上的膨胀石墨；
2)将膨胀石墨分散在70％的乙醇水溶液中放置24小时，然后超声4小时得到纳米石墨片；
3)将环氧树脂1～15份溶解在100～400ml丙酮中，加入上述纳米石墨片2～30份，搅拌2小时后，再去除丙酮，即获得环氧树脂改性石墨；
4)将环氧树脂改性石墨和100份聚酯混合均匀后，加入到既能提供剪切力又能同时将聚合物加热到熔点以上的设备中熔融共混，即得到导电复合材料。
4、根据权利要求2或3所述聚酯/石墨纳米导电复合材料的制备方法，其特征在于所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯。
5、根据权利要求2或3所述聚酯/石墨纳米导电复合材料的制备方法，其特征在于所述的环氧树脂为环氧E44、环氧E51、环氧628、环氧1051、环氧4051、聚环氧乙烷、聚环氧氯丙烷中的任意一种。
6、根据权利要求2或3所述聚酯/石墨纳米导电复合材料的制备方法，其特征在于步骤1)中天然鳞片石墨的颗粒度为100μm～500μm。
7、根据权利要求2或3所述聚酯/石墨纳米导电复合材料的制备方法，其特征在于步骤1)中混合液的浓硫酸和浓硝酸的质量比为4∶1。
8、根据权利要求2或3所述聚酯/石墨纳米导电复合材料的制备方法，其特征在于去除丙酮的方法是：先让丙酮自然挥发，待大部分丙酮挥发掉以后，再将反应物放入烘箱中，在80℃条件下干燥，去除剩余丙酮。
CNB2006100410035A 2006-07-12 2006-07-12 聚酯/石墨纳米导电复合材料及其制备方法 Expired - Fee Related CN100516136C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006100410035A CN100516136C (zh) 2006-07-12 2006-07-12 聚酯/石墨纳米导电复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006100410035A CN100516136C (zh) 2006-07-12 2006-07-12 聚酯/石墨纳米导电复合材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1887960A CN1887960A (zh) 2007-01-03
CN100516136C true CN100516136C (zh) 2009-07-22

Family

ID=37577245

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2006100410035A Expired - Fee Related CN100516136C (zh) 2006-07-12 2006-07-12 聚酯/石墨纳米导电复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100516136C (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102070876B (zh) * 2010-12-30 2013-05-22 桂林电子科技大学 一种具有甚低逾渗阈值的环氧树脂基多元导电复合材料及其制备方法
CN105175985B (zh) * 2015-08-28 2017-05-03 三峡大学 一种纳米石墨片导电薄膜及其制备方法
CN105237953A (zh) * 2015-10-16 2016-01-13 文雪烽 一种抗静电材料
CN110996412B (zh) * 2019-12-18 2022-02-01 华中科技大学鄂州工业技术研究院 一种碳晶电热膜及其制备方法、应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
聚甲基丙烯酸甲酯/石墨薄片纳米复合及其导电性能研究. 陈国华等.高分子学报，第5期. 2003
聚甲基丙烯酸甲酯/石墨薄片纳米复合及其导电性能研究. 陈国华等.高分子学报，第5期. 2003 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN1887960A (zh) 2007-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100430441C (zh) 聚酰胺/石墨纳米导电复合材料及其制备方法
KR101666881B1 (ko) 내화학성이 우수하고 표면전기저항이 1ω/□ 이하인 무금속 전기전도성 cnt복합소재 제조방법, 이의 제조에 사용되는 cnt펠렛 및 이에 의해 제조된 제품
CN106968026A (zh) 一种石墨烯碳黑复合导电纤维的制备方法
CN101875779A (zh) 聚酰胺/纳米膨胀石墨/碳纤维高强导电复合材料及其制备方法
CN108047495B (zh) 一种碳纳米管和炭黑超强复合填料的原位制备方法
CN104278360A (zh) 一种掺杂石墨烯的导电复合纤维的制备方法
CN106674825A (zh) 一种石墨烯/pvc复合材料用母料的制备方法及母料
CN104892964B (zh) 一种聚丙烯/镀镍玻璃纤维复合材料的制备方法
CN100516136C (zh) 聚酯/石墨纳米导电复合材料及其制备方法
CN103160053B (zh) 一种聚丙烯腈电磁屏蔽纳米复合材料的制备方法
CN102268165A (zh) 一种碳纳米管/聚合物导电复合材料的制备方法
CN100434458C (zh) 聚酯/石墨纳米导电复合材料的制备方法
CN104231439A (zh) 一种聚丙烯/镀镍玻璃纤维导电复合材料及其制备方法
CN101875774A (zh) 聚芳醚/纳米膨胀石墨/碳纤维高强导电复合材料及其制备方法
CN114957855B (zh) 一种吸波导热热塑性复合材料及其制备方法
CN111234493A (zh) 应用玻璃钢废弃物制备的功能性塑料及其生产方法与应用
CN107163333A (zh) 一种柔性电磁屏蔽复合材料及其制备方法和应用
CN110105761A (zh) 石墨烯/聚苯硫醚电磁屏蔽复合材料及其制备方法
CN111081423B (zh) 一种定向导电复合材料及其制备方法与应用
CN111117155A (zh) 一种石墨烯/环氧树脂复合材料的制备方法
CN112662077A (zh) 一种抗静电型石墨烯包覆铝微球改性pp复合材料及其制备方法
CN100434459C (zh) 聚酯/石墨纳米导电复合材料的制备方法
CN104845150A (zh) 一种pet/ptt/碳纳米管复合材料及其制备方法
WO2017128834A1 (zh) 一种耐高温高导率的导电塑料的制备方法
CN116083060A (zh) 基于aspn处理技术的碳纤维成型的复合导热导电材料

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090722

Termination date: 20150712

EXPY Termination of patent right or utility model