CN107759902A - 一种增韧导电材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种增韧导电材料的制备方法，包括如下步骤：称取碳纤维和碳纳米管加入浓度为2‑5mol/L盐酸溶液中，在温度30‑50℃下处理1‑3h，之后超声搅拌处理1‑2h，过滤得到滤饼；将滤饼中加入N‑羟甲基酞酰亚胺和异氰酸正丁酯，调节PH值为7.5‑8.5，继续搅拌30‑40min；向所得物质中加入聚丙烯/聚乙烯混合物，所述聚丙烯和聚乙烯的质量比为1‑3:1，在温度70‑80℃混合搅拌40‑60min；随后放入模具中热压成型，即可得到所述增韧导电材料。
Description
技术领域
本发明属于电子材料领域，特别涉及一种增韧导电材料的制备方法。
背景技术
高分子导电材料通常分为复合型和结构型两大类：①复合型高分子导电材料。由通用的高分子材料与各种导电性物质通过填充复合、表面复合或层积复合等方式而制得。主要品种有导电塑料、导电橡胶、导电纤维织物、导电涂料、导电胶粘剂以及透明导电薄膜等。其性能与导电填料的种类、用量、粒度和状态以及它们在高分子材料中的分散状态有很大的关系。常用的导电填料有炭黑、金属粉、金属箔片、金属纤维、碳纤维等。②结构型高分子导电材料。是指高分子结构本身或经过掺杂之后具有导电功能的高分子材料。根据电导率的大小又可分为高分子半导体、高分子金属和高分子超导体。按照导电机理可分为电子导电高分子材料和离子导电高分子材料。电子导电高分子材料的结构特点是具有线型或面型大共轭体系，在热或光的作用下通过共轭π电子的活化而进行导电，电导率一般在半导体的范围。采用掺杂技术可使这类材料的导电性能大大提高。如在聚乙炔中掺杂少量碘，电导率可提高12个数量级，成为“高分子金属”。经掺杂后的聚氮化硫，在超低温下可转变成高分子超导体。现有市面上的结构型导电高分子材料因加工成型困难材料力学性能不稳定等因素未能积极的推广使用。而制备复合型导电高分子需要添加的导电填料量较大导致材料的力学性能下降，尤其是材料的韧性下降明显。
发明内容
针对上述缺陷，本发明的目的是提供一种增韧导电材料的制备方法，通过加入多种化学成分改善导电材料的韧性，使其在添加导电填料后既满足导电性能也具备较好的力学性能。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种增韧导电材料的制备方法， 包括如下步骤：
S1：称取5-10份碳纤维和3-7份碳纳米管加入50-60份浓度为2-5mol/L盐酸溶液中，在温度30-50℃下处理1-3h，之后超声搅拌处理1-2h，过滤得到滤饼；
S2：将步骤S1中所得滤饼中加入10-20份N-羟甲基酞酰亚胺和8-15份异氰酸正丁酯，调节PH值为7.5-8.5，继续搅拌30-40min；
S3：向步骤S2中所得物质中加入25-35份聚丙烯/聚乙烯混合物，所述聚丙烯和聚乙烯的质量比为1-3:1，在温度70-80℃混合搅拌40-60min；随后放入模具中热压成型，即可得到所述增韧导电材料，其中，热压的温度为180-200℃，压强15-20MPa，保压时间20-30min。
优选的，步骤S1中所述碳纤维为8份，碳纳米管为5份，浓度为4mol/L盐酸溶液55份。
优选的，步骤S1中在温度38℃下处理2h，之后超声搅拌处理1.5h。
优选的，步骤S2中所述N-羟甲基酞酰亚胺15份和异氰酸正丁酯12份，调节PH值为7.9，继续搅拌35min。
优选的，步骤S3中所述聚丙烯/聚乙烯混合物32份，所述聚丙烯和聚乙烯的质量比为2.5:1，在温度75℃混合搅拌55min。
优选的，步骤S3中热压的温度为190℃，压强18MPa，保压时间25min。
根据上述任意一条所述方法制备得到的增韧导电材料。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
本发明所述一种增韧导电材料的制备方法，以碳纤维和碳纳米管为基体，后经N-羟甲基酞酰亚胺、异氰酸正丁酯和聚丙烯/聚乙烯混合物逐步处理，得到增韧导电材料。本发明所制备的增韧导电材料兼具优异的导电性能和力学性能，可满足市场需求。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
S1：称取5份碳纤维和3份碳纳米管加入50份浓度为2mol/L盐酸溶液中，在温度30℃下处理1h，之后超声搅拌处理1h，过滤得到滤饼；
S2：将步骤S1中所得滤饼中加入10份N-羟甲基酞酰亚胺和8份异氰酸正丁酯，调节PH值为7.5，继续搅拌30min；
S3：向步骤S2中所得物质中加入25份聚丙烯/聚乙烯混合物，所述聚丙烯和聚乙烯的质量比为1:1，在温度70℃混合搅拌40min；随后放入模具中热压成型，即可得到所述增韧导电材料，其中，热压的温度为180℃，压强15MPa，保压时间20min。
实施例2
S1：称取10份碳纤维和7份碳纳米管加入60份浓度为5mol/L盐酸溶液中，在温度50℃下处理3h，之后超声搅拌处理2h，过滤得到滤饼；
S2：将步骤S1中所得滤饼中加入20份N-羟甲基酞酰亚胺和15份异氰酸正丁酯，调节PH值为8.5，继续搅拌40min；
S3：向步骤S2中所得物质中加入35份聚丙烯/聚乙烯混合物，所述聚丙烯和聚乙烯的质量比为3:1，在温度80℃混合搅拌60min；随后放入模具中热压成型，即可得到所述增韧导电材料，其中，热压的温度为200℃，压强20MPa，保压时间30min。
实施例3
S1：称取7份碳纤维和5份碳纳米管加入52份浓度为3mol/L盐酸溶液中，在温度35℃下处理1.5h，之后超声搅拌处理1.5h，过滤得到滤饼；
S2：将步骤S1中所得滤饼中加入12份N-羟甲基酞酰亚胺和10份异氰酸正丁酯，调节PH值为7.8，继续搅拌32min；
S3：向步骤S2中所得物质中加入30份聚丙烯/聚乙烯混合物，所述聚丙烯和聚乙烯的质量比为1.5:1，在温度72℃混合搅拌45min；随后放入模具中热压成型，即可得到所述增韧导电材料，其中，热压的温度为185℃，压强18MPa，保压时间22min。
实施例4
S1：称取9份碳纤维和6份碳纳米管加入58份浓度为4mol/L盐酸溶液中，在温度45℃下处理2.5h，之后超声搅拌处理2h，过滤得到滤饼；
S2：将步骤S1中所得滤饼中加入18份N-羟甲基酞酰亚胺和12份异氰酸正丁酯，调节PH值为8.2，继续搅拌35min；
S3：向步骤S2中所得物质中加入32份聚丙烯/聚乙烯混合物，所述聚丙烯和聚乙烯的质量比为2.5:1，在温度76℃混合搅拌55min；随后放入模具中热压成型，即可得到所述增韧导电材料，其中，热压的温度为195℃，压强20MPa，保压时间28min。
实施例5
S1：称取8份碳纤维和5份碳纳米管加入55份浓度为4mol/L盐酸溶液中，在温度38℃下处理2h，之后超声搅拌处理1.5h，过滤得到滤饼；
S2：将步骤S1中所得滤饼中加入15份N-羟甲基酞酰亚胺和12份异氰酸正丁酯，调节PH值为7.9，继续搅拌35min；
S3：向步骤S2中所得物质中加入32份聚丙烯/聚乙烯混合物，所述聚丙烯和聚乙烯的质量比为2.5:1，在温度75℃混合搅拌55min；随后放入模具中热压成型，即可得到所述增韧导电材料，其中，热压的温度为190℃，压强18MPa，保压时间25min。
对上述各个实施例所得到的增韧导电材料性能测试，结果如下：
| 试验 | 弯曲强度/MPa | 断裂伸长率（%） | 体积电阻率/ΩM |
| 实施例1 | 68.7 | 138 | 89 |
| 实施例2 | 71.6 | 141 | 91 |
| 实施例3 | 73.5 | 145 | 95 |
| 实施例4 | 75.2 | 149 | 98 |
| 实施例5 | 76.1 | 152 | 101 |
本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种增韧导电材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：称取5-10份碳纤维和3-7份碳纳米管加入50-60份浓度为2-5mol/L盐酸溶液中，在温度30-50℃下处理1-3h，之后超声搅拌处理1-2h，过滤得到滤饼；
S2：将步骤S1中所得滤饼中加入10-20份N-羟甲基酞酰亚胺和8-15份异氰酸正丁酯，调节PH值为7.5-8.5，继续搅拌30-40min；
S3：向步骤S2中所得物质中加入25-35份聚丙烯/聚乙烯混合物，所述聚丙烯和聚乙烯的质量比为1-3:1，在温度70-80℃混合搅拌40-60min；随后放入模具中热压成型，即可得到所述增韧导电材料，其中，热压的温度为180-200℃，压强15-20MPa，保压时间20-30min。
2.根据权利要求1所述的一种增韧导电材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述碳纤维为8份，碳纳米管为5份，浓度为4mol/L盐酸溶液55份。
3.根据权利要求1所述的一种增韧导电材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中在温度38℃下处理2h，之后超声搅拌处理1.5h。
4.根据权利要求1所述的一种增韧导电材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述N-羟甲基酞酰亚胺15份和异氰酸正丁酯12份，调节PH值为7.9，继续搅拌35min。
5.根据权利要求1所述的一种增韧导电材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述聚丙烯/聚乙烯混合物32份，所述聚丙烯和聚乙烯的质量比为2.5:1，在温度75℃混合搅拌55min。
6.根据权利要求1所述的一种增韧导电材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中热压的温度为190℃，压强18MPa，保压时间25min。
7.根据权利要求1-6任意一条所述方法制备得到的增韧导电材料。
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