CN107987550A - 一种导电复合材料的制备方法 - Google Patents

一种导电复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107987550A
CN107987550A CN201711441347.XA CN201711441347A CN107987550A CN 107987550 A CN107987550 A CN 107987550A CN 201711441347 A CN201711441347 A CN 201711441347A CN 107987550 A CN107987550 A CN 107987550A
Authority
CN
China
Prior art keywords
composite material
preparation
conducing composite
material according
solvent
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.)
Pending
Application number
CN201711441347.XA
Other languages
English (en)
Inventor
吴健
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.)
Jiangsu Fable New Mstar Technology Ltd
Original Assignee
Jiangsu Fable New Mstar Technology Ltd
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 Jiangsu Fable New Mstar Technology Ltd filed Critical Jiangsu Fable New Mstar Technology Ltd
Priority to CN201711441347.XA priority Critical patent/CN107987550A/zh
Publication of CN107987550A publication Critical patent/CN107987550A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/205—Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase
    • C08J3/21—Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase the polymer being premixed with a liquid phase
    • C08J3/215—Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase the polymer being premixed with a liquid phase at least one additive being also premixed with a liquid phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2300/00—Characterised by the use of unspecified polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/24—Acids; Salts thereof
    • C08K3/26—Carbonates; Bicarbonates
    • C08K2003/265—Calcium, strontium or barium carbonate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/22—Expanded, porous or hollow particles
    • C08K7/24—Expanded, porous or hollow particles inorganic

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种导电复合材料的制备方法，通过采用单壁碳纳米管代替导电石墨，可成功制造出表面电阻率在106‑109欧姆之间，符合抗静电特性的制品，采用此方法可以有效避免目前采用导电石墨粉作为导电添加剂的所有缺点，避免了对复合材料力学性能的降低，改善了劳动和健康条件，而且可以制造彩色制品，大大扩展了应用范围。

Description

一种导电复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种导电复合材料的制备方法。
背景技术
碳纳米管(carbon nanotubes，CNTs)，又称巴基管，属于富勒碳系，是由单层或多层石墨片围绕同一中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管结构，其两端通常被由五元环和七元环参与形成的半球形大富勒烯分子封住，每层纳米管的管壁是一个由碳原子通过sp2杂化与周围3个碳原子完全键合后所构成的六边形网络平面所围成的圆柱面。CNT根据管状物的石墨片层数可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。碳纳米管是优秀的一维介质，由于其特殊的结构，π电子能在管壁上高速传递，而不能在径向上运动，故碳纳米管具有特殊的电学性能。碳纳米管由卷曲的石墨片构成，具有石墨导热率高和巨大长径比的特点，因而其又是优良的热传导材料。碳纳米管的杨氏模量可达1.8TPa，力学性能优秀，因此可用于许多新型超强复合材料的设计。
碳纳米管的端帽部由活性相对较高的碳-碳五元环组成，这些碳-碳键在受到强氧化剂攻击时较易断裂；另外，碳纳米管管壁通常还存在一些缺陷部位，这些缺陷部位存在大量的悬挂键，这些悬挂键的活性较高，在一定的条件下可以与外来氧原子结合生成碳-氧键，这是碳纳米管用于高分子材料改性的理论基础。
复合材料由于其固有的耐腐蚀、轻质高强、绝缘、隔热、无磁化等特性，得到了广泛的应用，成为各个国家竞相发展的领域。导电复合材料在航空领域有重要应用，可为敏感的电子控制设备免受电磁干扰提供屏蔽。聚合物基碳系复合材料拥有优异的屏蔽特性，它可作为轻质电磁屏蔽材料，取代飞机上某些金属部件，减轻机身重量。复合材料电缆桥架的绝缘性是其优点，大大提高了系统的安全性，但最好具有一定的导电率，使其不产生静电积累，也就是需要一定的抗静电性能。这些应用目前均采用在复合材料中加入一定比例的导电石墨，使复合材料具有一定的导电性能。但是导电石墨的使用存在以下问题：
（1）石墨粉加入量较大，降低复合材料的力学性能；石墨粉比表面积和比体积大，运输、储存成本高；粉尘易燃易爆，危险性高；
（2）导电石墨与普通填料如碳酸钙、氢氧化铝等相比具有很大的比表面积，大剂量的加入使得树脂糊粘度增加，同时石墨在树脂聚合固化过程中具有阻聚作用，需要具有极低粘度、高活性的特种树脂，产品成本高；即使采用特种树脂，树脂糊的粘度依然大大高于普通不需要抗静电性的普通树脂糊，使得拉挤过程难度大大增加，产品合格率下降；
（3）导电石墨的大量加入使得制品的力学性能降低；
（4）石墨粉颗粒非常细，使用中容易扬尘，对工厂环境污染大，且在拉挤生产过程中需要将连续长度的型材切割为需要的长度，切割过程中不可避免会有粉尘产生，而含有导电石墨的粉尘对破坏设备电气的绝缘性，导致故障，同时也对操作环境和工人健康产生不可逆的影响；
（5）石墨粉的加入使得具有导电性要求的复合材料只能是黑色，没有其它选择，因为石墨的添加量大，使得目前所有抗静电产品只能是黑色。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可提高复合材料力学性能，改善劳动和健康条件，且可制造彩色制品的导电复合材料的制备方法。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种导电复合材料的制备方法，包括如下制备步骤：
S1、将单壁碳纳米管与溶剂放入高速分散机上进行预分散处理，得到碳纳米管溶剂混合液；
S2、将预分散好的碳纳米管溶剂混合液按照使用比例加入树脂液中进行第二次分散，直至纳米管完全分散均匀，没有任何颗粒状存在，方为分散合格；
S3、在分散合格的树脂-碳纳米管混合液中依次加入填料、助剂、脱模剂、固化剂和颜料糊，分散搅拌均匀，得到混合原料；
S4、将混合原料放置在拉挤机上进行拉挤处理，得到导电复合材料。
优选地，前述步骤S1中，单壁碳纳米管与溶剂的质量比为1:（20~50）。
再优选地，前述步骤S1中，高速分散机的转速为5000~10000rpm。
更优选地，前述步骤S2中，高速分散机的转速为1000~3000rpm。
进一步优选地，前述步骤S2中，碳纳米管溶剂混合液和树脂液的质量比为1：（200~500）。
具体地，前述步骤S3中，填料、助剂、脱模剂、固化剂和颜料糊的质量比为（25~40）：（1~2）：（0.5~1.5）：2：（1~2）。
更优选地，前述填料为碳酸钙。
优选地，前述步骤S3中，分散搅拌的时间为10~30min，速度为1000~3000 rpm。
再优选地，前述步骤S4中，拉挤操作的温度为100~140℃，速度为20~40 cm/min。
本发明的有益之处在于：
（1）采用单壁碳纳米管代替导电石墨，制造制品的表面电阻率在106~109欧姆之间，符合抗静电特性；
（1）在制备过程中不需要添加具有极低粘度、高活性的特种树脂，降低了产品成本；
（2）制备中添加的单壁碳纳米管由于其本身是长链结构，可提高制品的力学性能，且若得到同样表面电阻率的导电复合材料，单壁碳纳米管的用量比石墨少一千倍；另外，单壁碳纳米管虽然本身也是黑色，但由于添加量极低，通过调整颜料糊可以得到其他颜色的彩色制品；
（3）本发明导电复合材料的制备过程环保无污染，改善了劳动和健康条件。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。
实施例1
一种导电复合材料的制备方法，包括如下制备步骤：
S1、将单壁碳纳米管与溶剂放入高速分散机上进行预分散处理，其中单壁碳纳米管与溶剂的质量比为1:20，高速分散机的转速为5000rpm，得到碳纳米管溶剂混合液；
S2、将预分散好的碳纳米管溶剂混合液按照使用比例加入树脂液中进行第二次分散，高速分散机的转速为1000rpm，直至纳米管完全分散均匀，没有任何颗粒状存在，方为分散合格；
S3、在分散合格的树脂-碳纳米管混合液中按工艺配方要求依次加入填料、助剂、脱模剂、固化剂和颜料糊，其中，填料、助剂、脱模剂、固化剂和颜料糊的质量比为25：1：0.5：2：1，填料为碳酸钙，分散搅拌均匀，分散搅拌时间为10min，搅拌速度为1000 rpm，得到混合原料；
S4、将混合原料放置在拉挤机上进行拉挤处理，拉挤操作的温度为100℃，速度为20cm/min，得到导电复合材料。
实施例2
一种导电复合材料的制备方法，包括如下制备步骤：
S1、将单壁碳纳米管与溶剂放入高速分散机上进行预分散处理，单壁碳纳米管与溶剂的质量比为1:35，高速分散机的转速为7000rpm，得到碳纳米管溶剂混合液；
S2、将预分散好的碳纳米管溶剂混合液按照使用比例加入树脂液中进行第二次分散，碳纳米管溶剂混合液和树脂液的质量比为1：350，高速分散机的转速为2000rpm，直至纳米管完全分散均匀，没有任何颗粒状存在，方为分散合格；
S3、在分散合格的树脂-碳纳米管混合液中依次加入填料、助剂、脱模剂、固化剂和颜料糊，填料、助剂、脱模剂、固化剂和颜料糊的质量比为30：1.5：1：2：1.5，填料为碳酸钙，分散搅拌均匀，分散搅拌的时间为20min，速度为2000 rpm，得到混合原料；
S4、将混合原料放置在拉挤机上进行拉挤处理，拉挤操作的温度为120℃，速度为30cm/min，得到导电复合材料。
实施例3
一种导电复合材料的制备方法，包括如下制备步骤：
S1、将单壁碳纳米管与溶剂放入高速分散机上进行预分散处理，单壁碳纳米管与溶剂的质量比为1: 50，高速分散机的转速为10000rpm，得到碳纳米管溶剂混合液；
S2、将预分散好的碳纳米管溶剂混合液按照使用比例加入树脂液中进行第二次分散，碳纳米管溶剂混合液和树脂液的质量比为1：500，高速分散机的转速为3000rpm，直至纳米管完全分散均匀，没有任何颗粒状存在，方为分散合格；
S3、在分散合格的树脂-碳纳米管混合液中依次加入填料、助剂、脱模剂、固化剂和颜料糊，填料、助剂、脱模剂、固化剂和颜料糊的质量比为40：2：1.5：2： 2，分散搅拌均匀，分散搅拌的时间为30min，速度为3000 rpm，得到混合原料；
S4、将混合原料放置在拉挤机上进行拉挤处理，拉挤操作的温度为140℃，速度为40cm/min，得到导电复合材料。
对实施例1、实施例2和实施例3中制得的导电复合材料进行表面电阻率检测试验，检测结果如下表：
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种导电复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
S1、将单壁碳纳米管与溶剂放入高速分散机上进行预分散处理，得到碳纳米管溶剂混合液；
S2、将预分散好的碳纳米管溶剂混合液按照使用比例加入树脂液中进行第二次分散，直至纳米管完全分散均匀，没有任何颗粒状存在，方为分散合格；
S3、在分散合格的树脂-碳纳米管混合液中依次加入填料、助剂、脱模剂、固化剂和颜料糊，分散搅拌均匀，得到混合原料；
S4、将混合原料放置在拉挤机上进行拉挤处理，得到导电复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种导电复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，单壁碳纳米管与溶剂的质量比为1:（20~50）。
3.根据权利要求1所述的一种导电复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，高速分散机的转速为5000~10000rpm。
4.根据权利要求1所述的一种导电复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，高速分散机的转速为1000~3000rpm。
5.根据权利要求1所述的一种导电复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，碳纳米管溶剂混合液和树脂液的质量比为1：（200~500）。
6.根据权利要求1所述的一种导电复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，填料、助剂、脱模剂、固化剂和颜料糊的质量比为（25~40）：（1~2）：（0.5~1.5）：2：（1~2）。
7.根据权利要求6所述的一种导电复合材料的制备方法，其特征在于，所述填料为碳酸钙。
8.根据权利要求1所述的一种导电复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，分散搅拌的时间为10~30min，速度为1000~3000rpm。
9.根据权利要求1所述的一种导电复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，拉挤操作的温度为100~140℃，速度为20~40cm/min。
CN201711441347.XA 2017-12-27 2017-12-27 一种导电复合材料的制备方法 Pending CN107987550A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711441347.XA CN107987550A (zh) 2017-12-27 2017-12-27 一种导电复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711441347.XA CN107987550A (zh) 2017-12-27 2017-12-27 一种导电复合材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107987550A true CN107987550A (zh) 2018-05-04

Family

ID=62042332

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711441347.XA Pending CN107987550A (zh) 2017-12-27 2017-12-27 一种导电复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107987550A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1760269A (zh) * 2004-10-13 2006-04-19 上海扬泽纳米新材料有限公司 一种导电聚合物及其制备方法
CN101173051A (zh) * 2007-10-18 2008-05-07 西北工业大学 一种碳纳米管/聚合物导电复合材料的制备方法
JP2009238394A (ja) * 2008-03-25 2009-10-15 Fujifilm Corp 導電性ポリマー組成物、導電性ポリマー材料及び電極材料
CN107200920A (zh) * 2017-05-05 2017-09-26 天津工业大学 碳纳米材料改性聚合物的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1760269A (zh) * 2004-10-13 2006-04-19 上海扬泽纳米新材料有限公司 一种导电聚合物及其制备方法
CN101173051A (zh) * 2007-10-18 2008-05-07 西北工业大学 一种碳纳米管/聚合物导电复合材料的制备方法
JP2009238394A (ja) * 2008-03-25 2009-10-15 Fujifilm Corp 導電性ポリマー組成物、導電性ポリマー材料及び電極材料
CN107200920A (zh) * 2017-05-05 2017-09-26 天津工业大学 碳纳米材料改性聚合物的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Roy et al. Effect of carbon nanotube (CNT) functionalization in epoxy-CNT composites
Ganguly et al. Poly (N-vinylpyrrolidone)-stabilized colloidal graphene-reinforced poly (ethylene-co-methyl acrylate) to mitigate electromagnetic radiation pollution
Li et al. Large dielectric constant of the chemically functionalized carbon nanotube/polymer composites
Pan et al. Highly thermally conductive 3D BN/MWCNTs/C spatial network composites with improved electrically insulating and flame retardancy prepared by biological template assisted method
Yu et al. Characterization of conductive multiwall carbon nanotube/polystyrene composites prepared by latex technology
Gao et al. Highly conductive polymer composites based on controlled agglomeration of carbon nanotubes
Cui et al. Improving thermal conductivity while retaining high electrical resistivity of epoxy composites by incorporating silica-coated multi-walled carbon nanotubes
Yao et al. Influence of aspect ratio of carbon nanotube on percolation threshold in ferroelectric polymer nanocomposite
George et al. Segregated network formation of multiwalled carbon nanotubes in natural rubber through surfactant assisted latex compounding: A novel technique for multifunctional properties
Feng et al. Synthesis of carbon nanotube/epoxy composite films with a high nanotube loading by a mixed-curing-agent assisted layer-by-layer method and their electrical conductivity
Ni et al. One-dimensional carbon nanotube@ barium titanate@ polyaniline multiheterostructures for microwave absorbing application
Jiang et al. Effect of elastic modulus mismatch of epoxy/titanium dioxide coated silver nanowire composites on the performance of thermal conductivity
Jiang et al. Improving electrical conductivity and mechanical properties of high density polyethylene through incorporation of paraffin wax coated exfoliated graphene nanoplatelets and multi-wall carbon nano-tubes
He et al. Self-assembled three-dimensional structure with optimal ratio of GO and SiC particles effectively improving the thermal conductivity and reliability of epoxy composites
Peng et al. Conductivity improvement of silver flakes filled electrical conductive adhesives via introducing silver–graphene nanocomposites
Bao et al. Positive temperature coefficient effect of polypropylene/carbon nanotube/montmorillonite hybrid nanocomposites
US20170335069A1 (en) Carbon nanotube/polyetherimide/thermosetting resin dielectric composite and preparation method therefor
Wang et al. Fabrication of high-performance thermally conductive and electrically insulating polymer composites with siloxane/multi-walled carbon nanotube core-shell hybrids at low filler content
Liang et al. Experimental and analytical investigation of epoxy/MWCNT nanocomposites: electrical, thermal properties, and electric heating behavior
Wu et al. Latex co‐coagulation approach to fabrication of polyurethane/graphene nanocomposites with improved electrical conductivity, thermal conductivity, and barrier property
Yao et al. Acidified multi-wall carbon nanotubes/polyaniline composites with high negative permittivity
CN113421695A (zh) 一种水性碳纳米管分散液、导电浆料及其制备方法
Zeng et al. Silver nanosheet-coated copper nanowire/epoxy resin nanocomposites with enhanced electrical conductivity and wear resistance
CN107446231A (zh) 一种由石墨烯、碳纳米管和富勒烯共同改性的聚乙烯复合材料及其制备方法
CN111312430A (zh) 碳纳米管导电剂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180504