CN108707265A - 一种纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108707265A
CN108707265A CN201810623862.8A CN201810623862A CN108707265A CN 108707265 A CN108707265 A CN 108707265A CN 201810623862 A CN201810623862 A CN 201810623862A CN 108707265 A CN108707265 A CN 108707265A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon black
polyolefin
composite material
fiber
fibre
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.)
Granted
Application number
CN201810623862.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108707265B (zh
Inventor
查俊伟
温旭
党智敏
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.)
University of Science and Technology Beijing USTB
Original Assignee
University of Science and Technology Beijing USTB
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 University of Science and Technology Beijing USTB filed Critical University of Science and Technology Beijing USTB
Priority to CN201810623862.8A priority Critical patent/CN108707265B/zh
Publication of CN108707265A publication Critical patent/CN108707265A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108707265B publication Critical patent/CN108707265B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • 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
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/005—Reinforced macromolecular compounds with nanosized materials, e.g. nanoparticles, nanofibres, nanotubes, nanowires, nanorods or nanolayered materials
    • 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
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/0405—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres
    • C08J5/043—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres with glass fibres
    • 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
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/046—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with synthetic macromolecular fibrous material
    • 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
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • 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
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C08K3/041—Carbon nanotubes
    • 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
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/14—Glass
    • 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
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
    • C08K9/06—Ingredients treated with organic substances with silicon-containing compounds
    • 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
    • C08J2323/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • 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
    • C08J2479/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen, or carbon only, not provided for in groups C08J2461/00 - C08J2477/00
    • C08J2479/04—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • 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
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/14—Polymer mixtures characterised by other features containing polymeric additives characterised by shape
    • C08L2205/16—Fibres; Fibrils

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Abstract

本发明提供了一种纤维增强的聚烯烃‑炭黑复合材料及其制备方法，该复合材料包括聚烯烃基体、改性炭黑和纤维，所述改性炭黑和纤维分散在所述聚烯烃基体中；所述改性炭黑为氨基硅烷偶联剂接枝改性炭黑。本发明采用所述改性炭黑，便于纤维更为均匀地分散在聚烯烃基体中；并且分散在聚烯烃基体中的纤维容易与聚烯烃基体的分子链缠绕在一起，不易发生迁移，而且还能阻挡炭黑粒子的迁移，从而有效提高聚烯烃‑纤维复合材料的PTC循环性能和重现性。

Description

一种纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料及其制备方法。
背景技术
功能复合材料是指除机械性能以外还提供其他物理性能的复合材料，如:导电、超导、半导、磁性、压电、阻尼、吸波、透波、摩擦、屏蔽、阻燃、防热、吸声、隔热等功能，均统称为功能复合材料。功能复合材料主要由功能体或增强体及基体组成。
聚合物基热敏功能复合材料因其易于加工、柔性强等优点被广泛用于热敏电阻或者自控温加热材料中。但是现有技术中多通过简单共混聚烯烃和炭黑的方式制备复合材料；当温度升高后，以此得到的复合材料会发生软化，体系内的导电粒子因为电场的作用而发生移动，导致其电阻率的下降，即发生所谓的NTC效应；尤其当反复使用该类复合材料后，体系内的碳粒子无法及时迁移回原位且分散不均匀，导致其重现性下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料及其制备方法，本发明提供的纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料具有良好的重现性和循环稳定性。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料，包括聚烯烃基体、改性炭黑和改性纤维，所述改性炭黑和纤维分散在所述聚烯烃基体中；所述改性炭黑为氨基硅烷偶联剂接枝改性炭黑。
优选的，以质量百分含量计，所述聚烯烃-炭黑复合材料包括9～40％改性炭黑、55～90％聚烯烃和0.2～5％纤维。
优选的，所述纤维为聚苯并二恶唑纤维、玻璃纤维和碳纳米管中的一种或多种。
优选的，所述氨基硅烷偶联剂接枝改性炭黑的制备方法包括：将炭黑和氨基硅烷偶联剂分散于乙醇中，进行接枝反应后离心分离，得到改性炭黑。
优选的，所述改性炭黑和氨基硅烷偶联剂的质量比为1:(4～6)。
优选的，所述接枝反应的时间为10～15h；接枝反应的温度为60～80℃。
优选的，所述离心分离的时间为10～20min；离心分离的转速为3000～5000rpm。
本发明还提供了上述技术方案所述的纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料的制备方法，包括以下步骤：将聚烯烃、改性炭黑和纤维进行共混，使得改性炭黑和纤维分散在聚烯烃基体中，得到纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料。
优选的，所述共混的温度为170～190℃，共混的时间为10～20min。
优选的，所述共混后，还包括：将所述共混物料进行压制成型，得到片状聚烯烃-炭黑复合材料；所述压制成型的压力为10～50MPa，压制成型的时间为10～20min，压制成型的温度为170～220℃。
本发明提供了一种纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料，包括聚烯烃基体、改性炭黑和纤维，所述改性炭黑和纤维分散在所述聚烯烃基体中；所述改性炭黑为氨基硅烷偶联剂接枝改性炭黑。本发明采用氨基硅烷偶联剂改性的炭黑对聚烯烃进行改性，便于纤维更为均匀地分散在聚烯烃基体中；并且分散在聚烯烃基体中的纤维容易与聚烯烃基体的分子链缠绕在一起，不易发生迁移，而且还能阻挡炭黑粒子的迁移，从而有效提高聚烯烃-纤维复合材料的PTC循环性能和重现性。实施例结果表明，本发明提供的纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料PTC强度上升到了6.6，且10次循环后PTC强度仍然保持在6.6，保证了良好的重现性和循环性能。
附图说明
图1为实施例1得到的PBO增强的聚烯烃-炭黑复合材料的形貌图；
图2为对比例1得到的复合材料的PCT循环性能图；
图3为实施例1得到的PBO增强的聚烯烃-炭黑复合材料的PTC循环性能图；
图4为实施例2得到的玻璃纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料的PTC循环性能图；
图5为实施例3得到的碳纳米管增强的聚烯烃-炭黑复合材料的PTC循环性能图。
具体实施方式
本发明提供了一种纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料，包括聚烯烃基体、改性炭黑和纤维，所述改性炭黑和纤维分散在所述聚烯烃基体中；所述改性炭黑为氨基硅烷偶联剂接枝改性炭黑。
本发明采用所述改性炭黑，便于纤维更为均匀地分散在聚烯烃基体中；并且分散在聚烯烃基体内部和表面的纤维容易与聚烯烃基体的分子链缠绕在一起，不易发生迁移，而且还能阻挡炭黑粒子的迁移，从而有效提高聚烯烃-纤维复合材料的PTC循环性能和重现性。
除特殊说明外，本发明所述各组分均为本领域技术人员熟知的市售产品即可。
本发明提供的纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料包括聚烯烃基体，以质量百分含量计，所述纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料优选包括55～90％的聚烯烃基体，进一步优选为60～85％，更优选为65～80％。
在本发明中，所述纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料包括分散在所述聚烯烃基体中的改性炭黑。在本发明中，所述改性炭黑通过静电作用结合在聚烯烃基体的分子链上。在本发明中，以质量百分含量计，所述纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料优选包括9～40％炭黑，进一步优选为10～35％，更优选为20～25％。
在本发明中，所述改性炭黑为氨基硅烷偶联剂接枝改性炭黑；所述氨基硅烷偶联剂接枝改性炭黑的制备方法优选包括：将炭黑和氨基硅烷偶联剂分散于乙醇中，进行接枝反应后离心分离，得到改性炭黑。在本发明中，所述氨基硅烷偶联剂优选为KH550型硅烷偶联剂或钛酸值偶联剂；在本发明中，所述炭黑和氨基硅烷偶联剂的质量比优选为1:5；本发明对所述乙醇的用量没有特殊要求，以能实现炭黑和氨基硅烷偶联剂的充分分散即可。
本发明优选将炭黑乙醇分散液与氨基硅烷偶联剂乙醇分散液混合，进一步优选为将所述氨基硅烷偶联剂乙醇分散液滴加到炭黑乙醇分散液中。
在本发明中，所述炭黑乙醇分散液中炭黑和乙醇的质量比优选为1：(4～6)，进一步优选为1:5；所述炭黑乙醇分散液的制备进一步优选为：在超声分散条件下，将炭黑分散到乙醇中，得到分散液；所述超声分散的时间优选为30min，超声分散的温度优选为70℃。本发明对所述超声分散的具体实施方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的方式即可；所述超声分散优选在油浴锅中进行。
在本发明中，所述氨基硅烷偶联剂乙醇分散液中氨基硅烷偶联剂和乙醇的质量比优选为1：(1～3)，进一步优选为1:2。本发明对所述氨基硅烷偶联剂乙醇分散液的制备方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的分散液的制备方式即可。
完成炭黑和氨基硅烷偶联剂在乙醇中的分散后，本发明优选将两种分散液混合进行接枝反应，得到改性物料。在本发明中，所述接枝反应优选在磁力搅拌条件下进行；所述磁力搅拌的频率优选为200rpm。在本发明中，所述接枝反应的时间优选为10～15h，进一步优选为12h；所述接枝反应的温度优选为优选为60～80℃，进一步优选为70℃。本发明在接枝反应过程中，以化学键的方式将有机的偶联剂与无机的炭黑结合起来。
得到改性物料后，本发明优选将所述改性物料进行离心分离，得到改性炭黑。在本发明中，所述离心分离的时间优选为10～20min，进一步优选为15min；离心分离的转速优选为3000～5000rpm，进一步优选为4000rpm。本发明在所述离心分离过程中，实现固体和未反应偶联剂的分离，分离得到的固体即为改性炭黑。
所述离心分离后，本发明优选将所述分离固体进行醇洗，去除分离固体上残留的乙醇，得到洁净的改性炭黑。本发明对所述醇洗的具体实施方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的即可。
在本发明中，所述纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料包括分散在所述聚烯烃基体内部和表面的纤维。以质量百分含量计，所述纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料优选包括0.2～5％改性炭黑，进一步优选为1～3.5％，更优选为2.0～2.5％。
在本发明中，所述纤维优选为聚苯并二恶唑纤维(PBO)、玻璃纤维(GF)和碳纳米管(CNT)中的一种或多种。在本发明中，所述纤维要求有高的长径比，更有利于聚烯烃基体分子在纤维上缠绕。在本发明中，所述纤维会与聚烯烃基体的分子链缠绕在一起，不易发生迁移，而且还能阻挡炭黑粒子的迁移，从而有效提高复合材料的循环性能和重现性。
本发明对所述纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料的形状没有特殊要求。
本发明还提供了上述技术方案所述纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料的制备方法，包括以下步骤：将聚烯烃、改性炭黑和纤维进行共混，使得炭黑和纤维分散在聚烯烃上，得到纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料。
在本发明中，所述聚烯烃、改性炭黑和纤维与上述聚烯烃-炭黑复合材料技术方案中相应物质一致，在此不再赘述。在本发明中，所述制备过程中，聚烯烃为颗粒状的。
本发明将聚烯烃、改性炭黑和纤维进行共混，使得炭黑和纤维分散在聚烯烃上，得到纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料。在本发明中，所述聚烯烃、改性炭黑和纤维的共混温度优选为170～190℃，进一步优选为180℃，共混时间优选为10～20min，进一步优选为15～18min。在本发明中，所述共混优选在哈克共混机中进行；所述哈克共混机的三区温度均保持共混温度；所述哈克共混机的转速优选为70rpm。本发明在所述共混过程中，实现了造粒，得到粒状聚烯烃-炭黑复合材料。
本发明在所述共混过程中，纤维会与聚合物的分子链缠绕在一起，同时炭黑也会吸附在聚合物的分子链上，使得所述改性炭黑和纤维分散在聚烯烃上，得到纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料；在熔融状态下剪成颗粒，可以得到粒状的聚烯烃-炭黑复合材料。
所述共混后，本发明优选将所得到的共混物料进行压制成型，得到片状聚烯烃-纤维复合材料。在本发明中，所述压制成型的压力优选为10～50MPa，进一步优选为20MPa；所述压制成型的时间优选为10～20min，进一步优选为10min；所述压制成型的温度优选为170～220℃，进一步优选为180～200℃。本发明通过压制成型处理，得的片状聚烯烃-纤维复合材料，使得所述聚烯烃-纤维复合材料更为致密；所述片状聚烯烃-纤维复合材料的厚度优选为0.8～1mm。本发明对所述压制成型的具体实施方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的压制成型方式即可；在本发明的实施例中，所述压制成型具体在平板硫化机中进行。
本发明提供的纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料PTC性能优异，可应用于制备热敏电阻和自控温加热设备。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
1)首先改性炭黑。将干燥好的10g炭黑纳米颗粒投入到50g的乙醇中超声分散30分钟后置于70℃的油浴锅中，形成炭黑/乙醇分散液，将50g的KH550/乙醇(质量比1:1)用滴管滴入炭黑/乙醇中，然后在70℃条件下，磁力搅拌12h，将KH550接枝到炭黑的表面，完成改性。将所得混合物以4000rpm的速度离心15min，然后用新鲜乙醇清洗洗去多余KH550，清洗过程重复数次。之后，将洗涤所得的产物在80℃下烘干以除去溶剂，得到改性炭黑备用。
2)按照20wt.％改性炭黑、79wt.％聚烯烃和1wt.％PBO纤维的比例放入哈克共混机中，哈克共混机的三区温度均为180℃，转速70rpm，共混10分钟造粒，得到的复合材料降温备用。
3)将步骤2)得到的复合材料放入平板硫化机中在20MPa、10分钟下压片，得到片状纤维增强的聚烯烃-炭黑聚合物基复合材料。
实施例2
1)首先改性炭黑。将干燥好的10g炭黑纳米颗粒投入到50g的乙醇中超声分散30分钟后置于70℃的油浴锅中，形成炭黑/乙醇分散液，将50g的KH550/乙醇(质量比1:1)用滴管滴入炭黑/乙醇中，然后在70℃条件下，磁力搅拌12h，将KH550接枝到炭黑的表面，完成改性。将所得混合物以4000rpm的速度离心15min，然后用新鲜乙醇清洗洗去多余KH550，清洗过程重复数次。之后，将洗涤所得的产物在80℃下烘干以除去溶剂，得到改性炭黑备用。
2)按照18wt.％改性炭黑、81.4wt.％聚烯烃和0.6wt.％玻璃纤维的比例放入哈克共混机中，哈克共混机的三区温度均为180℃，转速70rpm，共混10分钟造粒，得到的复合材料降温备用。
3)将步骤2)得到的复合材料放入平板硫化机中在20MPa、10分钟下压片，得到片状纤维增强的聚烯烃-炭黑聚合物基复合材料。
实施例3
1)首先改性炭黑。将干燥好的10g炭黑纳米颗粒投入到50g的乙醇中超声分散30分钟后置于70℃的油浴锅中，形成炭黑/乙醇分散液，将50g的KH550/乙醇(质量比1:1)用滴管滴入炭黑/乙醇中，然后在70℃条件下，磁力搅拌12h，将KH550接枝到炭黑的表面，完成改性。将所得混合物以4000rpm的速度离心15min，然后用新鲜乙醇清洗洗去多余KH550，清洗过程重复数次。之后，将洗涤所得的产物在80℃下烘干以除去溶剂，得到改性炭黑备用。
2)按照18wt.％改性炭黑、81.4wt.％聚烯烃和0.6wt.％碳纳米管的比例放入哈克共混机中，哈克共混机的三区温度均为180℃，转速60rpm，共混10分钟造粒，得到的复合材料降温备用。
3)将步骤2)得到的复合材料放入平板硫化机中在20MP、10分钟下压片，得到片状纤维增强的聚烯烃-炭黑聚合物基复合材料。
对比例1
按照实施例1的方式制备复合材料，区别在于不添加纤维。
对实施例1得到的纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料进行微观形貌观察，结果如图1所示，由图1可知，炭黑和PBO纤维均匀分散在聚烯烃的分子链上。
对对比例1和实施例1得的复合材料进行循环性能检测，检测结果分别如图2和图3所示，图2和图3中的a是电阻率随温度变化的曲线，b是PTC强度随循环次数增加而变化的柱形图。其中，PTC材料的性能重现性和循环性是通过PTC强度来体现的，PTC强度是指在图3曲线中的电阻率最大值与室温时的电阻率比值的对数，具体数值如图3中的b图。(PTC(Positive Temperature Coefficient)效应，是指材料的电阻率在一定温度范围内会随温度升高而急剧增加)
对实施例2和实施例3得到的复合材料进行循环性能检测，检测结果分别如图4和图5所示；同样的，图4和图5中，a是电阻率随温度变化的曲线，b是PTC强度随循环次数增加而变化的柱形图。
对比图2和图3可知，随着循环次数的增加，普通炭黑-聚烯烃复合材料的PTC强度明显下降(10次循环后从5.2降到了4.9)，而实施例1中加入PBO纤维后，不但PTC强度上升到了6.6，且10次循环后PTC强度仍然保持在6.6；由图4可知，实施例2中加入玻璃纤维后，PTC强度上升到了5.8左右，且10次循环后PTC强度仍然保持在5.8；由图5可知，实施例3中PTC强度上升到了6.4，且10次循环后PTC强度仅下降到6.2；3个实施例均表明纤维的加入保证了PTC复合材料的良好的重现性和循环性能。
由以上实施例可知，本发明制备方法简单；提供的纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料具有较高PTC强度的同时，提高了其电性能和循环性能。基于其优良的重现性，该复合材料可以作为热敏电阻和自控温加热材料应用于实际工业中。
从而在保证其尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料，包括聚烯烃基体、改性炭黑和纤维，所述改性炭黑和纤维分散在所述聚烯烃基体中；所述改性炭黑为氨基硅烷偶联剂接枝改性炭黑。
2.根据权利要求1所述的聚烯烃-炭黑复合材料，其特征在于，以质量百分含量计，所述聚烯烃-炭黑复合材料包括9～40％改性炭黑、55～90％聚烯烃基体和0.2～5％纤维。
3.根据权利要求1或2所述的聚烯烃-炭黑复合材料，其特征在于，所述纤维为聚苯并二恶唑纤维、玻璃纤维和碳纳米管中的一种或多种。
4.根据权利要求1或2所述的聚烯烃-炭黑复合材料，其特征在于，所述氨基硅烷偶联剂接枝改性炭黑的制备方法包括：将炭黑和氨基硅烷偶联剂分散于乙醇中，进行接枝反应后离心分离，得到改性炭黑。
5.根据权利要求4所述的聚烯烃-炭黑复合材料，其特征在于，所述改性炭黑和氨基硅烷偶联剂的质量比为1:(4～6)。
6.根据权利要求4所述的聚烯烃-炭黑复合材料，其特征在于，所述接枝反应的时间为10～15h；接枝反应的温度为60～80℃。
7.根据权利要求4所述的聚烯烃-炭黑复合材料，其特征在于，所述离心分离的时间为10～20min；离心分离的转速为3000～5000rpm。
8.权利要求1～6任一项所述的纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料的制备方法，包括以下步骤：将聚烯烃、改性炭黑和纤维进行共混，使得改性炭黑和纤维分散在聚烯烃基体中，得到纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述共混的温度为170～190℃，共混的时间为10～20min。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述共混后，还包括：将所述共混物料进行压制成型，得到片状聚烯烃-炭黑复合材料；所述压制成型的压力为10～50MPa，压制成型的时间为10～20min，压制成型的温度为170～220℃。
CN201810623862.8A 2018-06-15 2018-06-15 一种纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料及其制备方法 Active CN108707265B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810623862.8A CN108707265B (zh) 2018-06-15 2018-06-15 一种纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810623862.8A CN108707265B (zh) 2018-06-15 2018-06-15 一种纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108707265A true CN108707265A (zh) 2018-10-26
CN108707265B CN108707265B (zh) 2022-07-15

Family

ID=63872727

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810623862.8A Active CN108707265B (zh) 2018-06-15 2018-06-15 一种纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108707265B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4169816A (en) * 1978-03-06 1979-10-02 Exxon Research & Engineering Co. Electrically conductive polyolefin compositions
CN102675718A (zh) * 2012-05-25 2012-09-19 上海第二工业大学 一种超低阻有机ptc复合材料及其制备方法
CN103554950A (zh) * 2013-10-25 2014-02-05 东北林业大学 硅烷改性导电炭黑阻燃抗静电木粉/聚丙烯木塑复合材料及其制备方法
CN104093787A (zh) * 2012-01-12 2014-10-08 韩华石油化学株式会社 用于电磁干扰屏蔽的包含氢化碳复合物的树脂组合物

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4169816A (en) * 1978-03-06 1979-10-02 Exxon Research & Engineering Co. Electrically conductive polyolefin compositions
CN104093787A (zh) * 2012-01-12 2014-10-08 韩华石油化学株式会社 用于电磁干扰屏蔽的包含氢化碳复合物的树脂组合物
CN102675718A (zh) * 2012-05-25 2012-09-19 上海第二工业大学 一种超低阻有机ptc复合材料及其制备方法
CN103554950A (zh) * 2013-10-25 2014-02-05 东北林业大学 硅烷改性导电炭黑阻燃抗静电木粉/聚丙烯木塑复合材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108707265B (zh) 2022-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103146147B (zh) 一种增韧环氧树脂/玻璃纤维预浸料及制备方法
CN107525832B (zh) 一种银纳米线修饰的柔性纤维传感器电极的制备方法
Lu et al. A flexible and transparent thin film heater based on a carbon fiber/heat-resistant cellulose composite
CN104262953A (zh) 一种石墨烯涂覆玻璃纤维增强树脂基复合材料及制备方法
CN102675883A (zh) 一种表面改性石墨烯聚合物基压阻复合材料及其制备方法
CN111719319B (zh) 一种高导热超细纤维聚氨酯合成革及其制备方法和用途
CN106479047B (zh) 一种低逾渗值高力学性能聚丙烯导电薄膜的制备方法
CN107627678B (zh) 高吸收低反射的电磁屏蔽材料及其制备方法
CN106567192A (zh) 一种多功能的保健纳米纤维膜的制备方法
CN109864042A (zh) 一种制备高导热蚕丝的纳米石墨烯添食育蚕法及其制品
KR101763317B1 (ko) 발수 및 항균 기능을 동시에 구비하는 코어-쉘 구조의 나노입자 및 이를 이용한 코팅용 조성물 및 이들의 제조방법
CN102617870A (zh) 一种改性环氧树脂复合材料的制备方法
CN106317390B (zh) 一种吸湿抗静电聚酯及纤维的制备方法
CN108624054A (zh) 一种磁场调控的透明导电复合物及其制备方法
CN108299830B (zh) 硅橡胶基柔性石墨烯发热膜及其制备方法、发热器件和应用
CN110438797A (zh) 一种防辐射涤纶包芯纱及其制备方法
CN114613546B (zh) 异形基透明导电薄膜及其制备方法和应用
CN104725778B (zh) 一种聚合物基复合材料及其制备方法
Yang et al. Natural rubber latex/MXene foam with robust and multifunctional properties
CN110550870A (zh) 一种玄武岩鳞片纤维的表面处理方法
CN109776830B (zh) 一种聚氨酯/羧甲基壳聚糖/聚苯胺导电膜的制备方法
CN108707265A (zh) 一种纤维增强的聚烯烃-炭黑复合材料及其制备方法
CN107227508A (zh) 一种石墨烯聚酯纤维及其制造方法、一种面料及服装
WO2018036017A1 (zh) 一种包含导电玻璃纤维的抗静电模塑组合物及其制备方法
CN109295708A (zh) 具有抗菌杀菌作用的导电纤维的制备方法

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant