專利名稱：聚乙烯/乙丙橡膠/碳黑高分子導電復合材料的制備的制作方法
技術領域：
本發明屬于聚乙烯/乙丙橡膠/碳黑高分子導電復合材料的制備方法。
背景技術：
隨著電子技術的迅猛發展和電子產品的普及，導電高分子材料的需要與日俱增，應用范圍不斷擴大。根據導電本質的不同，導電高分子材料可分為結構型(或稱為本征型)和復合型兩種。結構型導電高分子材料自身具有導電功能，如聚苯胺，聚乙炔，聚吡咯等。但這種類型的導電高分子材料由于在批量生產以及應用方面存在許多難題，至今尚未普及。而復合型導電高分子材料則是利用機械共混的方法，通過在高分子基體中加入導電填料如金屬粉末、金屬纖維、碳纖維、碳黑，經過分散復合，層積復合等手段來賦予材料導電功能。與結構型導電高分子材料相比，復合型導電高分子材料具有成本低、工藝簡單、易于加工成型的特點。
導電機理是一方面是由于碳黑粒子之間相互接觸形成導電通道；另一方面是由于碳黑粒子數量不足，當有電壓時，電子可以靠隧道效應導電。實際上，在高分子復合材料導電過程中，這兩種機理是同時存在的，只是導電的效率不同而已。
對于碳黑填充高分子導電復合材料，為了獲得良好的導電性且使聚合物具有綜合的優良性能，一方面選擇超導電的碳黑，另一方面是界面的復合技術。對于界面復合通常采用硅烷類、鈦酸酯類或鋁酸酯類偶聯劑來處理碳黑粒子表面，使其與聚合物間形成良好的界面黏結，并改善了碳黑粒子與基體的相容與分散性能。這些偶聯劑的分子結構特征，表現為一端親高聚物，另一端親碳黑粒子。采用這種偶聯技術得到的材料，當碳黑在材料中的重量百分比超過10％以上時才能表現出好的導電性。
F.Gubbels于1998年發表在Chem.Mater.上的研究結果表明，在以聚合物共混體系為樹脂基體的高分子導電復合材料中，碳黑容易在界面上形成導電網絡，有助于提高復合體系的導電性能和力學性能。2.對碳黑表面進行有效改性以提高聚合物與碳黑的相容性，改善導電穩定性。Fujiki等人發表在Polym.J.上的研究結果表明，經過單體的接枝聚合反應將反應基團引到碳黑表面可以獲得良好的界面改性效果，使材料的導電性大幅度提高，而且導電穩定性也得到改善。但這種界面改性方法的成本較高，工藝復雜。
發明內容
本發明的目的是提供一種聚乙烯/乙丙橡膠/碳黑高分子導電復合材料的制備方法。
本發明采用帶反應基團的聚氨酯或環氧樹脂表面改性劑對碳黑粒子進行表面包覆改性，使得碳黑粒子在基體中形成有效分散，提高了碳黑粒子在聚乙烯/乙丙橡膠基體界面處的富集能力，這樣在碳黑的重量百分比低于5％以下時也能獲得良好的導電材料。
本發明中將重量百分比為1％-5％的帶反應基團的聚氨酯或環氧樹脂表面改性劑與重量百分比為99％-95％的碳黑在高速攪拌機中混合均勻制成表面改性碳黑，基體樹脂采用聚乙烯/乙丙橡膠共混體系，在高分子基體中聚乙烯的重量百分比為94.5％-17％，乙丙橡膠的重量百分比為5％-80％，在復合材料中碳黑的重量百分比為0.5％-5％，利用熔融加工方法制得聚乙烯/乙丙橡膠/碳黑高分子導電復合材料，在30℃-60℃溫度下放置20小時至72小時。經上述方法制得的高分子導電復合材料的體積電阻率達到106至108Ω·cm。
具體實施例方式
實施例1將重量百分比為1％的帶反應基團的聚氨酯表面改性劑與重量百分比為99％的碳黑在高速攪拌機中混合均勻制成表面改性碳黑。
將2份上述改性碳黑與78份聚乙烯及20份二元乙丙橡膠經熔融共混，所得產品在40℃下放置48小時。制得的高分子導電性材料的體積電阻率為4.05*107Ω·cm。
實施例2將重量百分比為3％的帶反應基團的聚氨酯表面改性劑與重量百分比為97％的碳黑在高速攪拌機中混合均勻制成表面改性碳黑。
將5份上述改性碳黑與75份聚乙烯及20份三元乙丙橡膠經熔融共混，所得產品在60℃下放置20小時。制得的高分子導電性材料的體積電阻率為1.97*106Ω·cm。
實施例3將重量百分比為5％的帶反應基團的聚氨酯表面改性劑與重量百分比為95％的碳黑在高速攪拌機中混合均勻制成表面改性碳黑。
將3份經上述處理的碳黑與87份聚乙烯及10份二元乙丙橡膠經熔融共混，所得產品在30℃下放置72小時。制得的高分子導電性材料的體積電阻率為9.35*106Ω·cm。
實施例4將重量百分比為5％的帶反應基團的環氧樹脂表面改性劑與重量百分比為95％的碳黑在高速攪拌機中混合均勻制成表面改性碳黑。
將1份經上述處理的碳黑與90份聚乙烯及9份二元乙丙橡膠經熔融共混，所得產品在50℃下放置40小時。制得的高分子導電性材料的體積電阻率為3.06*107Ω·cm。
實施例5將重量百分比為3％的帶反應基團的環氧樹脂表面改性劑與重量百分比為97％的碳黑在高速攪拌機中混合均勻制成表面改性碳黑。
將0.5份經上述處理的碳黑與94.5份聚乙烯及5份二元乙丙橡膠經熔融共混，所得產品在40℃下放置48小時。制得的高分子導電性材料的體積電阻率為4.16*108Ω·cm。
實施例6將重量百分比為1％的帶反應基團的環氧樹脂表面改性劑與重量百分比為99％的碳黑在高速攪拌機中混合均勻制成表面改性碳黑。
將3份經上述處理的碳黑與57份聚乙烯及40份二元乙丙橡膠經熔融共混，所得產品在40℃下放置48小時。制得的高分子導電性材料的體積電阻率為5.36*106Ω·cm。
實施例7將重量百分比為1％的帶反應基團的聚氨酯表面改性劑與重量百分比為99％的碳黑在高速攪拌機中混合均勻制成表面改性碳黑。
將3份經上述處理的碳黑與17份聚乙烯及80份二元乙丙橡膠經熔融共混，所得產品在30℃下放置72小時，使聚氨酯固化。制得的高分子導電性材料的體積電阻率為1.28*107Ω·cm。
實施例8將重量百分比為4％的帶反應基團的環氧樹脂表面改性劑與重量百分比為96％的碳黑在高速攪拌機中混合均勻制成表面改性碳黑。
將3份經上述處理的碳黑與17份聚乙烯及80份三元乙丙橡膠經熔融共混，所得產品在60℃下放置20小時，使聚氨酯固化。制得的高分子導電性材料的體積電阻率為1.46*106Ω·cm。
實施例9將重量百分比為4％的帶反應基團的聚氨酯表面改性劑與重量百分比為96％的碳黑在高速攪拌機中混合均勻制成表面改性碳黑。
將3份經上述處理的碳黑與67份聚乙烯及30份三元乙丙橡膠經熔融共混，所得產品在40℃下放置48小時，使聚氨酯固化。制得的高分子導電性材料的體積電阻率為3.55*107Ω.cm。
實施例10將重量百分比為3％的帶反應基團的環氧樹脂表面改性劑與重量百分比為97％的碳黑在高速攪拌機中混合均勻制成表面改性碳黑。
將4份經上述處理的碳黑與86份聚乙烯及10份二元乙丙橡膠經熔融共混，所得產品在40℃下放置48小時，使聚氨酯固化。制得的高分子導電性材料的體積電阻率為2.58*106Ω·cm。
實施例11將重量百分比為2％的帶反應基團的環氧樹脂表面改性劑與重量百分比為98％的碳黑在高速攪拌機中混合均勻制成表面改性碳黑。
將3份經上述處理的碳黑與92份聚乙烯及5份三元乙丙橡膠經熔融共混，所得產品在30℃下放置72小時。制得的高分子導電性材料的體積電阻率3.34*106Ω·cm。
權利要求
1.一種聚乙烯/乙丙橡膠/碳黑高分子導電復合材料的制備方法，是將重量百分比為1％-5％的帶反應基團的聚氨酯或環氧樹脂表面改性劑與重量百分比為99％-95％的碳黑在高速攪拌機中混合均勻制成表面改性碳黑，基體樹脂采用聚乙烯/乙丙橡膠共混體系，在高分子基體中聚乙烯的重量百分比為94.5％-17％，乙丙橡膠的重量百分比為5％-80％，在復合材料中碳黑的重量百分比為0.5％-5％，熔融共混，產品在30℃-60℃溫度下放置20小時至72小時，制得聚乙烯/乙丙橡膠/碳黑高分子導電復合材料。
2如權利要求1所述的聚乙烯/乙丙橡膠/碳黑高分子導電復合材料的制備方法，其特征在于所述乙丙橡膠為二元乙丙橡膠或三元乙丙橡膠。
全文摘要
本發明屬于聚乙烯/乙丙橡膠/碳黑高分子導電復合材料的制備方法。采用聚乙烯/二元乙丙橡膠或聚乙烯/三元乙丙橡膠為高分子基體，采用帶反應基團的聚氨酯或環氧樹脂表面改性劑對碳黑粒子進行表面包覆改性，利用熔融加工方法制得聚乙烯/乙丙橡膠/碳黑高分子導電復合材料，在30℃至60℃溫度下放置20至72小時。經上述方法制得的高分子導電復合材料具有體積電阻率低、碳黑含量低的特點。在低填充量(0.5％至5％)下材料的體積電阻率達到10
文檔編號C08L23/08GK1546560SQ20031011594
公開日2004年11月17日 申請日期2003年12月16日 優先權日2003年12月16日
發明者楊宇明, 王建穎, 郭曉明, 張延 , 王軍 申請人:中國科學院長春應用化學研究所