本发明属于工程塑料制备技术领域，具体涉及一种复合导电工程塑料的制备方法。
背景技术：
导电工程塑料作为导电高分子材料中的一种，在半导体、防静电材料、导电性材料等领域广泛应用，可分为结构型和填充型。常见的结构性导电工程塑料主要有聚苯胺、聚吡咯和聚乙炔，它们由于大分子链中的共轭键可提供导电截流子，所以其自身就具有导电性。但此类材料难于溶解和熔融，难于成型，因而限制了应用；填充型高分子导电工程塑料中的聚合物基体本身不导电，依靠添加抗静电剂、金属氧化物等金属系填料、炭黑（导电碳粉）等碳系填料导电物质获得导电特性。由于此类塑料不仅保留了通常高分子材料的机械和力学性能，同时可调节塑料的电学性能，具有易成型的优点。
其中，导电碳粉填充型导电高分子是目前填充型导电工程塑料中较为常用的一种。碳粉填充型导电高分子之所以被广泛采用，首先是因为导电碳粉一种天然的半导体，资源丰富、价格低廉、适用性强；其次是因为碳粉可大幅度改善材料的导电性能，而且碳粉导电性持久稳定，而且易加工，对高分子有增强作用。但是当需要提高聚合物导电性能时，需要增大导电碳粉的填充量，这会严重降低成品的机械性能、耐热性能、尺寸稳定性以及成品光泽度，且由于填充量大，还易出现掉尘现象。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题：针对现有的导电工程塑料中导电碳粉的填充量过大，严重降低成品的机械性能、耐热性能、尺寸稳定性以及成品光泽度，且由于填充量大，还易出现掉尘现象的缺陷，提供一种复合导电工程塑料的制备方法。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
本发明所述的复合导电工程塑料的制备方法，它由下述重量份的原料制备：10～50份碳纤维，50～100份丙酮，80～200份硝酸溶液，1～5份多壁碳纳米管，0.5～1.0份乳化剂，250～500份二甲基甲酰胺，100～250份聚丙烯酰胺溶液，1～3份石墨，80～85份工程塑料，0.5～1.0份乙二醇，0.5～1.0份偶联剂。
进一步所述的碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维、酚醛基碳纤维、气相生长碳纤维中的一种。
进一步所述的硝酸溶液的质量分数为3～10%。
进一步所述的乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、山梨醇脂肪酸甘油酯中的一种或多种。
进一步所述的聚丙烯酰胺溶液为质量分数1～5%。
进一步所述的工程塑料尼龙6、尼龙66、尼龙46、尼龙1010、尼龙610、聚甲醛中的一种或多种。
进一步所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种。
所述的复合导电工程塑料的制备方法，它包括以下制备步骤：
s1.取碳纤维浸泡在丙酮中1～2h，取出碳纤维，经水洗干燥后浸泡在硝酸溶液中1～2h，再取出并水洗干燥，得预处理碳纤维；
s2.取多壁碳纳米管与乳化剂加入二甲基甲酰胺中，以300w超声波超声分散1～2h，得多壁碳纳米管分散液，再将所得的预处理碳纤维浸泡在多壁碳纳米管分散液中3～5h，过滤得滤渣，将滤渣水洗干燥后，得改性处理碳纤维；
s3.将所得的改性处理碳纤维浸泡在聚丙烯酰胺溶液中30～40min，过滤后取出碳纤维自然风干，并剪切成3～8mm的短切纤维，再将短切纤维置于马弗炉中，在氩气氛围下，加热至120～160℃，保温反应1～2h，再加热至600～700℃碳化30～50min，得改性包浆处理短切纤维；
s4.称取1～3份石墨，12～18份所得的改性包浆处理短切纤维，80～85份工程塑料，0.5～1.0份乙二醇，0.5～1.0份偶联剂，混合均匀后装入挤出机中熔融挤出，控制温度为160～220℃，挤出压力为200～300mpa，将挤出后的高分子材料冷却后切粒，得复合导电工程塑料。
本发明的有益效果：本发明将碳纤维表面用丙酮、硝酸溶液溶解除杂处理，再将多壁碳纳米管超声分散在二甲基甲酰胺中，并将处理后的碳纤维浸泡在多壁碳纳米管分散液中，通过多壁碳纳米管吸附在碳纤维表面，增强碳纤维的机械性能、导电性能和耐热性能，随后用聚丙烯酰胺溶液包浆处理，再经剪切碳化，最后将所得改性短切纤维与石墨、工程塑料、偶联剂等混合挤出造粒，即可得复合导电工程塑料，本发明制得的导电工程塑料具有良好的导电性能，体积电阻率为95～110ω·cm，耐热性强，耐热温度达250～260℃，同时制成的产品尺寸稳定性好、光泽度高、机械强度高，拉伸强度达130～134mpa，冲击强度为6.2～7.8kj/m2，弯曲强度达145～163mpa，断裂伸长率达110～120%，且成品光泽度及尺寸稳定性较好，无掉尘现象。
具体实施方式
准备聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维、丙酮、质量分数为10%硝酸溶液、去离子水、多壁碳纳米管、十二烷基苯磺酸钠、月桂醇聚氧乙烯醚、山梨醇脂肪酸甘油酯、二甲基甲酰胺、质量分数为1%聚丙烯酰胺溶液、石墨、尼龙6、尼龙66、尼龙46、乙二醇、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂和硅烷偶联剂，完成备料。
首先称取15～20g碳纤维，浸泡在50～100ml丙酮中1～2h后，过滤取出碳纤维，并用去离子水洗涤碳纤维3～5次，再将洗涤后的碳纤维置于干燥箱中，在80～90℃下干燥1～2h，随后浸泡在100～150ml质量分数为10%硝酸溶液中1～2h，过滤取出碳纤维后用去离子水洗涤碳纤维3～5次，再在55～60℃下干燥1～2h，得预处理碳纤维，称取1～3g多壁碳纳米管，0.5～1.0g乳化剂，加入300～500ml二甲基甲酰胺中，以300w超声波超声分散1～2h，得多壁碳纳米管分散液，再将所得的预处理碳纤维浸泡在多壁碳纳米管分散液中3～5h，随后过滤，用去离子水洗涤滤渣3～5次，再将滤渣置于干燥箱中，在50～60℃下干燥1～2h，得改性处理碳纤维，再将所得的改性处理碳纤维浸泡在100～200ml质量分数为1%聚丙烯酰胺溶液中，浸润处理30～40min，随后过滤取出碳纤维，自然风干后剪切成3～8mm的短切纤维，再将短切纤维置于马弗炉中，在氩气氛围下，加热至120～160℃，保温反应1～2h，再加热至600～700℃碳化30～50min，得改性短切纤维，最后按重量份数计，称取1～3份石墨，12～18份所得的改性短切纤维，80～85份工程塑料，0.5～1.0份乙二醇，0.5～1.0份偶联剂，混合均匀后装入挤出机中熔融挤出，控制温度为160～220℃，挤出压力为200～300mpa，将挤出后的高分子材料冷却后切粒，得复合导电工程塑料。
所述的乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、山梨醇脂肪酸甘油酯中的一种或多种。
所述的聚丙烯酰胺溶液为质量分数1～5%。
所述的工程塑料尼龙6、尼龙66、尼龙46、尼龙1010、尼龙610、聚甲醛中的一种或多种。
进一步所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种。
实例1
首先称取15g聚丙烯腈基碳纤维，浸泡在50ml丙酮中1h后，过滤取出聚丙烯腈基碳纤维，并用去离子水洗涤聚丙烯腈基碳纤维3次，再将洗涤后的聚丙烯腈基碳纤维置于干燥箱中，在80℃下干燥1h，随后浸泡在100ml质量分数为10%硝酸溶液中1h，过滤取出聚丙烯腈基碳纤维后用去离子水洗涤聚丙烯腈基碳纤维3次，再在55℃下干燥1h，得预处理聚丙烯腈基碳纤维，称取1g多壁碳纳米管，0.5g十二烷基苯磺酸钠分散液，再将所得的预处理聚丙烯腈基碳纤维浸泡在多壁碳纳米管分散液中3h，随后过滤，用去离子水洗涤滤渣3次，再将滤渣置于干燥箱中，在50℃下干燥1h，得改性处理聚丙烯腈基碳纤维，再将所得的改性处理聚丙烯腈基碳纤维浸泡在100ml质量分数为1%聚丙烯酰胺溶液中，浸润处理30min，随后过滤取出聚丙烯腈基碳纤维，自然风干后剪切成3mm的短切纤维，再将短切纤维置于马弗炉中，在氩气氛围下，加热至120℃，保温反应1h，再加热至600℃碳化30min，得改性短切纤维，最后按重量份数计，称取1份石墨，12份所得的改性短切纤维，80份尼龙6，0.5份乙二醇，0.5份硅烷偶联剂，混合均匀后装入挤出机中熔融挤出，控制温度为160℃，挤出压力为200mpa，将挤出后的高分子材料冷却后切粒，得复合导电工程塑料。
实例2
首先称取18g沥青基碳纤维，浸泡在75ml丙酮中1h后，过滤取出沥青基碳纤维，并用去离子水洗涤沥青基碳纤维4次，再将洗涤后的沥青基碳纤维置于干燥箱中，在85℃下干燥1h，随后浸泡在125ml质量分数为10%硝酸溶液中1h，过滤取出沥青基碳纤维后用去离子水洗涤沥青基碳纤维4次，再在58℃下干燥1h，得预处理沥青基碳纤维，称取2g多壁碳纳米管，0.8g月桂醇聚氧乙烯醚，加入400ml二甲基甲酰胺中，以300w超声波超声分散1h，得多壁碳纳米管分散液，再将所得的预处理沥青基碳纤维浸泡在多壁碳纳米管分散液中4h，随后过滤，用去离子水洗涤滤渣4次，再将滤渣置于干燥箱中，在55℃下干燥1h，得改性处理沥青基碳纤维，再将所得的改性处理沥青基碳纤维浸泡在150ml质量分数为1%聚丙烯酰胺溶液中，浸润处理35min，随后过滤取出沥青基碳纤维，自然风干后剪切成6mm的短切纤维，再将短切纤维置于马弗炉中，在氩气氛围下，加热至140℃，保温反应2h，再加热至650℃碳化40min，得改性短切纤维，最后按重量份数计，称取2份石墨，14份所得的改性短切纤维，83份尼龙66，0.8份乙二醇，0.8份钛酸酯偶联剂，混合均匀后装入挤出机中熔融挤出，控制温度为190℃，挤出压力为250mpa，将挤出后的高分子材料冷却后切粒，得复合导电工程塑料。
实例3
首先称取20g粘胶基碳纤维，浸泡在100ml丙酮中2h后，过滤取出粘胶基碳纤维，并用去离子水洗涤粘胶基碳纤维5次，再将洗涤后的粘胶基碳纤维置于干燥箱中，在90℃下干燥2h，随后浸泡在150ml质量分数为10%硝酸溶液中2h，过滤取出粘胶基碳纤维后用去离子水洗涤粘胶基碳纤维5次，再在60℃下干燥2h，得预处理粘胶基碳纤维，称取3g多壁碳纳米管，1.0g山梨醇脂肪酸甘油酯，加入500ml二甲基甲酰胺中，以300w超声波超声分散2h，得多壁碳纳米管分散液，再将所得的预处理粘胶基碳纤维浸泡在多壁碳纳米管分散液中5h，随后过滤，用去离子水洗涤滤渣5次，再将滤渣置于干燥箱中，在60℃下干燥2h，得改性处理粘胶基碳纤维，再将所得的改性处理粘胶基碳纤维浸泡在200ml质量分数为1%聚丙烯酰胺溶液中，浸润处理40min，随后过滤取出粘胶基碳纤维，自然风干后剪切成8mm的短切纤维，再将短切纤维置于马弗炉中，在氩气氛围下，加热至160℃，保温反应2h，再加热至700℃碳化50min，得改性短切纤维，最后按重量份数计，称取3份石墨，18份所得的改性短切纤维，85份尼龙46，1.0份乙二醇，1.0份铝酸酯偶联剂，混合均匀后装入挤出机中熔融挤出，控制温度为220℃，挤出压力为300mpa，将挤出后的高分子材料冷却后切粒，得复合导电工程塑料。