一种导电复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料制备领域，尤其涉及一种导电复合材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着生活水平的不断提升，人们对于生活物质的追求越来越严格，对于很多新产品的要求越来越高，从一定程度上迫使相应的生产工艺得到更新，以热塑性聚合物为基体，炭黑、碳纳米管、石墨，烯以及碳纤维等为导电填料制备而成的导电复合材料，由于其具有质地柔软、可挠曲、易加工成型、制造成本较低、室温电阻率低、可以在较低的温度下使用等优点，而被广泛用作传感器、电磁屏蔽材料以及抗静电材料等。石墨烯微片是指由几层相互平行的碳原子层紧密地堆叠而成，具有二维蜂窝状片层结构。将其加入到聚合物基体中，只需要要很少的添加量，就能使所得的导电复合材料具有相对较高的电导
率。然而，石墨烯微片具有二维层状结构，比表面积较大，这使得它在聚合物基体中很难分散均匀，并且因为其表面作用力较大从而导致团聚现象的出现。
【发明内容】
[0003]本发明旨在解决上述问题，提供一种导电复合材料的制备方法。
[0004]一种导电复合材料的制备方法，其特征在于包括:将石墨烯微片和超高分子量聚乙烯粉末用乙醇浸泡，并用超声波细胞粉碎仪超声分散，形成分布均匀的悬浊液；抽滤并真空干燥脱出乙醇溶剂，使得石墨烯微片均匀地附着在超高分子量聚乙烯颗粒表面；最后将所得模压成型，之后恒压冷却至室温，得圆片状原材料。
[0005]本发明所述的一种导电复合材料的制备方法，其特征在于所述真空干燥的时间为Ih0
[0006]本发明所述的一种导电复合材料的制备方法，其特征在于所述模压温度为180°C，压力为10 MPa。
[0007]本发明所述的一种导电复合材料的制备方法，其特征在于所述圆片状原材料的直径为30 mm、厚度为2 mm。
[0008]本发明所述的一种导电复合材料的制备方法，其特征在于所述超声分散的时间为0.5h。
[0009]本发明所述的一种导电复合材料的制备方法，其特征在于所述石墨烯微片粉末的粒径为1-20 μ m。
[0010]本发明所述的一种导电复合材料的制备方法，通过对制备生产工艺的改进，使得导电复合材料内部形成更加完整稳定的有效导电网络结构，大幅度地降低了材料的渗流阈值，具有最高的峰值电阻率和相对较低的室温电阻率。本发明所述的复合材料的制备方法操作简单，工艺简便，适合在相关领域退刚推广使用。
【具体实施方式】
[0011]一种导电复合材料的制备方法，其特征在于包括:将石墨烯微片和超高分子量聚乙烯粉末用乙醇浸泡，并用超声波细胞粉碎仪超声分散，形成分布均匀的悬浊液；抽滤并真空干燥脱出乙醇溶剂，使得石墨烯微片均匀地附着在超高分子量聚乙烯颗粒表面；最后将所得模压成型，之后恒压冷却至室温，得圆片状原材料。
[0012]本发明所述的一种导电复合材料的制备方法，所述真空干燥的时间为lh。所述模压温度为180°C，压力为10 MPa。所述圆片状原材料的直径为30 mm、厚度为2 mm。所述超声分散的时间为0.5h。所述石墨烯微片粉末的粒径为1-20 μ m。，随着体系中石墨烯微片含量的增加，超高分子量聚乙烯/石墨烯微片导电复合材料的体积电阻率逐渐减小，当石墨烯微片质量分数达到3.8%时，超高分子量聚乙烯/石墨烯微片导电复合材料的体积电阻率减小至13 Ω.πι，而其质量分数为3.2%时，导电复合材料的体积电阻率为19 Ω.πι。在导电复合材料的离散结构中，当石墨烯微片含量相对较低时，无法建立起较为完整的导电网络，因而含有低含量石墨烯微片的超高分子量聚乙烯/石墨烯微片导电复合材料表现为较高的室温电阻率。另外导电复合材料的PTC效应会随着石墨烯微片含量的增加而得到改善，但这种改善现象不是特别明显。在低含量石墨烯微片的超高分子量聚乙烯/石墨烯微片导电复合材料试样中，其内部导电网络不完整，无法实现材料的导电行为。当石墨烯微片质量分数为3.8%时，超高分子量聚乙烯/石墨烯微片导电复合材料的导电网络已经相当完善，因而可以使它具有相对低的室温电阻率。随着温度的升高，聚合物基体的分子链开始松动，当温度接近聚合物熔点时，聚合物分子链之间发生相对滑移，聚合物熔融并开始流动，导电网络已不能确保电子在试样内部稳定的流动，从而导致相对较高的峰值电阻。通过超声分散，石墨烯微片通过乙醇可以很均匀地依附到超高分子量聚乙烯颗粒表面，有效地避免了导电填料在制备过程中的团聚现象，从而使形成的导电网络在阻-温测试的热循环过程中更加完善稳定。随着热循环次数的增多，石墨烯微片和超高分子量聚乙烯之间所形成的网络最终会发生疲劳断裂，使材料的有效导电网络遭到破坏，从而导致材料的室温电阻率和峰值电阻率增大，但峰值电阻率增大的幅度明显大于其室温电阻率，因此经过多次热循环过程，超高分子量聚乙烯/石墨烯微片导电复合材料的PTC效应得到明显的改善。
【主权项】
1.一种导电复合材料的制备方法，其特征在于包括:将石墨烯微片和超高分子量聚乙烯粉末用乙醇浸泡，并用超声波细胞粉碎仪超声分散，形成分布均匀的悬浊液；抽滤并真空干燥脱出乙醇溶剂，使得石墨烯微片均匀地附着在超高分子量聚乙烯颗粒表面；最后将所得模压成型，之后恒压冷却至室温，得圆片状原材料。
2.如权利要求1所述的一种导电复合材料的制备方法，其特征在于所述真空干燥的时间为Ih0
3.如权利要求1所述的一种导电复合材料的制备方法，其特征在于所述模压温度为I8O°C，压力为 10 MPa。
4.如权利要求1所述的一种导电复合材料的制备方法，其特征在于所述圆片状原材料的直径为30 mm、厚度为2 mm。
5.如权利要求1所述的一种导电复合材料的制备方法，其特征在于所述超声分散的时间为0.5h。
6.如权利要求1所述的一种导电复合材料的制备方法，其特征在于所述石墨烯微片粉末的粒径为1-20 μ m。
【专利摘要】一种导电复合材料的制备方法，属于材料制备领域。其特征在于：将石墨烯微片和超高分子量聚乙烯粉末用乙醇浸泡，并用超声波细胞粉碎仪超声分散，形成分布均匀的悬浊液；抽滤并真空干燥脱出乙醇溶剂，使得石墨烯微片均匀地附着在超高分子量聚乙烯颗粒表面；最后将所得模压成型，之后恒压冷却至室温，得原材料。通过对制备生产工艺的改进，使得导电复合材料内部形成更加完整稳定的有效导电网络结构，大幅度地降低了材料的渗流阈值，具有最高的峰值电阻率和相对较低的室温电阻率。本发明所述的复合材料的制备方法操作简单，工艺简便，适合在相关领域退刚推广使用。
【IPC分类】C08J3-00, C08K3-04, B29C43-58, C08L23-06
【公开号】CN104650438
【申请号】CN201410744333
【发明人】王兴
【申请人】王兴
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年12月9日