本发明属于材料制备领域，尤其涉及一种导电高分子复合材料的制备方法。
背景技术：
导电高分子的出现不仅打破了传统高分子仅为绝缘体的观念，而且它的发现和发展为低维固体电子学，乃至分子电子学的建立和完善做出了重要贡献，也为分子电子学的建立打下基础。导电高分子材料具有特殊的结构和优异的物理、化学性能，使它在能源信息、光电子器件元件、生物传感器、分子导线与器件、电磁屏蔽以及隐身技术上有很广泛的前景，因而导电高分子不仅具有重大的理论研究价值，而且具有巨大的应用价值。
导电高分子材料因其在能源、光电子器件、电磁屏蔽、抗静电材料等领域的广泛应用，而得到研究者的广泛关注。目前常见的导电性材料有金属、石墨、金属氧化物等，这些材料或者由于化学性能不稳定，如金属材料在正常环境下容易氧化生锈，或者机械性能不佳，或者加工性能较差，如金属加工需要高温。克服上述缺陷的一个重要方法是与性能优异的高分子材料复合，构成的复合材料一般同时具有导电材料的低电阻性质和高分子材料良好的使用性能，这种复合材料称为复合导电高分子材料。
技术实现要素：
本发明旨在解决上述问题，提供一种导电高分子复合材料的制备方法。
本发明的技术方案为：
一种导电高分子复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）聚乙烯吡咯烷酮（PVP）与CB按质量比为1:1的比例于50ml水热反应釜中混合，加入去离子水，匀速搅拌后移入烘箱中水热反应；完成后用微孔滤纸过滤反应物并用去离子水多次冲洗去除未反应的PVP，最后将得到物真空干燥12h；（2）聚乙烯吡咯烷酮（PVP）与CNTs按质量比为1:1的比例于50ml水热反应釜中混合，加入去离子水，匀速搅拌后移入烘箱中水热反应；完成后用微孔滤纸过滤反应物并用去离子水多次冲洗去除未反应的PVP，最后真空干燥12h；（3）将上述步骤所得和PC、EP于高速分散均质机下以恒定速率搅拌5min，再减压蒸馏除去TCM，浇注到模具中，于室温30℃下固化，再转入80℃烘箱内6h后完成制备。
本发明所述的导电高分子复合材料的制备方法，所述水热反应的温度为200℃；反应时间为6h。
本发明所述的导电高分子复合材料的制备方法，所述真空干燥的温度为80℃。
本发明所述的导电高分子复合材料的制备方法，所述固化时间为5-6h。
本发明所述的导电高分子复合材料的制备方法，所述匀速搅拌时间为5-10min。
本发明的技术效果在于：
本发明所述的导电高分子复合材料的制备方法，采用溶液共混法制备导电纳米粒子填充多元树脂基复合材料的途径，获得具有较好导电性和高介电常数的导电复合材料，利于形成清晰的导电网络，有利于电性能的提高，介电性能明显提升，且本发明所述制备方法工艺简单，易于操作，适于推广应用。
具体实施方式
实施例1
一种导电高分子复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）聚乙烯吡咯烷酮（PVP）与CB按质量比为1:1的比例于50ml水热反应釜中混合，加入去离子水，匀速搅拌后移入烘箱中水热反应；完成后用微孔滤纸过滤反应物并用去离子水多次冲洗去除未反应的PVP，最后将得到物真空干燥12h；（2）聚乙烯吡咯烷酮（PVP）与CNTs按质量比为1:1的比例于50ml水热反应釜中混合，加入去离子水，匀速搅拌后移入烘箱中水热反应；完成后用微孔滤纸过滤反应物并用去离子水多次冲洗去除未反应的PVP，最后真空干燥12h；（3）将上述步骤所得和PC、EP于高速分散均质机下以恒定速率搅拌5min，再减压蒸馏除去TCM，浇注到模具中，于室温30℃下固化，再转入80℃烘箱内6h后完成制备。
本发明所述的导电高分子复合材料的制备方法，所述水热反应的温度为200℃；反应时间为6h。
本发明所述的导电高分子复合材料的制备方法，所述真空干燥的温度为80℃。
本发明所述的导电高分子复合材料的制备方法，所述固化时间为5h。
本发明所述的导电高分子复合材料的制备方法，所述匀速搅拌时间为5min。
纯CB没有能在乙醇溶剂中达到单分散状态，而都是以聚集态的形式存在，且团聚较严重，这是由于CB表面自由能较高，很容易发生团聚的现象。EP/PC断面平整，没有异相，而炭黑复合材料断面较粗糙，而且出现较多白色颗粒或管。可能是因为PC对其相结构的形成有一定的促进作用，从而让CB粒子表面的活性官能团发生相对碰撞的机会降低，或是因为CB表面的活性基团与PC发生接枝作用使得CB粒子相对固定在一个稳定的位置上，有选择性地分布，导电网络也比较明显。
PC的加入，PC的加入对其相结构的形成有一定的促进作用，从而让CB粒子表面的活性基团发生相对碰撞的机会降低，或者是因为CB表面的活性基团与PC发生接枝作用使得CB粒子相对固定在一个稳定的位置上，有选择性地分布，导电网络也比较明显。
对于 EP/PC/CB复合材料而言，与EP/CB相比，CB相在基体中形成良好的导电网络，具有较大的游离电子的迁移范围，大量微电容的形成有利于其介电常数的提高。低频时，复合材料的介电常数随频率变化非常敏感，尤其是在频率小于106Hz时，介电常数随频率的增加快速下降，频率超过这个值时，介电常数随频率的变化不再敏感。这是复合材料中导电填料超过渗流阈值时经常遇到的实验现象，这归因于频率变化时对材料微观结构的扰动以及复合材料极化发生相应变化所致。
PC的加入对复合材料的介电损耗也都有不同程度的影响。一般认为复合材料的相对介电损耗来自于两方面原因，一是由于填料在材料中形成的界面极化效应，另一个则是较高导电率的填料在材料中形成导电网络引起的电路效应。在高频时，炭黑含量为2%-3%时所对应材料的介电损耗最高，其中PC的加入能有效增大复合材料的介电损耗，相比EP/CB而言介电损耗提高了一倍，因此将这一结果主要归咎于复合材料的良好导电性，也即电路效应；其它种类的复合材料对应的介电损耗的差异主要是由于界面极化效应引起的。
PC可以和EP很好低互溶，PC的加入改变了EP/CB复合材料的结构形貌，显着提高了CB粒子在复合材料基体中的分散，并有助于形成导电网络。与EP相比，PC更容易和CB兼容，在EP/PC/CB复合材料中，PC可以起到类似表面活性剂的作用，促进CB与EP相容。PC可以使EP/CB复合材料的导电性能提高2-3个数量级，在部分频率范围内，可以使EP/CB复合材料的介电常数和介电损耗提高一倍以上。
对于EP/CB共混体系，在炭黑填充量为0-0.5%的范围内，复合材料的体积电阻率随炭黑填充量的增加而急剧降低，而对于PEI含量为35wt%复合材料，随炭黑含量的增加其对应的体积电阻率下降并不如前两种复合材料所示，这主要原因是由于体系中PEI含量的增加，对炭黑粒子的亲和力作用增强，低含量CB粒子分散于PEI相中不足以形成完善的导电网络结构，CB粒子相互之间仍然存在较大的间隙，体系中的自由电子需穿越较大的树脂界面层所形成的势垒才能形成隧道电流，炭黑含量的少量增加并不能改善体系的这种内部条件。而在0.5-2.0%填充量范围内，体系的体积电阻率随炭黑填充量的增加而下降缓慢甚至趋于稳定。
由于CB通常是分布在无定型区域，与存在无定形区域的PEI极性基团相互作用，结晶度越高，无定形区域的CB粒子有效密度越高，导电网络更密集，所以达到同样的电阻率所需的CB粒子分数要少。高粘度诱发团聚断裂，高粘度中CB分布更均匀，粒子尺寸更小，抑制CB粒子的移动，低粘度中CB粒子间移动或迁移更容易，所以易形成导电网络。