本发明属于电工电料领域，具体涉及一种热固化高分子导电材料及其制备方法。
背景技术：
环氧树脂是一种物理-机械性能优良，生产使用、工艺性优秀的工程高分子化合物，多年来、已得到广泛的应用。
其中，以固化-催化体系为核心的潜伏性中温(120℃)固化环氧体系已得到多年磨砺，于结构胶粘剂、复合材料预浸料工程中使用。
高分子材料，其电性能一般均属介电体、或绝缘材料。人们为了利用高分子材料的某些特长，已经开始将不导电的高分子材料改变为导电材料，如今广为电子键盘上使用的导电橡胶、在电子线路上使用多年的导电胶粘剂等；也有将其改性为半导体材料，作为发热体、电极、电阻使用。这种改性大都是往不导电的高分子材料中添加导电材料取得的。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种热固化高分子导电材料及其制备方法，热稳定性好，不容易受到高温影响而改变电导率。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种热固化高分子导电材料，按照重量份包括以下组分：环氧树脂10~30份、铜纳米线10~20份、二氰二胺5~10份、二甲基脲的衍生物5~14份、石墨烯1~10份、聚酰亚胺3~8份、三聚氰氨甲醛树脂1~5份、聚氨酯0.3~1.5份、酚醛树脂0.5~7.5份、短切碳纤维2~8份、粘合剂0.5~3.5份。
进一步地，所述石墨烯的制备方法如下：
提供泡沫铜、泡沫钴、泡沫镍或其组合以及惰性物支撑的金属铜、钴、镍、钌、硫化锌颗粒或其组合作为催化剂；
将所述催化剂加热至反应温度600~1000℃并恒温30~60min后，导入碳源、氢气和保护气体，进行化学气相沉积反应，反应时间10~60min；
反应完毕后控制降温速率为10~30℃/min，冷却至20~25℃；
将得到的产物去除催化剂及支撑物，得到所述石墨烯。
进一步地，所述碳源、氢气和保护气体的气体流量为1~900sccm（毫升/分钟）。
进一步地，所述铜纳米线的长径比为100~1000，所述铜纳米线的直径尺寸为20~500nm；所述石墨烯层数为1~20，石墨烯面积大小为1~2000μm²。
进一步地，所述粘合剂选自丙二醇、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和聚乙烯醇中的一种或者它们的组合物。
一种热固化高分子导电材料的制备方法，主要包括以下步骤：
步骤1：制备有机溶液，将粘合剂溶于温度为40~50℃的有机溶剂中；
步骤2：制备铜纳米线，将二价金属铜盐的水溶液加入脂肪族烷基胺得到混合溶液，并且控制铜离子与烷基胺的摩尔比为1：1~20，然后将混合溶液搅拌密封反应，升温至100~200℃后恒温60~90min，再冷却到常温，进行离心洗涤后即得铜纳米线；
步骤3：将铜纳米线、环氧树脂以及剩下的原料放入有机溶液中，在保护气体的条件下充分分散2~24h后进行固化，即得所述热固化高分子导电涂料。
进一步地，所述步骤2中的二价金属铜盐为氯化铜、硫酸铜和硝酸铜中的一种或者它们的混合物。
进一步地，所述步骤1中的有机溶剂所述有机溶剂选自苯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烯、乙烯乙二醇醚和三乙醇胺中的一种或多种。
本发明的有益效果在于：本发明提供一种热固化高分子导电材料，主要采用的环氧树脂和铜纳米线作为原材料，树脂体系的固化剂、促进剂，形成了潜伏性中温固化的特性，通过加入石墨烯的导电料，使环氧树脂电阻率明显降低，成为半导体的导电致热树脂，环氧树脂以及其他的树脂体系可通过加入一定电压、导电致热、升温至120～150℃固化，不需要外加热设备施工，降低了生产成本，无论环境温度较高或较低均可进行固化，不受环境条件局限。
本发明的制备成本低，铜纳米线价格低廉，可大规模生产，制得的导电材料强度高、耐温性、耐气候老化好。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
实施例1
一种热固化高分子导电材料，按照重量份包括以下组分：环氧树脂10份、铜纳米线10份、二氰二胺5份、二甲基脲的衍生物5份、石墨烯1份、聚酰亚胺3份、三聚氰氨甲醛树脂1份、聚氨酯0.3份、酚醛树脂0.5份、短切碳纤维2份、粘合剂0.5份。
所述石墨烯的制备方法如下：
提供泡沫铜、泡沫钴、泡沫镍或其组合以及惰性物支撑的金属铜、钴、镍、钌、硫化锌颗粒或其组合作为催化剂；
将所述催化剂加热至反应温度600℃并恒温30min后，导入碳源、氢气和保护气体，进行化学气相沉积反应，反应时间10min；
反应完毕后控制降温速率为10℃/min，冷却至20℃；
将得到的产物去除催化剂及支撑物，得到所述石墨烯。
所述碳源、氢气和保护气体的气体流量为1sccm（毫升/分钟）。
所述铜纳米线的长径比为100，所述铜纳米线的直径尺寸为20nm；所述石墨烯层数为1，石墨烯面积大小为1μm²。
所述粘合剂选自丙二醇、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和聚乙烯醇中的一种或者它们的组合物。
一种热固化高分子导电材料的制备方法，主要包括以下步骤：
步骤1：制备有机溶液，将粘合剂溶于温度为40℃的有机溶剂中；
步骤2：制备铜纳米线，将二价金属铜盐的水溶液加入脂肪族烷基胺得到混合溶液，并且控制铜离子与烷基胺的摩尔比为1：1，然后将混合溶液搅拌密封反应，升温至100℃后恒温60min，再冷却到常温，进行离心洗涤后即得铜纳米线；
步骤3：将铜纳米线、环氧树脂以及剩下的原料放入有机溶液中，在保护气体的条件下充分分散2h后进行固化，即得所述热固化高分子导电涂料。
所述步骤2中的二价金属铜盐为氯化铜、硫酸铜和硝酸铜中的一种或者它们的混合物。
所述步骤1中的有机溶剂所述有机溶剂选自苯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烯、乙烯乙二醇醚和三乙醇胺中的一种或多种。
实施例2
一种热固化高分子导电材料，按照重量份包括以下组分：环氧树脂20份、铜纳米线15份、二氰二胺8份、二甲基脲的衍生物10份、石墨烯5份、聚酰亚胺5份、三聚氰氨甲醛树脂3份、聚氨酯1.2份、酚醛树脂5.5份、短切碳纤维5份、粘合剂2.5份。
所述石墨烯的制备方法如下：
提供泡沫铜、泡沫钴、泡沫镍或其组合以及惰性物支撑的金属铜、钴、镍、钌、硫化锌颗粒或其组合作为催化剂；
将所述催化剂加热至反应温度800℃并恒温40min后，导入碳源、氢气和保护气体，进行化学气相沉积反应，反应时间30min；
反应完毕后控制降温速率为20℃/min，冷却至23℃；
将得到的产物去除催化剂及支撑物，得到所述石墨烯。
所述碳源、氢气和保护气体的气体流量为400sccm（毫升/分钟）。
所述铜纳米线的长径比为500，所述铜纳米线的直径尺寸为300nm；所述石墨烯层数为15，石墨烯面积大小为1000μm²。
所述粘合剂选自丙二醇、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和聚乙烯醇中的一种或者它们的组合物。
一种热固化高分子导电材料的制备方法，主要包括以下步骤：
步骤1：制备有机溶液，将粘合剂溶于温度为45℃的有机溶剂中；
步骤2：制备铜纳米线，将二价金属铜盐的水溶液加入脂肪族烷基胺得到混合溶液，并且控制铜离子与烷基胺的摩尔比为1：10，然后将混合溶液搅拌密封反应，升温至120℃后恒温70min，再冷却到常温，进行离心洗涤后即得铜纳米线；
步骤3：将铜纳米线、环氧树脂以及剩下的原料放入有机溶液中，在保护气体的条件下充分分散12h后进行固化，即得所述热固化高分子导电涂料。
所述步骤2中的二价金属铜盐为氯化铜、硫酸铜和硝酸铜中的一种或者它们的混合物。
所述步骤1中的有机溶剂所述有机溶剂选自苯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烯、乙烯乙二醇醚和三乙醇胺中的一种或多种。
实施例3
一种热固化高分子导电材料，按照重量份包括以下组分：环氧树脂30份、铜纳米线20份、二氰二胺10份、二甲基脲的衍生物14份、石墨烯10份、聚酰亚胺8份、三聚氰氨甲醛树脂5份、聚氨酯1.5份、酚醛树脂7.5份、短切碳纤维8份、粘合剂3.5份。
所述石墨烯的制备方法如下：
提供泡沫铜、泡沫钴、泡沫镍或其组合以及惰性物支撑的金属铜、钴、镍、钌、硫化锌颗粒或其组合作为催化剂；
将所述催化剂加热至反应温度1000℃并恒温60min后，导入碳源、氢气和保护气体，进行化学气相沉积反应，反应时间60min；
反应完毕后控制降温速率为30℃/min，冷却至25℃；
将得到的产物去除催化剂及支撑物，得到所述石墨烯。
所述碳源、氢气和保护气体的气体流量为900sccm（毫升/分钟）。
所述铜纳米线的长径比为1000，所述铜纳米线的直径尺寸为500nm；所述石墨烯层数为20，石墨烯面积大小为2000μm²。
所述粘合剂选自丙二醇、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和聚乙烯醇中的一种或者它们的组合物。
一种热固化高分子导电材料的制备方法，主要包括以下步骤：
步骤1：制备有机溶液，将粘合剂溶于温度为50℃的有机溶剂中；
步骤2：制备铜纳米线，将二价金属铜盐的水溶液加入脂肪族烷基胺得到混合溶液，并且控制铜离子与烷基胺的摩尔比为1：20，然后将混合溶液搅拌密封反应，升温至200℃后恒温90min，再冷却到常温，进行离心洗涤后即得铜纳米线；
步骤3：将铜纳米线、环氧树脂以及剩下的原料放入有机溶液中，在保护气体的条件下充分分散24h后进行固化，即得所述热固化高分子导电涂料。
所述步骤2中的二价金属铜盐为氯化铜、硫酸铜和硝酸铜中的一种或者它们的混合物。
所述步骤1中的有机溶剂所述有机溶剂选自苯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烯、乙烯乙二醇醚和三乙醇胺中的一种或多种。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。