一种聚苯硫醚/聚醚醚酮导电复合材料及其制备方法和应用
【专利说明】
[0001]
技术领域
[0002] 本发明属于导电聚合物技术领域，更具体地，涉及一种聚苯硫醚/聚醚醚酮导电复 合材料及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0003] 近年来，将导电填料加入聚合物中制备聚合物导电材料受到很大关注。聚合物导 电材料可以用于电子，生物，医药，能源工业等众多领域。导电填料只有达到一个临界最低 含量(通常称为逾渗阈值），才能形成导电网络，使聚合物基体导电。高的逾渗阈值不利于聚 合物导电材料的加工流变性能、力学性能和生产成本。因此，许多研究人员寻找各种方法来 降低导电逾渗阈值。
[0004] 其中一个方向是改善导电填料在聚合物基体中分散和分布，包括采用特殊分散手 段、对导电填料进行表面处理和使用更小粒径的填料等。与金属质导电填料相比，纳米碳材 料(如碳黑、纳米金刚石、石墨烯、碳纳米管等)可赋予聚合物导电材料的低密度、高导电等 特性，但含量过多会伤害其加工流变性能和常规力学性能。另一种重要方法是，添加纳米导 电填料到不相容聚合物共混物中降低逾渗阈值，促使共连续结构的形成，纳米导电填料选 择性分布在共混物中的一相，从而逾渗阈值下降。近些年，业界对于这类聚合物/聚合物/纳 米导电填料三元复合材料进行了大量研究。根据纳米填料与两聚合物的相互作用，三个基 本结构存在:纳米填料分散在一相，分散在两相，分散在界面。
[0005] 比起选择分布在其中一相，填料分布在界面，能更好实现低渗透阈值。在材料制备 过程中，固体填料在界面的迀移动力学和稳定性取决于粒子的长径比。长径比越大，粒子穿 过界面的迀移速率越大，在界面区域的稳定性越低。如果导电粒子能稳定在界面，即可实现 比炭黑更低的渗透阈值。然而，对于碳材料选择性分布在不相容共混物的某一相或界面的 导电改性策略有两大问题:首先，后续的再熔融成型过程会部分甚至彻底破坏共混物中的 共连续结构或碳材料网络结构;其次，导电不相容共混物中薄弱的界面多，其力学性能不能 被很多终端应用所接受。因此，如何获得导电网络稳定的、力学性能可接受的导电共混物值 得学术界和工业界关注。本发明的一种聚苯硫醚/聚醚醚酮导电复合材料，在现有专利中还 未见报道。
【发明内容】
[0006] 本发明根据目前导电聚合物材料中的不足，提供了一种聚苯硫醚/聚醚醚酮导电 复合材料。
[0007] 本发明的另一目的在于提供上述导电复合材料的制备方法和应用。
[0008] 本发明的技术目的通过以下技术方案实现： 本发明提供了一种聚苯硫醚/聚醚醚酮导电复合材料，包括如下按质量百分数计的组 分： 聚苯硫醚/聚醚醚酮共混物 80~90% 聚苯硫醚/碳材料母料 10~20%， 所述聚苯硫醚/聚醚醚酮共混物包括如下按重量百分比计的原料制成： 聚苯硫醚 20~80% 聚醚醚酮 20~80%， 所述聚苯硫醚/碳材料母料包括以下按重量百分比计的原料制成： 聚苯硫醚 85~95% 碳纳米管 4~10% 石墨稀 1~10%。
[0009] 优选地，所述聚醚醚酮的目数为80~200目，所述聚苯硫醚的目数为80~200目；所述 碳纳米管的粒径为10~30nm，所述石墨稀的粒径为20~40nm。
[0010] 更优选地，所述聚醚醚酮的目数为100目，所述聚苯硫醚的目数为80目；所述碳纳 米管的粒径为20nm，所述石墨稀的粒径为30nm 〇
[0011] 本发明提供了一种聚苯硫醚/聚醚醚酮导电复合材料的制备方法，包括如下步骤： 51. 将聚醚醚酮和聚苯硫醚熔融共混，制得聚苯硫醚/聚醚醚酮共混物； 52. 将聚苯硫醚、碳纳米管和石墨烯共混，干燥，熔融后即得聚苯硫醚/碳材料母料； 53. 将S1中聚苯硫醚/聚醚醚酮共混物和S2中所得聚苯硫醚/碳材料母料混合，熔融共 混，即得所述聚苯硫醚/聚醚醚酮导电复合材料。
[0012] 优选地，所述S1中共混温度为340~380。
[0013] 优选地，所述S2中碳纳米管和碳纳米管在共混前，进行分散处理。
[0014] 优选地，所述分散处理为将碳纳米管和石墨烯加入乙醇中进行超声分散，所述超 声分散时间为1~2h。
[0015] 优选地，所述S2中熔融共混温度为290~320°C;所述S3中共混温度为280~340°C。
[0016] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： 本发明通过事先分别制备具有胞体结构的PPS/PEEK共混物和PPS/碳材料母料，再将两 者在特定的温度下熔融共混，制备出具有碳材料选择分布和受压缩分布形态的PPS/PEEK导 电复合材料。呈胞体结构的PEEK除了可压缩碳材料的分布空间外，还对PPS有一定增强和增 韧作用。碳纳米管和片状GNP的搭配有助于聚合物粒子与导电粒子的相互接触，从而显著 增强复合材料的导电性能。且所制备的PPS/PEEK导电复合材料在低于PEEK熔点的温度下重 复加工不影响既已形成的碳材料导电网络。
【具体实施方式】
[0017]下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对 本发明进行进一步说明，但不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员 可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。
[0018]除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设 备。
[0019] 体积电阻率:采用EST121型数字超高电阻、微电流测量仪，依据GB/T1410-2006测 试 冲击强度:采用冲击试验机，依据GB/T1043测试 拉伸强度:采用万能材料试验机，依据ASTM/D638测试 弯曲强度:采用万能材料试验机，依据ASTM/D790测试 实施例1: (1 )PPS/PEEK共混物的制备：将PPS与PEEK以70:30质量比混合均匀后，在360°C下熔融 挤出、切粒，得到PPS/PEEK共混物。
[0020] (2)PPS/碳材料母料的制备:将CNT和GNP加入无水乙醇中进行超声分散lh，得到 CNT悬浊液;PPS粉体与经超声分散的碳材料悬浊液进行机械搅拌2h、100°C真空干燥24h、 290°C下熔融共混制备PPS/碳材料母料，这里PPS、CNT和GNP以95:4:1质量比添加； (3) PPS/PEEK导电复合材料的制备:将PPS/PEEK共混物和PPS/碳材料母料以90:10质量 比在310°C下熔融共混。PPS、PEEK、CNT和GNP的粒径分别为：100目、100目、20nm、30nm。
[0021] 实施例2: 制备方法同实施例1 其中PPS/PEEK共混物中PPS和PEEK以50:50、PPS/碳材料母料中PPS、CNT和GNP以90:5: 5、PPS/PEEK导电复合材料中PPS/PEEK共混物和PPS/碳材料母料以85:15质量比混合。PPS、 PEEK、CNT和GNP的粒径分别为：100 目、80 目、20nm、30nm。
[0022]