一种木薯渣/pp两相导电复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于导电复合材料技术领域，具体的说是涉及一种木薯渣/PP两相导电复 合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 木薯原本产于亚马逊河流域，是世界三大薯类作物之一，在全国大部分地区都有 广泛的种植。我国木薯产业早已实现规模化生产，加工技术成熟，是生产淀粉的主要经济作 物之一。广西作为木薯的主要种植地之一，每年都有大量的木薯在全区范围内种植。广西地 区的木薯主要用于生产木薯淀粉，然而在生产加工过程中，会产生大量的木薯渣废弃物。木 薯渣里面主要含有少量淀粉和纤维，主要纤维成分包括木质素、纤维素和半纤维素。如不加 以合理利用，会造成大量资源的浪费，同时造成严重的环境污染。据统计，广西每年木薯淀 粉生产产生的木薯渣达到100万吨之多。如能加以合理利用，将会带来非常可观的经济效 益。
[0003] 我国聚丙烯(PP)的工业生产始于20世纪70年代，近几年，随着多套较大型聚丙烯 生产装置的建成投产，我国聚丙烯工业发展迅速，国际竞争能力显著增强。2010年我国聚丙 烯行业总生产能力已突破1000万吨，超越美国成为世界最大的聚丙烯生产国。2012年国内 聚丙烯产量达到1121.6万吨，2005-2012年平均增长率在11.5% ;表观消费量为1498.37万 吨，2005-2012年平均增长率在9.14%。2013年国内聚丙烯产量达1245万吨，预计今后几年 内，中国聚丙烯行业将持续平稳增长的良好发展态势。但是由于其自身存在的一些缺陷，如 电绝缘性，这就大大限制了其应用范围。如若可以将绝缘PP和木薯渣制备成导电性能良好 的复合材料，就可以在很多方面得到推广应用，比如集成电路、化工设备、外包装材料、航天 航空等各个领域。
[0004] 目前，国内外对于木薯渣/PP两相导电复合材料的研究相对较少。何征等通过熔融 共混法制备了炭黑/聚氯乙烯导电复合材料，并研究了炭黑对复合材料导电性能、力学性能 以及微观结构的影响。研究结果表明：炭黑含量大于15%时，炭黑颗粒在PVC基体中形成导 电网络，炭黑的加入使复合材料的拉伸强度先升高后降低，含量为20%达到最大值。李茁实 等制备的聚氯乙烯/炭黑复合型泡沫导电高分子材料，不仅具有可观的电学及力学性能，同 时还体现出了温阻特性。
[0005] 公开于该【背景技术】部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应 当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种木薯渣/PP两相导电复合材料及 其制备方法。
[0007] 本发明提供的技术方案为：
[0008] -种木薯渣/PP两相导电复合材料，按重量份比包括以下组分:导电填料10-20份、 木薯渣10-20份和PP 60-80份。
[0009]本发明还提供了所述的木薯渣/PP两相导电复合材料的制备方法，包括以下步骤： [0010] (1)导电填料的预处理:将导电填料溶于偶联剂中，恒温搅拌后抽滤，置于烘箱中 干燥备用；
[0011] (2)机械球磨处理:按照重量份称取处理后的导电填料、木薯渣和PP置于循环水式 球磨机中，在一定温度下反应0.5-2.5h，转速100-300rpm;
[0012] (3)试样制备及性能测试:混合均匀的试样置于自制模具中，在平板硫化机于一定 温度下热压l〇-15min，即得到所述的木薯渣/PP两相导电复合材料。
[0013] 作为优选，步骤(1)中导电材料为石墨。
[0014]作为优选，步骤(1)中偶联剂为硅烷偶联剂KH570。
[0015] 作为优选，步骤⑴中导电材料和偶联剂的质量比为5:2。
[0016] 作为优选，步骤(1)中烘箱的温度设定为100-110°C。
[0017]作为优选，步骤(2)中所述的一定温度为45-55°C。
[0018] 作为优选，步骤(3)中所述的一定温度为165°C。
[0019] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0020] 1.本发明的木薯渣/PP两相导电复合材料具有质轻、易加工、耐磨损、抗腐蚀和电 阻率大范围可调的优点。
[0021] 2.本发明的方法利用自制带循环水式球磨机，可以很好地解决导电填料在聚合物 中分布不均匀这一问题，利用机械力带动球体转动，使得木薯渣与PP及导电填料间相互作 用，形成相互包裹效果，从而提高复合材料导电性能，降低填料用量。
[0022] 3.本发明的方法是在PP导电复合材料中添加一定量的木薯渣，其主要成分为淀粉 41.7%，粗纤维21.6%，将其用来制备木塑导电复合材料，这将是一类新型的可生物降解的 功能高分子材料，一方面可以将生产过程中的木薯废弃物加以合理利用，提高经济价值;另 一方面，所制备的木塑导电复合材料在其达到使用寿命之后可以很好地被降解，避免对环 境造成"白色污染"，符合当前可持续发展战略。
[0023] 4.本发明的方法在保证优良导电性能的同时减少导电填料的用量，寻找更低成本 的导电填料。
[0024] 5.本发明的方法利用机械球磨的作用可以将导电填料很好地分散在木薯渣和PP 基体中，导电渗逾阀值较低，工艺简单，绿色环保。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合实施例对本发明的【具体实施方式】进行详细描述，但应当理解本发明的保 护范围并不受【具体实施方式】的限制。
[0026] 除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语"包括"或其变 换如"包含"或"包括有"等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元 件或其它组成部分。
[0027] 实施例1:
[0028] -种木薯渣/PP两相导电复合材料，按重量份比包括以下组分：导电填料10份、木 薯渣10份和PP80份。
[0029] 所述的木薯渣/PP两相导电复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0030] (1)导电填料的预处理:将导电填料溶于偶联剂中，恒温搅拌后抽滤，置于烘箱中 干燥备用；导电材料为石墨;偶联剂为硅烷偶联剂KH570;步骤(1)中导电材料和偶联剂的质 量比为5:2;烘箱的温度设定为100 °C ;
[0031] (2)机械球磨处理:按照重量份称取处理后的导电填料、木薯渣和PP置于循环水式 球磨机中，在温度45 °C下反应0.5h，转速1 OOrpm;
[0032] (3)试样制备及性能测试:混合均匀的试样置于自制模具中，在平板硫化机于温度 165°C下热压lOmin，即得到所述的木薯渣/PP两相导电复合材料。
[0033] 实施例2:
[0034] 一种木薯渣/PP两相导电复合材料，按重量份比包括以下组分：导电填料20份、木 薯渣20份和PP 60份。
[0035] 所述的木薯渣/PP两相导电复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0036] (1)导电填料的预处理:将导电填料溶于偶联剂中，恒温搅拌后抽滤，置于烘箱中 干燥备用；导电材料为石墨;偶联剂为硅烷偶联剂KH570;步骤(1)中导电材料和偶联剂的质 量比为5:2;烘箱的温度设定为110°C ;
[0037] (2)机械球磨处理:按照重量份称取处理后的导电填料、木薯渣和PP置于循环水式 球磨机中，在温度55 °C下反应2.5h，转速300rpm;
[0038] (3)试样制备及性能测试:混合均匀的试样置于自制模具中，在平板硫化机于温度 165°C下热压15min，即得到所述的木薯渣/PP两相导电复合材料。
[0039] 实施例3:
[0040] -种木薯渣/PP两相导电复合材料，按重量份比包括以下组分:导电填料15份、木 薯渣15份和PP70份。
[0041] 所述的木薯渣/PP两相导电复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0042] (1)导电填料的预处理:将导电填料溶于偶联剂中，恒温搅拌后抽滤，置于烘箱中 干燥备用；导电材料为石墨;偶联剂为硅烷偶联剂KH570;步骤(1)中导电材料和偶联剂的质 量比为5:2;烘箱的温度设定为105 °C ;
[0043] (2)机械球磨处理:按照重量份称取处理后的导电填料、木薯渣和PP置于循环水式 球磨机中，在温度50°C下反应1.5h，转速200rpm;
[0044] (3)试样制备及性能测试:混合均匀的试样置于自制模具中，在平板硫化机于温度 165°C下热压12min，即得到所述的木薯渣/PP两相导电复合材料。
[0045] 分别对实施例1-3中所制备的木薯渣/PP两相导电复合材料的导电性能进行测定， 结果见表1。
[0046] 表1本发明的方法制备的木薯渣/PP两相导电复合材料的导电性能
[0047]
[0048]
[0049 ]从表1可以看出，本发明的木薯渣/PP两相导电复合材料的导电渗逾阀值均低于 6% (质量分数），板材电阻率在0.1-0.2Ω · cm之间。
[0050]前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述 并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变 和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应 用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及 各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
【主权项】
1. 一种木薯渣/PP两相导电复合材料，其特征在于，按重量份比包括以下组分：导电填 料10-20份、木薯渣10-20份和PP 60-80份。2. -种根据权利要求1所述的木薯渣/PP两相导电复合材料的制备方法，其特征在于， 包括以下步骤： (1) 导电填料的预处理:将导电填料溶于偶联剂中，恒温搅拌后抽滤，置于烘箱中干燥 备用； (2) 机械球磨处理:按照重量份称取处理后的导电填料、木薯渣和PP置于循环水式球磨 机中，在一定温度下反应0.5-2.5h，转速100-300rpm; (3) 试样制备及性能测试:混合均匀的试样置于自制模具中，在平板硫化机于一定温度 下热压l〇-15min，即得到所述的木薯渣/PP两相导电复合材料。3. 根据权利要求2所述的木薯渣/PP两相导电复合材料的制备方法，其特征在于，步骤 (1)中导电材料为石墨。4. 根据权利要求2所述的木薯渣/PP两相导电复合材料的制备方法，其特征在于，步骤 (1)中偶联剂为硅烷偶联剂KH570。5. 根据权利要求2所述的木薯渣/PP两相导电复合材料的制备方法，其特征在于，步骤 (1)中导电材料和偶联剂的质量比为5:2。6. 根据权利要求2所述的木薯渣/PP两相导电复合材料的制备方法，其特征在于，步骤 (1) 中烘箱的温度设定为100-1 l〇°C。7. 根据权利要求1所述的木薯渣/PP两相导电复合材料的制备方法，其特征在于，步骤 (2) 中所述的一定温度为45-55°C。8. 根据权利要求1所述的木薯渣/PP两相导电复合材料的制备方法，其特征在于，步骤 (3) 中所述的一定温度为165°C。
【专利摘要】本发明属于导电复合材料技术领域，具体的说是涉及一种木薯渣/PP两相导电复合材料及其制备方法。一种木薯渣/PP两相导电复合材料，其特征在于，按重量份比包括以下组分：导电填料10-20份、木薯渣10-20份和PP？60-80份。本发明的木薯渣/PP两相导电复合材料具有质轻、易加工、耐磨损、抗腐蚀和电阻率大范围可调的优点；本发明的方法利用机械球磨的作用可以将导电填料很好地分散在木薯渣和PP基体中，导电渗逾阀值较低，工艺简单，绿色环保。
【IPC分类】C08L97/02, C08K9/06, C08K3/04, C08L3/02, C08L23/12
【公开号】CN105566756
【申请号】CN201610072678
【发明人】沈芳, 覃杏珍, 常亚丽, 郑为朋, 黄爱民, 覃宇奔, 冯振飞, 伍娟, 张燕娟, 黄祖强, 胡华宇
【申请人】广西大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年2月2日