专利名称：改善高分子复合导电材料导电性的加工方法
技术领域：
本发明涉及一种改善高分子复合导电材料导电性的加工方法，属于高分子材料成型加工领域。
背景技术：
高分子复合导电材料是以高分子材料为基体，添加各种导电材料经混合分散成型而得到的具有导电特性的复合材料，它既有高分子材料的特性，又可在较大范围内调节材料的电学，力学及其它性能。成本低，易成型，目前已广泛应用于电子，能源，化工，宇航等领域。但此类材料最大的缺陷就是冲击强度随导电填料的含量增加急剧下降、流动性变差；低含量时，产品的成品率较低，加工方法对成品率的影响也极大。因此，降低导电填料含量，提高导电性，是研究该类材料的最终目的。
常用的方法有一.通过对导电填料表面性质的改变，进而改变导电填料的结构与性质，最终使复合材料的性能得以改善，但工艺复杂，成本较高。二.在高速混合机中，一定温度下，用处理剂对导电填料进行处理。改善导电填料与基材的润湿性和分散性，并使复合材料的流动性变好，改善材料导电性，但改善程度有限。三.使用粉状基材，与导电填料干预混，采用烧结或层压的方式，控制好成型温度、时间与压力，得到导电填料、基材皆为连续相结构的复合材料，其电性能极佳，但强度却更差。四.是基材采用多相体系，如三相体系(含导电填料)，可显著降低导电填料的含量，但加工过程复杂，不能兼顾加工性能与机械性能。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种改善高分子复合材料导电性的加工方法，对采用挤出、注射、压延、层压等现有的成型方法制造的高分子复合导电材料进行热处理，能显著的改善材料的电性能，降低导电填料含量，提高产品的成品率。
本发明的目的由以下技术措施实现改善高分子复合导电材料导电性的加工方法，对挤出、注射、压延和层压的现有成型加工方法制造的高分子复合导电材料进行热处理，热处理温度高于复合材料基材的熔点或粘流温度，低于基材的分解温度；热处理时间10分钟至48小时，缓冷至基材的热变形温度以下，冷却速度0.1～25℃/分钟。或者在上述成型加工中，使模具温度高于复合材料基材的熔点或粘流温度，低于基材的分解温度，材料在模具内的停留时间为3分钟至2小时，冷却至基材的热变形温度以下，冷却速度0.1～25℃/分钟。
本发明具有如下优点1.本发明在不增加导电填料含量的前提下，能大大提高复合导电材料的导电性，材料电阻率可降低4～5个数量级。
2.本发明在保证导电性的前提下，可降低导电填料的含量，使复合材料的机械性能，加工性能得以改善。
3.本发明对设备无任何特殊的要求，加工厂现有设备无需改造即可使用，因此见效快。
具体实施例方式
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能用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本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。
实施例1.将开炼机辊筒温度设为140℃，先使270克的高密度聚乙烯完全熔化，然后加入炭黑30克，混炼15分钟，拉片出料。将混炼好的片料叠加，在平板硫化机上制成50×10×2mm的试样，模板温度为180℃，预热时间5分钟，热压10分钟，压力为10Mpa，室温下冷却。长度方向两端用导电胶粘上电级(10×10mm)，测试样的电阻率(Ω.cm)。将上述试样放入温度为180℃的恒温箱内，保持25分钟，以5℃/分钟的速度冷却到75℃，取出试样，室温下冷却，测试样的电阻率(Ω.cm)。结果详见表1。结果表明通过热处理降低了材料的电阻率，并使试样电阻率的分布变窄，成品率提高。
2.将开炼机辊筒温度设为150℃，先使270克聚氯乙烯完全熔化，然后加入炭黑30克，混炼10分钟，拉片出料。将片料破碎成粒，使用注射成型制成50×10×2mm的试样，注射机料筒加热温度为140℃，180℃，185℃，注射速率为100g/s，模具温度为40℃。长度方向两端用导电胶粘上电级(10×10mm)，测试样的电阻率(Ω.cm)。将上述试样放入温度为175℃的恒温箱内，保持15分钟，以10℃/分钟的速度冷却到60℃，取出试样，室温下冷却，测试样的电阻率(Ω.cm)。结果详见表2。结果表明通过热处理降低了材料的电阻率，并使试样电阻率的分布变窄，成品率提高。
3.将铜粉1.5公斤与聚丙烯8.5公斤加入双螺杆挤出机混合造粒，挤出机料筒加热温度为150℃，200℃，220℃。将粒料加入单螺杆挤出机，通过挤出成型制成50×10×2mm的试样，挤出机料筒加热温度为150℃，200℃，220℃，挤出制品采用水冷却。长度方向两端用导电胶粘上电级(10×10mm)，测试样的电阻率(Ω.cm)。将上述试样放入温度为175℃的恒温箱内，保持1小时，以1℃/分钟的速度冷却到80℃，取出试样，室温下冷却，测试样的电阻率(Ω.cm)。结果详见表3。结果表明通过热处理降低了材料的电阻率，并使试样电阻率的分布变窄，成品率提高。
4.将开炼机辊筒温度设为140℃，先使276克高密度聚乙烯完全熔化，然后加入炭黑24克，混炼15分钟，拉片出料。将混炼好的片料叠加，在平板硫化机上制成50×10×2mm的试样，模板温度为180℃，预热时间5分钟，热压30分钟，压力为10Mpa，室温下快速冷却至50℃。长度方向两端用导电胶粘上电级(10×10mm)，测试样的电阻率(Ω.cm)。
另一组样，工艺条件同前，只是冷却时同模板同时冷却至50℃，冷却速度约为5℃/分钟，测试样的电阻率(Ω.cm)，结果详见表4。
表1热处理前后复合材料的电阻率处理前 处理后试样1 4.32×1057.14×102试样2 1.73×1067.64×102试样3 2.63×1071.03×103试样4 8.45×1069.44×102
表2热处理前后复合材料的电阻率处理前 处理后试样12.75×10105.24×104试样25.73×1092.36×104试样38.95×1077.55×104试样46.35×1089.84×103表3热处理前后复合材料的电阻率处理前 处理后试样13.24×1094.28×103试样24.62×1082.59×103试样37.36×1066.44×103试样48.06×1075.72×103表4复合材料快冷、缓冷后的电阻率快冷缓冷试样1 ＞108试样29.11×10权利要求
1.改善高分子复合导电材料导电性的加工方法，其特征是对采用挤出、注射、压延和层压现有的成型方法制造的高分子复合导电材料进行热处理，热处理温度高于复合材料基材的熔点或粘流温度，低于基材的分解温度，热处理时间10分钟至48小时，缓冷至基材的热变形温度以下，冷却速度0.1～25℃/分钟，或者在上述成型加工中，使模具温度高于复合材料基材的熔点或粘流温度，低于基材的分解温度，材料在模具内的停留时间为3分钟至2小时，冷却至基材的热变形温度以下，冷却速度0.1～25℃/分钟。
全文摘要
改善高分子复合导电材料导电性的加工方法，其特点是对采用挤出、注射、压延、层压等现有的成型方法制造的高分子复合导电材料进行热处理，热处理温度高于复合材料基材的熔点或粘流温度，但低于基材的分解温度，热处理时间10分钟至48小时，冷却至基材的热变形温度以下，冷却速度0.1～25℃/分钟，或者在上述成型加工中，使模具温度高于复合材料基材的熔点或粘流温度，低于基材的分解温度，材料在模具内的停留时间为3分钟至2小时，冷却至基材的热变形温度以下，冷却速度0.1～25℃/分钟。
文档编号B29C71/02GK1445080SQ02113460
公开日2003年10月1日 申请日期2002年3月14日 优先权日2002年3月14日
发明者王勇, 黄锐 申请人:四川大学