CN106046739A - 一种导电复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种导电复合材料及其制备方法。制备方法如下：先将聚碳酸酯和丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物放入烘箱中在温度90‑100℃下干燥4‑5小时；将γ‑巯丙基三甲氧基硅烷、钛酸酯偶联剂TMC‑311w、丙酮和异丙醇混合，搅拌20‑40分钟，加入铜粉、石墨粉和碳纳米管，搅拌30‑50分钟，静置8‑10小时，过滤，弃去滤液，再放入烘箱中，在温度60‑80℃下烘干；将上述组分和邻苯二甲酸二丁酯、苯甲基硅油、芥酸酰胺、聚乙烯醇混合，用高速搅拌机搅拌5‑10分钟，加入单螺杆挤出机中进行挤出造粒，最后经注塑机注塑成型即得。本发明的导电复合材料具有良好的导电性，同时具有良好的力学性能，韧性强。
Description
技术领域
本发明涉及材料领域，具体涉及一种导电复合材料及其制备方法。
背景技术
随着电子科技的高速发展，电子产品的种类与需求越来越多，越来越大，同时，电子产品也在向着轻质化和小型化不断发展，而金属材料的应用因为质量较重，价格较贵等缺点也将逐渐被淘汰。而同一时间，随着塑胶材料工业的高速发展，塑胶材料种类的多样化、价格低、易成型等优点正逐步被广泛的使用，而塑胶材料的应用也变得越来越普遍。但由于一般塑胶外壳都是绝缘体，无导电性能，对电磁波也没有屏蔽作用，容易对其他电子设备产生干扰，从而引起故障，且电磁波对人体也有害。因此，研究一种具有高导电性，同时力学性能佳的塑胶材料对于电子行业的发展具有举足轻重的意义。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种导电复合材料，具有良好的导电性，同时具有良好的力学性能，韧性佳。
技术方案：一种导电复合材料，由以下成分以重量份制备而成：聚碳酸酯20-40份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物20-40份、铜粉1-3份、石墨粉2-5份、碳纳米管1-4份、邻苯二甲酸二丁酯0.5-1份、苯甲基硅油1-2份、芥酸酰胺1-2份、γ-巯丙基三甲氧基硅烷1-3份、钛酸酯偶联剂TMC-311w 2-4份、聚乙烯醇2-4份、丙酮20-40份、异丙醇10-20份。
进一步优选的，所述的一种导电复合材料，由以下成分以重量份制备而成：聚碳酸酯25-35份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物25-35份、铜粉1.5-2.5份、石墨粉3-4份、碳纳米管2-3份、邻苯二甲酸二丁酯0.6-0.9份、苯甲基硅油1.2-1.8份、芥酸酰胺1.3-1.8份、γ-巯丙基三甲氧基硅烷1.5-2.5份、钛酸酯偶联剂TMC-311w 2.5-3.5份、聚乙烯醇2.5-3.5份、丙酮25-35份、异丙醇12-18份。
上述导电复合材料的制备方法包括以下步骤：
步骤1：将聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物放入烘箱中在温度90-100℃下干燥4-5小时；
步骤2：将γ-巯丙基三甲氧基硅烷、钛酸酯偶联剂TMC-311w、丙酮和异丙醇混合，搅拌20-40分钟；
步骤3：加入铜粉、石墨粉和碳纳米管，搅拌30-50分钟；
步骤4：静置8-10小时，过滤，弃去滤液；
步骤5：放入烘箱中，在温度60-80℃下烘干；
步骤6：将上述组分和邻苯二甲酸二丁酯、苯甲基硅油、芥酸酰胺、聚乙烯醇混合，用高速搅拌机搅拌5-10分钟；
步骤7：加入单螺杆挤出机中进行挤出造粒，机头温度为170-180℃，一区到三区温度为260-270℃，四区温度为250-260℃；
步骤8：经注塑机注塑成型即得，注塑压力为80-90MPa，螺杆转速为130-140r/min，一区温度为240-250℃，二区到三区温度为255-265℃。
进一步优选的，步骤1中温度为95℃，干燥时间为4.5小时。
进一步优选的，步骤2中搅拌时间为25-35分钟。
进一步优选的，步骤3中搅拌时间为35-45分钟。
进一步优选的，步骤4中静置时间为8.5-9.5小时。
进一步优选的，步骤5中温度为65-75℃。
进一步优选的，步骤7中机头温度为175℃，一区到三区温度为265℃，四区温度为255℃。
进一步优选的，步骤8中注塑压力为85MPa，螺杆转速为135r/min，一区温度为245℃，二区到三区温度为260℃。
有益效果：本发明的导电复合材料具有良好的导电性，其体积电阻率最小仅为1.03Ω·cm，导电性能佳，同时本材料具有良好的力学性能，其弯曲强度可达169.3MPa，拉伸强度最高可达109.2MPa，韧性佳。
具体实施方式
实施例1
一种导电复合材料，由以下成分以重量份制备而成：聚碳酸酯20份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物20份、铜粉1份、石墨粉2份、碳纳米管1份、邻苯二甲酸二丁酯0.5份、苯甲基硅油1份、芥酸酰胺1份、γ-巯丙基三甲氧基硅烷1份、钛酸酯偶联剂TMC-311w 2份、聚乙烯醇2份、丙酮20份、异丙醇10份。
上述导电复合材料的制备方法为：先将聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物放入烘箱中在温度90℃下干燥4小时；将γ-巯丙基三甲氧基硅烷、钛酸酯偶联剂TMC-311w、丙酮和异丙醇混合，搅拌20分钟，加入铜粉、石墨粉和碳纳米管，搅拌30分钟，静置8小时，过滤，弃去滤液，再放入烘箱中，在温度60℃下烘干；将上述组分和邻苯二甲酸二丁酯、苯甲基硅油、芥酸酰胺、聚乙烯醇混合，用高速搅拌机搅拌5分钟，加入单螺杆挤出机中进行挤出造粒，机头温度为170℃，一区到三区温度为260℃，四区温度为250℃，最后经注塑机注塑成型即得，注塑压力为80MPa，螺杆转速为130r/min，一区温度为240℃，二区到三区温度为255℃。
实施例2
一种导电复合材料，由以下成分以重量份制备而成：聚碳酸酯25份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物25份、铜粉1.5份、石墨粉3份、碳纳米管2-3份、邻苯二甲酸二丁酯0.6份、苯甲基硅油1.2份、芥酸酰胺1.3份、γ-巯丙基三甲氧基硅烷1.5份、钛酸酯偶联剂TMC-311w 2.5份、聚乙烯醇2.5份、丙酮25份、异丙醇12份。
上述导电复合材料的制备方法为：先将聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物放入烘箱中在温度95℃下干燥4.5小时；将γ-巯丙基三甲氧基硅烷、钛酸酯偶联剂TMC-311w、丙酮和异丙醇混合，搅拌25分钟，加入铜粉、石墨粉和碳纳米管，搅拌35分钟，静置8.5小时，过滤，弃去滤液，再放入烘箱中，在温度65℃下烘干；将上述组分和邻苯二甲酸二丁酯、苯甲基硅油、芥酸酰胺、聚乙烯醇混合，用高速搅拌机搅拌6分钟，加入单螺杆挤出机中进行挤出造粒，机头温度为175℃，一区到三区温度为265℃，四区温度为255℃，最后经注塑机注塑成型即得，注塑压力为85MPa，螺杆转速为135r/min，一区温度为245℃，二区到三区温度为260℃。
实施例3
一种导电复合材料，由以下成分以重量份制备而成：聚碳酸酯30份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物30份、铜粉2份、石墨粉3.5份、碳纳米管2.5份、邻苯二甲酸二丁酯0.75份、苯甲基硅油1.5份、芥酸酰胺1.5份、γ-巯丙基三甲氧基硅烷2份、钛酸酯偶联剂TMC-311w 3份、聚乙烯醇3份、丙酮30份、异丙醇15份。
上述导电复合材料的制备方法为：先将聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物放入烘箱中在温度95℃下干燥4.5小时；将γ-巯丙基三甲氧基硅烷、钛酸酯偶联剂TMC-311w、丙酮和异丙醇混合，搅拌30分钟，加入铜粉、石墨粉和碳纳米管，搅拌40分钟，静置9小时，过滤，弃去滤液，再放入烘箱中，在温度70℃下烘干；将上述组分和邻苯二甲酸二丁酯、苯甲基硅油、芥酸酰胺、聚乙烯醇混合，用高速搅拌机搅拌7分钟，加入单螺杆挤出机中进行挤出造粒，机头温度为175℃，一区到三区温度为265℃，四区温度为255℃，最后经注塑机注塑成型即得，注塑压力为85MPa，螺杆转速为135r/min，一区温度为245℃，二区到三区温度为260℃。
实施例4
一种导电复合材料，由以下成分以重量份制备而成：聚碳酸酯35份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物35份、铜粉2.5份、石墨粉4份、碳纳米管3份、邻苯二甲酸二丁酯0.9份、苯甲基硅油1.8份、芥酸酰胺1.8份、γ-巯丙基三甲氧基硅烷2.5份、钛酸酯偶联剂TMC-311w 3.5份、聚乙烯醇3.5份、丙酮35份、异丙醇18份。
上述导电复合材料的制备方法为：先将聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物放入烘箱中在温度95℃下干燥4.5小时；将γ-巯丙基三甲氧基硅烷、钛酸酯偶联剂TMC-311w、丙酮和异丙醇混合，搅拌35分钟，加入铜粉、石墨粉和碳纳米管，搅拌45分钟，静置9.5小时，过滤，弃去滤液，再放入烘箱中，在温度75℃下烘干；将上述组分和邻苯二甲酸二丁酯、苯甲基硅油、芥酸酰胺、聚乙烯醇混合，用高速搅拌机搅拌9分钟，加入单螺杆挤出机中进行挤出造粒，机头温度为175℃，一区到三区温度为265℃，四区温度为255℃，最后经注塑机注塑成型即得，注塑压力为85MPa，螺杆转速为135r/min，一区温度为245℃，二区到三区温度为260℃。
实施例5
一种导电复合材料，由以下成分以重量份制备而成：聚碳酸酯40份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物40份、铜粉3份、石墨粉5份、碳纳米管4份、邻苯二甲酸二丁酯1份、苯甲基硅油2份、芥酸酰胺2份、γ-巯丙基三甲氧基硅烷3份、钛酸酯偶联剂TMC-311w 4份、聚乙烯醇4份、丙酮40份、异丙醇20份。
上述导电复合材料的制备方法为：先将聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物放入烘箱中在温度100℃下干燥5小时；将γ-巯丙基三甲氧基硅烷、钛酸酯偶联剂TMC-311w、丙酮和异丙醇混合，搅拌40分钟，加入铜粉、石墨粉和碳纳米管，搅拌50分钟，静置10小时，过滤，弃去滤液，再放入烘箱中，在温度80℃下烘干；将上述组分和邻苯二甲酸二丁酯、苯甲基硅油、芥酸酰胺、聚乙烯醇混合，用高速搅拌机搅拌10分钟，加入单螺杆挤出机中进行挤出造粒，机头温度为180℃，一区到三区温度为270℃，四区温度为260℃，最后经注塑机注塑成型即得，注塑压力为90MPa，螺杆转速为140r/min，一区温度为250℃，二区到三区温度为265℃。
对比例1
本实施例与实施例5的区别在于以γ-巯丙基三甲氧基硅烷代替钛酸酯偶联剂TMC-311w。具体地说是：
一种导电复合材料，由以下成分以重量份制备而成：聚碳酸酯40份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物40份、铜粉3份、石墨粉5份、碳纳米管4份、邻苯二甲酸二丁酯1份、苯甲基硅油2份、芥酸酰胺2份、γ-巯丙基三甲氧基硅烷7份、聚乙烯醇4份、丙酮40份、异丙醇20份。
上述导电复合材料的制备方法为：先将聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物放入烘箱中在温度100℃下干燥5小时；将γ-巯丙基三甲氧基硅烷、丙酮和异丙醇混合，搅拌40分钟，加入铜粉、石墨粉和碳纳米管，搅拌50分钟，静置10小时，过滤，弃去滤液，再放入烘箱中，在温度80℃下烘干；将上述组分和邻苯二甲酸二丁酯、苯甲基硅油、芥酸酰胺、聚乙烯醇混合，用高速搅拌机搅拌10分钟，加入单螺杆挤出机中进行挤出造粒，机头温度为180℃，一区到三区温度为270℃，四区温度为260℃，最后经注塑机注塑成型即得，注塑压力为90MPa，螺杆转速为140r/min，一区温度为250℃，二区到三区温度为265℃。
本发明材料的实施例和对比例的部分性能指标见下表，我们可以看到，本发明材料具有良好的导电性，其体积电阻率最小仅为1.03Ω·cm，导电性能佳，同时本材料具有良好的力学性能，其弯曲强度可达169.3MPa，拉伸强度最高可达109.2MPa，韧性佳。
表1 导电复合材料的部分性能指标
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 对比例1 | |
| 体积电阻率（Ω·cm） | 1.13 | 1.09 | 1.07 | 1.03 | 1.06 | 1.09 |
| 弯曲强度（MPa） | 168.6 | 168.8 | 168.9 | 169.3 | 169.1 | 147.1 |
| 拉伸强度（MPa） | 108.4 | 108.6 | 108.8 | 109.2 | 108.9 | 101.2 |
Claims (10)
1. 一种导电复合材料，其特征在于：由以下成分以重量份制备而成：聚碳酸酯20-40份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物20-40份、铜粉1-3份、石墨粉2-5份、碳纳米管1-4份、邻苯二甲酸二丁酯0.5-1份、苯甲基硅油1-2份、芥酸酰胺1-2份、γ-巯丙基三甲氧基硅烷1-3份、钛酸酯偶联剂TMC-311w 2-4份、聚乙烯醇2-4份、丙酮20-40份、异丙醇10-20份。
2. 根据权利要求1所述的一种导电复合材料，其特征在于：由以下成分以重量份制备而成：聚碳酸酯25-35份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物25-35份、铜粉1.5-2.5份、石墨粉3-4份、碳纳米管2-3份、邻苯二甲酸二丁酯0.6-0.9份、苯甲基硅油1.2-1.8份、芥酸酰胺1.3-1.8份、γ-巯丙基三甲氧基硅烷1.5-2.5份、钛酸酯偶联剂TMC-311w 2.5-3.5份、聚乙烯醇2.5-3.5份、丙酮25-35份、异丙醇12-18份。
3.权利要求1至2任一项所述的一种导电复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：将聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物放入烘箱中在温度90-100℃下干燥4-5小时；
步骤2：将γ-巯丙基三甲氧基硅烷、钛酸酯偶联剂TMC-311w、丙酮和异丙醇混合，搅拌20-40分钟；
步骤3：加入铜粉、石墨粉和碳纳米管，搅拌30-50分钟；
步骤4：静置8-10小时，过滤，弃去滤液；
步骤5：放入烘箱中，在温度60-80℃下烘干；
步骤6：将上述组分和邻苯二甲酸二丁酯、苯甲基硅油、芥酸酰胺、聚乙烯醇混合，用高速搅拌机搅拌5-10分钟；
步骤7：加入单螺杆挤出机中进行挤出造粒，机头温度为170-180℃，一区到三区温度为260-270℃，四区温度为250-260℃；
步骤8：经注塑机注塑成型即得，注塑压力为80-90MPa，螺杆转速为130-140r/min，一区温度为240-250℃，二区到三区温度为255-265℃。
4.根据权利要求3所述的一种导电复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中温度为95℃，干燥时间为4.5小时。
5.根据权利要求3所述的一种导电复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2中搅拌时间为25-35分钟。
6.根据权利要求3所述的一种导电复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3中搅拌时间为35-45分钟。
7.根据权利要求3所述的一种导电复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤4中静置时间为8.5-9.5小时。
8.根据权利要求3所述的一种导电复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤5中温度为65-75℃。
9.根据权利要求3所述的一种导电复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤7中机头温度为175℃，一区到三区温度为265℃，四区温度为255℃。
10.根据权利要求3所述的一种导电复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤8中注塑压力为85MPa，螺杆转速为135r/min，一区温度为245℃，二区到三区温度为260℃。
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