專(zhuān)利名稱(chēng)：高密度聚乙烯-碳纖維-氧化鋅晶須導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子導(dǎo)電復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及高密度聚乙烯-碳纖維-氧化鋅晶須導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
導(dǎo)電高分子復(fù)合材料既具有導(dǎo)電功能，同時(shí)也具有類(lèi)似于高分子材料的優(yōu)異的力學(xué)和加工性能，因此得到廣泛的應(yīng)用。目前高分子導(dǎo)電復(fù)合材料主要是以?xún)r(jià)格低廉，原料來(lái)源廣泛的碳黑為導(dǎo)電填料，但碳黑易于附聚和氧化，并且較高的填充量和碳黑的特殊結(jié)構(gòu)使得此類(lèi)復(fù)合材料存在著壽命短、穩(wěn)定性差和力學(xué)性能不佳等缺點(diǎn)。近年來(lái)，由各種新型導(dǎo)電填料制備的導(dǎo)電復(fù)合材料已經(jīng)越來(lái)越引起人們的重視， 具有一維結(jié)構(gòu)的碳纖維和具有四針狀空間立體結(jié)構(gòu)的氧化鋅晶須因其優(yōu)良的導(dǎo)電性能和力學(xué)性能，受到特別的關(guān)注。與傳統(tǒng)的導(dǎo)電填料碳黑或者金屬粉等相比，使用碳纖維和氧化鋅晶須作為導(dǎo)電填料，能夠較容易地形成空間導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有添加量少、電阻率低、材料力學(xué)性能好等顯著的優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，碳纖維和氧化鋅晶須因其價(jià)格昂貴而成為限制其廣泛應(yīng)用的最主要因素。因此，如何在滿足復(fù)合材料電性能要求的前提下，優(yōu)化碳纖維和氧化鋅晶須之間的用量，提高其利用效率，發(fā)揮導(dǎo)電填料之間的協(xié)同作用，起到既可以滿足電性能的要求同時(shí)又不損失力學(xué)性能的作用，在工業(yè)上具有重要的價(jià)值和意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供高密度聚乙烯-碳纖維-氧化鋅晶須電復(fù)合材料及其制備方法，該方法通過(guò)優(yōu)化導(dǎo)電填料之間的配比，發(fā)揮導(dǎo)電填料之間的協(xié)同作用，既可以提高其電性能，又不損失力學(xué)性能，同時(shí)降低導(dǎo)電復(fù)合材料的制備成本。本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
碳纖維為聚丙烯腈，碳纖維長(zhǎng)度為ι 3mm，直徑為2 9um，所述碳纖維和氧化鋅晶須的質(zhì)量配比為1 :3，熔融混煉的溫度為150°C，時(shí)間為lOmin，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為45r / min，模壓溫度為160°C，時(shí)間為15min，壓力為15MPa，偶聯(lián)劑為中國(guó)科學(xué)院研制的硅烷偶聯(lián)劑KH-570， 高分子材料加工設(shè)備為平板硫化機(jī)。由上述的制備方法制得的高密度聚乙烯-碳纖維-氧化鋅晶須導(dǎo)電復(fù)合材料。與傳統(tǒng)的導(dǎo)電復(fù)合材料相比，本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化高密度聚乙烯、碳纖維、氧化鋅晶須和偶聯(lián)劑的配比，利用碳纖維和氧化鋅晶須之間的協(xié)同作用，可以實(shí)現(xiàn)如下優(yōu)點(diǎn)和效果 (1)碳纖維和氧化鋅晶須之間相互搭接，提高復(fù)合材料的導(dǎo)電率；( 導(dǎo)電填料之間起到協(xié)同分散的目的，降低導(dǎo)電填料的使用量，節(jié)約材料的制備成本；(3)不需添加碳黑或者石墨等無(wú)機(jī)粉料，而碳纖維的纖維狀結(jié)構(gòu)和氧化鋅晶須的四針狀空間立體結(jié)構(gòu)以及它們優(yōu)異的力學(xué)性能，有利于提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。總的來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以在滿足導(dǎo)電復(fù)合材料電性能要求的前提下保證材料的力學(xué)性能，同時(shí)降低導(dǎo)電復(fù)合材料的制備成本。
具體實(shí)施方式
取高密度聚乙烯46g，碳纖維(聚丙烯腈)lg，氧化鋅晶須3g及鈦酸酯Ig加入轉(zhuǎn)矩流變儀中進(jìn)行混煉，混煉溫度為150°C，混煉時(shí)間lOmin，轉(zhuǎn)矩流變儀轉(zhuǎn)速為45r / min，然后將混煉好的材料在平板硫化機(jī)上模壓成型，模壓溫度為160°C，模壓時(shí)間為lOmin，模壓壓力為IOMPa.運(yùn)用現(xiàn)有方法測(cè)量樣品的室溫電阻率測(cè)量計(jì)算得出應(yīng)有電阻率。
權(quán)利要求
1.高密度聚乙烯-碳纖維-氧化鋅晶須導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于將高密度聚乙烯、碳纖維、氧化鋅晶須和偶聯(lián)劑經(jīng)過(guò)高分子材料加工設(shè)備熔融混煉后模壓制得所述導(dǎo)電復(fù)合材料，高密度聚乙烯、碳纖維和氧化鋅晶須占該三種物質(zhì)總重量的百分比為 80% 90%的高密度聚乙烯，10% 20%的碳纖維和氧化鋅晶須；偶聯(lián)劑為高密度聚乙烯、碳纖維和氧化鋅晶須總重量的2%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述碳纖維為短切碳纖維，碳纖維長(zhǎng)度為1 3mm，直徑為2 9um ；所述碳纖維和氧化鋅晶須的質(zhì)量配比為1 :3 ；熔融混煉的溫度為150°C，時(shí)間為lOmin，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為45r / min ；模壓溫度為160°C，時(shí)間為15min，壓力為 15Mpa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述偶聯(lián)劑為中國(guó)科學(xué)院研制的硅烷偶聯(lián)劑KH-570 ；所述高分子材料加工設(shè)備為平板硫化機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明提供高密度聚乙烯-氧化鋅晶須導(dǎo)電復(fù)合材料配方及其制備方法。其特征在于將高密度聚乙烯、碳纖維、氧化鋅晶須和偶聯(lián)劑經(jīng)過(guò)高分子材料加工設(shè)備熔融混煉后模壓制得所述導(dǎo)電復(fù)合材料，高密度聚乙烯、碳纖維和氧化鋅晶須占該三種物質(zhì)總重量的百分比為80％～90％的高密度聚乙烯，10％～20％的碳纖維和氧化鋅晶須；偶聯(lián)劑為高密度聚乙烯、碳纖維和氧化鋅晶須總重量的2％。本發(fā)明的材料制備方便簡(jiǎn)單，成本低，導(dǎo)電性能好，可以廣泛應(yīng)用于過(guò)流保護(hù)元件，自控溫加熱元器件等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C08L23/06GK102464820SQ20101054848
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者王爽 申請(qǐng)人:大連創(chuàng)達(dá)技術(shù)交易市場(chǎng)有限公司