本發(fā)明屬于工程塑料制備技術領域，具體涉及一種復合導電工程塑料的制備方法。

背景技術：

導電工程塑料作為導電高分子材料中的一種，在半導體、防靜電材料、導電性材料等領域廣泛應用，可分為結構型和填充型。常見的結構性導電工程塑料主要有聚苯胺、聚吡咯和聚乙炔，它們由于大分子鏈中的共軛鍵可提供導電截流子，所以其自身就具有導電性。但此類材料難于溶解和熔融，難于成型，因而限制了應用；填充型高分子導電工程塑料中的聚合物基體本身不導電，依靠添加抗靜電劑、金屬氧化物等金屬系填料、炭黑（導電碳粉）等碳系填料導電物質獲得導電特性。由于此類塑料不僅保留了通常高分子材料的機械和力學性能，同時可調節(jié)塑料的電學性能，具有易成型的優(yōu)點。

其中，導電碳粉填充型導電高分子是目前填充型導電工程塑料中較為常用的一種。碳粉填充型導電高分子之所以被廣泛采用，首先是因為導電碳粉一種天然的半導體，資源豐富、價格低廉、適用性強；其次是因為碳粉可大幅度改善材料的導電性能，而且碳粉導電性持久穩(wěn)定，而且易加工，對高分子有增強作用。但是當需要提高聚合物導電性能時，需要增大導電碳粉的填充量，這會嚴重降低成品的機械性能、耐熱性能、尺寸穩(wěn)定性以及成品光澤度，且由于填充量大，還易出現掉塵現象。

技術實現要素：

本發(fā)明主要解決的技術問題：針對現有的導電工程塑料中導電碳粉的填充量過大，嚴重降低成品的機械性能、耐熱性能、尺寸穩(wěn)定性以及成品光澤度，且由于填充量大，還易出現掉塵現象的缺陷，提供一種復合導電工程塑料的制備方法。為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：

本發(fā)明所述的復合導電工程塑料的制備方法，它由下述重量份的原料制備：10～50份碳纖維，50～100份丙酮，80～200份硝酸溶液，1～5份多壁碳納米管，0.5～1.0份乳化劑，250～500份二甲基甲酰胺，100～250份聚丙烯酰胺溶液，1～3份石墨，80～85份工程塑料，0.5～1.0份乙二醇，0.5～1.0份偶聯劑。

進一步所述的碳纖維為聚丙烯腈基碳纖維、瀝青基碳纖維、粘膠基碳纖維、酚醛基碳纖維、氣相生長碳纖維中的一種。

進一步所述的硝酸溶液的質量分數為3～10%。

進一步所述的乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉、壬基酚聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、山梨醇脂肪酸甘油酯中的一種或多種。

進一步所述的聚丙烯酰胺溶液為質量分數1～5%。

進一步所述的工程塑料尼龍6、尼龍66、尼龍46、尼龍1010、尼龍610、聚甲醛中的一種或多種。

進一步所述的偶聯劑為鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、硅烷偶聯劑中的一種。

所述的復合導電工程塑料的制備方法，它包括以下制備步驟：

s1.取碳纖維浸泡在丙酮中1～2h，取出碳纖維，經水洗干燥后浸泡在硝酸溶液中1～2h，再取出并水洗干燥，得預處理碳纖維；

s2.取多壁碳納米管與乳化劑加入二甲基甲酰胺中，以300w超聲波超聲分散1～2h，得多壁碳納米管分散液，再將所得的預處理碳纖維浸泡在多壁碳納米管分散液中3～5h，過濾得濾渣，將濾渣水洗干燥后，得改性處理碳纖維；

s3.將所得的改性處理碳纖維浸泡在聚丙烯酰胺溶液中30～40min，過濾后取出碳纖維自然風干，并剪切成3～8mm的短切纖維，再將短切纖維置于馬弗爐中，在氬氣氛圍下，加熱至120～160℃，保溫反應1～2h，再加熱至600～700℃碳化30～50min，得改性包漿處理短切纖維；

s4.稱取1～3份石墨，12～18份所得的改性包漿處理短切纖維，80～85份工程塑料，0.5～1.0份乙二醇，0.5～1.0份偶聯劑，混合均勻后裝入擠出機中熔融擠出，控制溫度為160～220℃，擠出壓力為200～300mpa，將擠出后的高分子材料冷卻后切粒，得復合導電工程塑料。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明將碳纖維表面用丙酮、硝酸溶液溶解除雜處理，再將多壁碳納米管超聲分散在二甲基甲酰胺中，并將處理后的碳纖維浸泡在多壁碳納米管分散液中，通過多壁碳納米管吸附在碳纖維表面，增強碳纖維的機械性能、導電性能和耐熱性能，隨后用聚丙烯酰胺溶液包漿處理，再經剪切碳化，最后將所得改性短切纖維與石墨、工程塑料、偶聯劑等混合擠出造粒，即可得復合導電工程塑料，本發(fā)明制得的導電工程塑料具有良好的導電性能，體積電阻率為95～110ω·cm，耐熱性強，耐熱溫度達250～260℃，同時制成的產品尺寸穩(wěn)定性好、光澤度高、機械強度高，拉伸強度達130～134mpa，沖擊強度為6.2～7.8kj/m2，彎曲強度達145～163mpa，斷裂伸長率達110～120%，且成品光澤度及尺寸穩(wěn)定性較好，無掉塵現象。

具體實施方式

準備聚丙烯腈基碳纖維、瀝青基碳纖維、粘膠基碳纖維、丙酮、質量分數為10%硝酸溶液、去離子水、多壁碳納米管、十二烷基苯磺酸鈉、月桂醇聚氧乙烯醚、山梨醇脂肪酸甘油酯、二甲基甲酰胺、質量分數為1%聚丙烯酰胺溶液、石墨、尼龍6、尼龍66、尼龍46、乙二醇、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑和硅烷偶聯劑，完成備料。

首先稱取15～20g碳纖維，浸泡在50～100ml丙酮中1～2h后，過濾取出碳纖維，并用去離子水洗滌碳纖維3～5次，再將洗滌后的碳纖維置于干燥箱中，在80～90℃下干燥1～2h，隨后浸泡在100～150ml質量分數為10%硝酸溶液中1～2h，過濾取出碳纖維后用去離子水洗滌碳纖維3～5次，再在55～60℃下干燥1～2h，得預處理碳纖維，稱取1～3g多壁碳納米管，0.5～1.0g乳化劑，加入300～500ml二甲基甲酰胺中，以300w超聲波超聲分散1～2h，得多壁碳納米管分散液，再將所得的預處理碳纖維浸泡在多壁碳納米管分散液中3～5h，隨后過濾，用去離子水洗滌濾渣3～5次，再將濾渣置于干燥箱中，在50～60℃下干燥1～2h，得改性處理碳纖維，再將所得的改性處理碳纖維浸泡在100～200ml質量分數為1%聚丙烯酰胺溶液中，浸潤處理30～40min，隨后過濾取出碳纖維，自然風干后剪切成3～8mm的短切纖維，再將短切纖維置于馬弗爐中，在氬氣氛圍下，加熱至120～160℃，保溫反應1～2h，再加熱至600～700℃碳化30～50min，得改性短切纖維，最后按重量份數計，稱取1～3份石墨，12～18份所得的改性短切纖維，80～85份工程塑料，0.5～1.0份乙二醇，0.5～1.0份偶聯劑，混合均勻后裝入擠出機中熔融擠出，控制溫度為160～220℃，擠出壓力為200～300mpa，將擠出后的高分子材料冷卻后切粒，得復合導電工程塑料。

所述的乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉、壬基酚聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、山梨醇脂肪酸甘油酯中的一種或多種。

所述的聚丙烯酰胺溶液為質量分數1～5%。

所述的工程塑料尼龍6、尼龍66、尼龍46、尼龍1010、尼龍610、聚甲醛中的一種或多種。

進一步所述的偶聯劑為鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、硅烷偶聯劑中的一種。

實例1

首先稱取15g聚丙烯腈基碳纖維，浸泡在50ml丙酮中1h后，過濾取出聚丙烯腈基碳纖維，并用去離子水洗滌聚丙烯腈基碳纖維3次，再將洗滌后的聚丙烯腈基碳纖維置于干燥箱中，在80℃下干燥1h，隨后浸泡在100ml質量分數為10%硝酸溶液中1h，過濾取出聚丙烯腈基碳纖維后用去離子水洗滌聚丙烯腈基碳纖維3次，再在55℃下干燥1h，得預處理聚丙烯腈基碳纖維，稱取1g多壁碳納米管，0.5g十二烷基苯磺酸鈉分散液，再將所得的預處理聚丙烯腈基碳纖維浸泡在多壁碳納米管分散液中3h，隨后過濾，用去離子水洗滌濾渣3次，再將濾渣置于干燥箱中，在50℃下干燥1h，得改性處理聚丙烯腈基碳纖維，再將所得的改性處理聚丙烯腈基碳纖維浸泡在100ml質量分數為1%聚丙烯酰胺溶液中，浸潤處理30min，隨后過濾取出聚丙烯腈基碳纖維，自然風干后剪切成3mm的短切纖維，再將短切纖維置于馬弗爐中，在氬氣氛圍下，加熱至120℃，保溫反應1h，再加熱至600℃碳化30min，得改性短切纖維，最后按重量份數計，稱取1份石墨，12份所得的改性短切纖維，80份尼龍6，0.5份乙二醇，0.5份硅烷偶聯劑，混合均勻后裝入擠出機中熔融擠出，控制溫度為160℃，擠出壓力為200mpa，將擠出后的高分子材料冷卻后切粒，得復合導電工程塑料。

實例2

首先稱取18g瀝青基碳纖維，浸泡在75ml丙酮中1h后，過濾取出瀝青基碳纖維，并用去離子水洗滌瀝青基碳纖維4次，再將洗滌后的瀝青基碳纖維置于干燥箱中，在85℃下干燥1h，隨后浸泡在125ml質量分數為10%硝酸溶液中1h，過濾取出瀝青基碳纖維后用去離子水洗滌瀝青基碳纖維4次，再在58℃下干燥1h，得預處理瀝青基碳纖維，稱取2g多壁碳納米管，0.8g月桂醇聚氧乙烯醚，加入400ml二甲基甲酰胺中，以300w超聲波超聲分散1h，得多壁碳納米管分散液，再將所得的預處理瀝青基碳纖維浸泡在多壁碳納米管分散液中4h，隨后過濾，用去離子水洗滌濾渣4次，再將濾渣置于干燥箱中，在55℃下干燥1h，得改性處理瀝青基碳纖維，再將所得的改性處理瀝青基碳纖維浸泡在150ml質量分數為1%聚丙烯酰胺溶液中，浸潤處理35min，隨后過濾取出瀝青基碳纖維，自然風干后剪切成6mm的短切纖維，再將短切纖維置于馬弗爐中，在氬氣氛圍下，加熱至140℃，保溫反應2h，再加熱至650℃碳化40min，得改性短切纖維，最后按重量份數計，稱取2份石墨，14份所得的改性短切纖維，83份尼龍66，0.8份乙二醇，0.8份鈦酸酯偶聯劑，混合均勻后裝入擠出機中熔融擠出，控制溫度為190℃，擠出壓力為250mpa，將擠出后的高分子材料冷卻后切粒，得復合導電工程塑料。

實例3

首先稱取20g粘膠基碳纖維，浸泡在100ml丙酮中2h后，過濾取出粘膠基碳纖維，并用去離子水洗滌粘膠基碳纖維5次，再將洗滌后的粘膠基碳纖維置于干燥箱中，在90℃下干燥2h，隨后浸泡在150ml質量分數為10%硝酸溶液中2h，過濾取出粘膠基碳纖維后用去離子水洗滌粘膠基碳纖維5次，再在60℃下干燥2h，得預處理粘膠基碳纖維，稱取3g多壁碳納米管，1.0g山梨醇脂肪酸甘油酯，加入500ml二甲基甲酰胺中，以300w超聲波超聲分散2h，得多壁碳納米管分散液，再將所得的預處理粘膠基碳纖維浸泡在多壁碳納米管分散液中5h，隨后過濾，用去離子水洗滌濾渣5次，再將濾渣置于干燥箱中，在60℃下干燥2h，得改性處理粘膠基碳纖維，再將所得的改性處理粘膠基碳纖維浸泡在200ml質量分數為1%聚丙烯酰胺溶液中，浸潤處理40min，隨后過濾取出粘膠基碳纖維，自然風干后剪切成8mm的短切纖維，再將短切纖維置于馬弗爐中，在氬氣氛圍下，加熱至160℃，保溫反應2h，再加熱至700℃碳化50min，得改性短切纖維，最后按重量份數計，稱取3份石墨，18份所得的改性短切纖維，85份尼龍46，1.0份乙二醇，1.0份鋁酸酯偶聯劑，混合均勻后裝入擠出機中熔融擠出，控制溫度為220℃，擠出壓力為300mpa，將擠出后的高分子材料冷卻后切粒，得復合導電工程塑料。