一種β型聚丙烯導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種β型聚丙烯導(dǎo)電復(fù)合材料及其 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 導(dǎo)電復(fù)合材料具有防止靜電作用，在電子、電氣、石油化工、機(jī)械、照相、軍火工業(yè) 等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。通常都是添加導(dǎo)電填料來(lái)達(dá)到提高導(dǎo)電性的效果，使用比較多的是金屬 類(lèi)粉末填充物和碳系填充物，如石墨烯微片、碳納米管等。但是存在一個(gè)問(wèn)題就是，由于導(dǎo) 電填充物間很難互相接觸形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，需要添加含量比較多的導(dǎo)電填充物，才能使得導(dǎo) 電復(fù)合材料導(dǎo)電，這樣一來(lái)導(dǎo)電復(fù)合材料的力學(xué)性能會(huì)降低。此外石墨烯微片、碳納米管等 填料價(jià)格昂貴，導(dǎo)致導(dǎo)電復(fù)合材料成本較高。如今聚丙烯（PP)的使用中，比較注重制品的 抗沖擊性能，即材料的韌性，普通的聚丙烯通常是α晶型，性脆，抗沖擊性能較弱。而β晶 型卻能有效改善材料的韌性，但拉伸、彎曲強(qiáng)度稍弱。因此，研宄一種具有力學(xué)性能良好，成 本低且具有優(yōu)異導(dǎo)電性能的聚丙烯導(dǎo)電復(fù)合材料具有很好的市場(chǎng)前景。
[0004] 細(xì)菌纖維素（BC)是一種友好的納米材料，與植物纖維素相比，不含木質(zhì)素和半纖 維素等伴生產(chǎn)物，同時(shí)具有高結(jié)晶度、高聚合度、超精細(xì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、極高的抗張強(qiáng)度和優(yōu) 異的生物相容性，在醫(yī)用材料、食品、化工等領(lǐng)域的應(yīng)用受到人們廣泛的關(guān)注。作為一種新 型的環(huán)境友好、性能優(yōu)異的材料，細(xì)菌纖維素在復(fù)合材料方面的應(yīng)用也逐漸被開(kāi)發(fā)，目前主 要集中在以下幾個(gè)方面：（1)利用細(xì)菌纖維素優(yōu)異的力學(xué)性能用于增強(qiáng)高分子材料；（2)同 時(shí)利用細(xì)菌纖維素的微纖 尺寸小于可見(jiàn)光波長(zhǎng)的十分之一的特性和高強(qiáng)度，制備增強(qiáng)的透明材料；（3)利用細(xì) 菌纖維素的超精細(xì)結(jié)構(gòu)，原位制備有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料?，F(xiàn)有技術(shù)中尚無(wú)將細(xì)菌纖維素用 于制備聚丙烯導(dǎo)電復(fù)合材料的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種導(dǎo)電性能優(yōu)異、力學(xué)性能好的β型聚丙 烯導(dǎo)電復(fù)合材料。
[0006] 本發(fā)明所要解決的上述技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)： 一種β型聚丙烯導(dǎo)電復(fù)合材料，含有改性碳化細(xì)菌纖維素納米材料。
[0007] 優(yōu)選地，所述的β型聚丙烯導(dǎo)電復(fù)合材料，含有重量百分比為1~20%的改性碳化 細(xì)菌纖維素納米材料和重量百分比為80~99%的均聚聚丙烯。
[0008] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的β型聚丙烯導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征在于，含有重量百分比 為1~10%的改性碳化細(xì)菌纖維素納米材料和重量百分比為90~99%的均聚聚丙烯。
[0009] 最優(yōu)選地，所述的β型聚丙烯導(dǎo)電復(fù)合材料，含有重量百分比為1~5%的改性碳化 細(xì)菌纖維素納米材料和重量百分比為95~99%的均聚聚丙烯。
[0010] 優(yōu)選地，所述的改性碳化細(xì)菌纖維素納米材料通過(guò)如下方法制備得到： 501. 將細(xì)菌纖維素置于蒸餾水中浸泡，然后通過(guò)擠壓，獲得細(xì)菌纖維素膜； 502. 將細(xì)菌纖維素膜放入醋酸鈣水溶液中浸泡l~5h，得到吸收醋酸鈣溶液的細(xì)菌纖 維素膜BCa ; 503. 將細(xì)菌纖維素膜BCa置于無(wú)水乙醇中浸泡l~3h，至醋酸鈣析出吸附在細(xì)菌纖維素 膜BCa的表面，得細(xì)菌纖維素膜BCb ; 504. 將細(xì)菌纖維素膜BCb在800~1000°C無(wú)氧條件下處理l~5h，得CBCb復(fù)合物； 505. 將CBCb復(fù)合物置于庚二酸的乙醇溶液中浸泡l~3h，加熱揮發(fā)乙醇，得改性碳化細(xì) 菌纖維素納米材料。
[0011] 本發(fā)明將細(xì)菌纖維素膜置于醋酸鈣溶液中，然后在無(wú)水乙醇中浸泡使醋酸鈣析出 至細(xì)菌纖維素膜的表面，接著在高溫?zé)o氧條件下將醋酸鈣氧化成氧化鈣、細(xì)菌纖維素碳化， 形成新的改性導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，再用庚二酸溶液對(duì)該導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，得到負(fù)載有β 成核改性劑的碳化細(xì)菌纖維素納米材料。所述碳化細(xì)菌纖維素納米材料具有獨(dú)有的海綿 狀納米結(jié)構(gòu)，用其制備聚丙烯導(dǎo)電復(fù)合材料能夠構(gòu)建很好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，極大的改善了聚丙 烯導(dǎo)電復(fù)合材料的導(dǎo)電性能；此外，本發(fā)明碳化細(xì)菌纖維素納米材料上負(fù)載有β成核改性 劑，用來(lái)添加至聚丙烯導(dǎo)電復(fù)合材料中，可以使原本的聚丙烯α晶型變?yōu)棣戮?，大大?高聚丙烯復(fù)合材料的韌性，且具有很高的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。
[0012] 優(yōu)選地，S02.中所述的醋酸鈣水溶液的濃度為0. 1~0. 2 mol/L ;S02.中所述的浸 泡時(shí)間為4h。
[0013] 優(yōu)選地，S03.所述的浸泡時(shí)間為2h， 優(yōu)選地，S04.所述的細(xì)菌纖維素膜BCb在900°C無(wú)氧條件下處理4h。
[0014] 優(yōu)選地，S05.所述的庚二酸的乙醇溶液的濃度為0. 08~0. 4 g/L ;S05.中所述的浸 泡時(shí)間為2h。
[0015] 上述β型聚丙烯導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包含如下步驟： Sl 1.將改性碳化細(xì)菌纖維素納米材料溶于無(wú)水乙醇中，得改性碳化細(xì)菌纖維素納米材 料溶液，備用； 512. 將均聚聚丙烯放入拌機(jī)中，然后加入SlL中配置的溶液，攪拌均勻，待無(wú)水乙醇 揮發(fā)后，得原料； 513. 將S12.制備得到的原料通過(guò)熔融擠出手段進(jìn)行擠出切粒，得到β型聚丙烯導(dǎo)電 復(fù)合材料。
[0016] 有益效果：（1)本發(fā)明β型聚丙烯導(dǎo)電復(fù)合材料使用了一種以細(xì)菌纖維素為原料 制備的新穎的導(dǎo)電填料，該導(dǎo)電填料成本低，克服了現(xiàn)有技術(shù)制備導(dǎo)電復(fù)合材料中使用石 墨烯微片、碳納米管等昂貴的導(dǎo)電填料的缺點(diǎn)，大大降低導(dǎo)電復(fù)合材料的制備成本；（2)本 發(fā)明所述的本發(fā)明β型聚丙烯導(dǎo)電復(fù)合材料，其中的改性碳化細(xì)菌纖維素納米材料能形 成高效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，大大提高導(dǎo)電效率；（3)本發(fā)明改性碳化細(xì)菌纖維素納米材料上由于 負(fù)載有β成核改性劑，制備得到β型聚丙烯導(dǎo)電復(fù)合材料上含有大量的β晶體，使得制 備得到的β型聚丙烯導(dǎo)電復(fù)合材料的抗沖擊強(qiáng)度大大增強(qiáng)，也克服了現(xiàn)有技術(shù)中聚丙烯 材料抗沖擊強(qiáng)度弱的缺點(diǎn)；（4)所述的β型聚丙烯導(dǎo)電復(fù)合材料，隨著改性碳化細(xì)菌纖維 素納米材料的增加，其沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度都增大，克服了現(xiàn)有技術(shù)中導(dǎo)電復(fù)合 材料隨著導(dǎo)電填料的加入而使材料沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度減小的技術(shù)偏見(jiàn)。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 以下結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步解釋本發(fā)明，但實(shí)施例對(duì)本發(fā)明不做任何形式的限 定。
[0018] 以下實(shí)施例中使用的細(xì)菌纖維素和均聚聚丙烯均可從市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)得到；所使用的 均聚聚丙稀的分子量為10W。
[0019] 實(shí)施例1 改性碳化細(xì)菌纖維素納米材料的制備： 51. 將細(xì)菌纖維素（BC)置于蒸餾水中浸泡，然后通過(guò)擠壓，獲得細(xì)菌纖維素膜（BC膜)； 52. 將細(xì)菌纖維素膜（BC膜）放入0.13 mol/L的醋酸鈣水溶液中浸泡4h，得到吸收醋 酸鈣溶液的細(xì)菌纖維素膜BCa ; 53. 將細(xì)菌纖維素膜BCa置于無(wú)水乙醇中浸泡2h，至醋酸鈣析出吸附在細(xì)菌纖維素膜 BCa的表面，得細(xì)菌纖維素膜BCb ; 54. 將細(xì)菌纖維素膜BCb在900°C無(wú)氧條件下處理4h，得CBCb復(fù)合物； 55. 將CBCb復(fù)合物置于濃度為0. 4 g/L庚二酸的乙醇溶液中浸泡2h，加熱揮發(fā)乙醇， 得改性碳化細(xì)菌纖維素納米材料。
[0020] β型聚丙烯導(dǎo)電復(fù)合材料的制備： 將上述IOg改性碳化細(xì)菌纖