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Abstract

本发明提供了一种高导电率、高机械强度复合材料，由以下质量份的原料组成：基体36～58份，导电填料52～66份，交联剂0.5～1.2份，分散剂0.5～2份、抑制剂0.5‑1.5份；本发明的配方设计中采用碳纤维和碳纳米管的复合添加法，以达到更大的机械性能和更好的导电性能；在复合材料体系上加入交联剂，大大提高材料强度；本发明所制得的导电复合材料同时具有较高的导电性能及机械性能，其电导率达到0.0008～0.0010Ω·cm，拉伸强度6～6.5Mpa。

Description

一种高导电率、高机械强度复合材料
技术领域
本发明涉及一种高电导率、高机械强度复合材料，属于材料化学领域。
背景技术
导电复合材料作为复合导电高分子材料中的一种，是以高分子复合材料为基体添加导电填料制备而成，既保留了基体的弹性，又具有填料的导电性能。由于导电复合材料可以根据使用需求调节材料的力学和电学性能，因而近年来得到迅速发展，广泛应用于航空、航天、机械、医学、电子、电器等领域。导电复合材料更是随着电子行业的发展，广泛应用于电器开关、电子接点、压力传感器、燃烧电线芯材和电磁屏蔽材料等，成为目前高科技产品基础材料中重要组成部分。
随着现代科学技术的发展，电磁波辐射对环境的影响日益增大。在机场，飞机航班因电磁波干扰无法起飞而误点；在医院，移动电话常会干扰各种电子诊疗仪器的正常工作。据欧洲电子产品市场调查统计，抗电磁干扰材料是电子产品市场中发展最快的一部分，广泛应用于电子与通讯设备。但是，中国国内还没有相对成熟的导电复合材料产品，主要应用在抗静电材料领域，且依然存在电阻偏高，电气稳定性低和机械性能差等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高导电、高机械强度复合材料，所要解决的主要问题是进一步提高材料的机械强度，改善材料与金属导电粉末、碳纤维的界面相容性、抗沉降性，并使材料在具有较好机械性能的前提下，具有良好的导电性能。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：一种高导电率、高机械强度复合材料，由以下质量份的原料组成：基体36～58份，导电填料52～66份，交联剂0.5～1.2份，分散剂0.5～2份、抑制剂0.5-1.5份；
进一步，所述基体为液体有机硅橡胶弹性体(道康宁LSR)、聚醚型聚氨酯弹性体、聚酯型聚氨酯弹性体按质量比1∶1∶1的混合物。
采用此基体的材料复合导电粉体后，材料有很好的韧性的同时又有很好的机械强度，能够满足使用的需要，且材料固化速度快，就缩短了使用周期，产量更高，劳动成本更低。
进一步，所述导电填料包括：碳纤维、碳纳米管、镀银铜粒子、镀银镍粒子中的任意两种或多种的混合物；碳纤维由3mm、6mm、9mm三种不同长度按质量比3∶2∶1混合，碳纳米管和碳纤维按质量比1∶1混合，镀银铜粒子和镀银镍粒子按质量比1∶1混合；所述导电粉体的粒径范围为5～10μm。
进一步，所述抑制剂为甲基-乙烯基(硅氧烷与聚硅氧烷)、单乙烯基封端的二甲基中的一种。
进一步，所述交联剂为沙多玛saret，sr516，517，519，三官能团氮丙啶交联剂，封闭型异氰酸酯类交联剂中的任意一种。
进一步，所述分散剂为硬脂酸钡、硬脂酸镁或BYK-W980、BYK-W965中的任意一种化合物。
分散剂BYK-W980、BYK-W965为双功能分子，具有与树脂相容的基团和亲填料基团，能很好的与复合材料的基体树脂相容，并降低相互作用力，产生某种架桥作用，既能降低材料的粘度又能提高抗沉降性能。
一种高导电率、高机械强度复合材料的制备方法，包括以下步骤：将液体有机硅橡胶弹性体、聚醚型聚氨酯弹性体、聚酯型聚氨酯弹性体按质量比1∶1∶1在双辊密炼机上混炼20～30min，温度为100～125℃；保持温度，将交联剂、导电填料、分散剂、抑制剂加入双辊密炼机中继续混炼10～30min后，降温通过单螺杆挤出机挤出造粒，即得到所述的导电复合材料。
与现有技术相比，本发明的配方设计中采用碳纤维和碳纳米管的复合添加法，以达到更大的机械性能和更好的导电性能；在复合材料体系上加入交联剂，大大提高材料强度；本发明所制得的导电复合材料同时具有较高的导电性能及机械性能，其电导率达到0.0008～0.0010Ω·cm，拉伸强度6～6.5Mpa。
具体实施方式
以下结合实例对本发明进行详细描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
按质量份计，将40份基体在双辊密炼机上混炼20min，温度为100℃；保持温度，将0.8份交联剂沙多玛sr516、60份导电填料碳纳米管和碳纤维(质量比1∶1)、1份分散剂BYK-W980、1份抑制剂甲基-乙烯基(硅氧烷与聚硅氧烷)加入双辊密炼机中继续混炼20min后，降温通过单螺杆挤出机挤出造粒，即得到所述的导电复合材料。
实施例2
按质量份计，将45份基体在双辊密炼机上混炼30min，温度为125℃；保持温度，将0.6份交联剂沙多玛sr517、66份导电填料碳纳米管和碳纤维(质量比1∶1)、2份分散剂BYK-W965、0.5份抑制剂单乙烯基封端的二甲基加入双辊密炼机中继续混炼30min后，降温通过单螺杆挤出机挤出造粒，即得到所述的导电复合材料。
实施例3
按质量份计，将50份基体在双辊密炼机上混炼25min，温度为110℃；保持温度，将1.2份交联剂三官能团氮丙啶交联剂、52份导电填料镀银铜粒子和镀银镍粒子(质量比1∶1)、0.5份分散剂硬脂酸钡、1.5抑制剂单乙烯基封端的二甲基加入双辊密炼机中继续混炼30min后，降温通过单螺杆挤出机挤出造粒，即得到所述的导电复合材料。
实施例4
按质量份计，将58份基体在双辊密炼机上混炼30min，温度为120℃；保持温度，将0.5份交联剂封闭型异氰酸酯类交联剂、60份导电填料碳纳米管和碳纤维(质量比1∶1)、1份分散剂BYK-W980、1份抑制剂甲基-乙烯基(硅氧烷与聚硅氧烷)加入双辊密炼机中继续混炼20min后，降温通过单螺杆挤出机挤出造粒，即得到所述的导电复合材料。
为验证本发明的产品性能，做以下测试：
(一)电阻率测试
将实施例1～4制得的导电复合材料，通过在150℃模压15分钟制得厚2mm，30mm×10mm的矩形片，测得电阻后，并计算出其电阻率，结果如表1所示，制得的导电复合材料具有良好的导电性。
(二)拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度测试
将实施1～4制得的导电复合材料按GB/T 528-1998和GB/T 529-1999测试其拉伸强度，断裂伸长率及撕裂强度，结果(见表1)，表明实施例制备的导电复合材料具有良好的力学性能。
表1实施例1-4导电复合材料测试试验结果
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高导电、高机械强度导电复合材料，其特征在于，由以下质量份的原料组成：基体36～58份，导电填料52～66份，交联剂0.5～1.2份，分散剂0.5～2份、抑制剂0.5-1.5份；
所述基体为液体有机硅橡胶弹性体-道康宁LSR、聚醚型聚氨酯弹性体、聚酯型聚氨酯弹性体按质量比1∶1∶1的混合物；
所述导电填料为碳纳米管和碳纤维按质量比1∶1混合，碳纤维由3mm、6mm、9mm三种不同长度按质量比3∶2∶1混合，镀银铜粒子和镀银镍粒子按质量比1∶1混合；所述导电粉体的粒径范围为5～10μm。
2.根据权利要求1所述的导电复合材料，其特征在于，所述抑制剂为甲基-乙烯基(硅氧烷与聚硅氧烷)、单乙烯基封端的二甲基中的一种。
3.根据权利要求1所述的导电复合材料，其特征在于，进一步，所述交联剂为沙多玛saret，sr516，517，519，三官能团氮丙啶交联剂，封闭型异氰酸酯类交联剂中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的导电复合材料，其特征在于，所述分散剂为硬脂酸钡、硬脂酸镁或BYK-W980、BYK-W965中的任意一种化合物。
5.根据权利要求1所述的导电复合材料，其特征在于，制备方法，包括以下步骤：将液体有机硅橡胶弹性体、聚醚型聚氨酯弹性体、聚酯型聚氨酯弹性体按质量比1∶1∶1在双辊密炼机上混炼20～30min，温度为100～125℃；保持温度，将交联剂、导电填料、分散剂、抑制剂加入双辊密炼机中继续混炼10～30min后，降温通过单螺杆挤出机挤出造粒，即得到所述的导电复合材料。
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