一种导电聚丙烯复合材料及其制备方法与流程

本发明属于高分子材料，具体涉及一种导电聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、聚丙稀因其综合性价比高，从而成为应用最为广泛的通用塑料之一，将其进行导电功能化改性后可作为电磁屏蔽及吸波材料在军事、通讯、航空航天等众多领域得到广泛的应用。填充碳系填料和金属纤维粉末是实现导电功能化的主要手段。但碳系填料聚合物基体中往往存在分散困难及导电效率偏低的问题，而金属填料相比碳系填料尽管具优异的导电性能，但由于导电填料的加入，会极大降低材料的机械强度，尤其对材料的韧性、断裂伸长率影响巨大，且因自身高密度和昂贵的价格极大限制了其在聚合物导电功能化中的应用。

2、为了解决该问题，cn101759918a公开了一种导电聚丙烯复合材料，该方法能够提高聚丙烯复合材料的导电性，但是该方法需要先将炭黑以线性低密度聚乙烯作为基体树脂并采用硅烷偶联剂进行表面改性制成炭黑母粒，之后再将该炭黑母粒与剩余原料混合，过程较为复杂。cn 110256768a公开了一种轻质高韧性导电聚丙烯复合材料，利用多巴胺表面改性处理的导电炭黑，对其进行表面修饰，改善导电炭黑的表面活性，从而增强其在聚丙烯基体中的分散效果；但为了达到较好的导电效果，添加量要达到5～20份，添加量还是偏多。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种导电聚丙烯复合材料及其制备方法，解决了现有技术中的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种导电聚丙烯复合材料，包括以下质量份的原料：聚丙烯37～89份、增韧剂0～20份、无机填充物0～40份、相容剂1～6份、改性纳米纤维素纤维4～10份、其它助剂0.5～2份；

4、所述改性纳米纤维素纤维是碳纳米管在偶联剂、交联剂协同作用下对纳米纤维素纤维进行表面修饰而成。

5、进一步地，所述改性纳米纤维素纤维的制备过程为：先将偶联剂、交联剂、碳纳米管、纳米纤维素纤维按质量比(1～5)：(0.1～0.5)：(1～5)：(85.6～97.9)混合均匀后，按质量比2：5置于四氯化碳溶剂中，设置温度80～100℃，搅拌回流加热40～50min，冷却、过滤、水洗并晾干得到。

6、进一步地，所述偶联剂为铝酸酯、钛酸酯、kh550、kh560、kh570中至少一种；所述交联剂为dcp、dtbp、tpb中的至少一种；所述碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的一种。

7、进一步地，所述增韧剂为poe、epdm、hdpe、ldpe、sebs中至少一种。

8、进一步地，所述无机填充物为滑石粉、碳酸钙、硅灰石、硫酸镁晶须、云母中至少一种。

9、进一步地，所述相容剂为pp-g-mah、poe-g-mah、sebs-g-mah中至少一种。

10、进一步地，所述其它助剂为抗氧剂、润滑剂、耐uv剂、颜料中至少一种。

11、一种导电聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

12、s1，将偶联剂、交联剂、碳纳米管、纳米纤维素纤维按质量比(1-5)：(0.1-0.5)：(1-5)：(85.6-97.9)混合均匀后，按质量比2：5置于四氯化碳溶剂中，设置温度80-100℃，搅拌回流加热40-50min，冷却、过滤、水洗并晾干得表面附着碳纳米管的改性纳米纤维素纤维；

13、s2，聚丙烯37～90份、增韧剂0～20份、无机填充物0～40份、相容剂1～6份、改性纳米纤维素纤维4～10份、其它助剂0.5～2份充分共混后加入双螺杆挤出机的主喂料口中，经过熔融挤出、造粒、冷却、烘干，即得。

14、进一步地，所述其他助剂包含抗氧剂、润滑剂、耐uv剂、颜料中至少一种。

15、进一步地，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为300-500r/min，双螺杆挤出机包括一区至十区，其中一区为下料区，二区至十区的温度分别控制为：熔融挤出温度为190～220℃。

16、本发明的有益效果：

17、本发明提供的导电聚丙烯复合材料，利用碳纳米管表面羟基(-oh)与偶联剂的亲水基团进行化学反应形成牢固的化学键，另一端的疏水基团为长链结构，在交联剂的作用下与纳米纤维素纤维进行交联反应，从而使得碳纳米管均匀分布在纳米纤维素纤维表面，具有更好的界面导电效果，并在相容剂的协效作用下，改性纳米纤维素纤维均匀分散在聚丙烯树脂基体中，提高了碳纳米管与的分散性，且纤维之间的纵横交错从而形成完整的导电网络，从而达到在碳纳米管添加量很少的条件下具备优异的导电功能，另外在纳米纤维素纤维的增强作用下，使得所制备的导电聚丙烯复合材料具有更优异的机械力学性能。

技术特征：

1.一种导电聚丙烯复合材料，其特征在于，包括以下质量份的原料：聚丙烯37～89份、增韧剂0～20份、无机填充物0～40份、相容剂1～6份、改性纳米纤维素纤维4～10份、其它助剂0.5～2份；

2.根据权利要求1所述的一种导电聚丙烯复合材料，其特征在于，所述改性纳米纤维素纤维的制备过程为：先将偶联剂、交联剂、碳纳米管、纳米纤维素纤维按质量比(1～5)：(0.1～0.5)：(1～5)：(85.6～97.9)混合均匀后，按质量比2：5置于四氯化碳溶剂中，设置温度80～100℃，搅拌回流加热40～50min，冷却、过滤、水洗并晾干得到。

3.根据权利要求1或2所述的一种导电聚丙烯复合材料，其特征在于，所述偶联剂为铝酸酯、钛酸酯、kh550、kh560、kh570中至少一种；所述交联剂为dcp、dtbp、tpb中的至少一种；所述碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种导电聚丙烯复合材料，其特征在于，所述增韧剂为poe、epdm、hdpe、ldpe、sebs中至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种导电聚丙烯复合材料，其特征在于，所述无机填充物为滑石粉、碳酸钙、硅灰石、硫酸镁晶须、云母中至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种导电聚丙烯复合材料，其特征在于，所述相容剂为pp-g-mah、poe-g-mah、sebs-g-mah中至少一种。

7.根据权利要求1所述的一种导电聚丙烯复合材料，其特征在于，所述其它助剂为抗氧剂、润滑剂、耐uv剂、颜料中至少一种。

8.一种导电聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种导电聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述其他助剂包含抗氧剂、润滑剂、耐uv剂、颜料中至少一种。

10.根据权利要求8所述的一种导电聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为300-500r/min，双螺杆挤出机包括一区至十区，其中一区为下料区，二区至十区的温度分别控制为：熔融挤出温度为190～220℃。

技术总结
本发明公开一种导电聚丙烯复合材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域；导电聚丙烯复合材料包括以下质量份的原料：聚丙烯37～90份、增韧剂0～20份、无机填充物0～40份、相容剂1～6份、改性纳米纤维素纤维4～10份、其它助剂0.5～2份；改性纳米纤维素纤维是碳纳米管在偶联剂、交联剂协同作用下对纳米纤维素纤维进行表面修饰而成；使得碳纳米管均匀分布在纳米纤维素纤维表面，具有更好的界面导电效果，并在相容剂的协效作用下，改性纳米纤维素纤维均匀分散在聚丙烯树脂基体中，提高了碳纳米管与的分散性，且纤维之间的纵横交错从而形成完整的导电网络，从而达到在碳纳米管添加量很少的条件下具备优异的导电功能，并使导电聚丙烯复合材料具有更优异的机械力学性能。

技术研发人员：李飞,闫溥
受保护的技术使用者：会通新材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17