[发明专利]高导电聚苯硫醚复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种高导电聚苯硫醚复合材料及其制备方法。

背景技术

PPS是一种综合性能优异的热塑性特种工程塑料，其突出特点是耐高温、耐腐蚀、耐辐射、不燃、机械性能和电性能优异。主要用于汽车制造、电子电器、机械行业、化工仪器仪表和航天工业等。但是PPS和其他塑料一样，与金属的主要区别在于它的绝缘性及介电性能，这限制了它不能在某些领域代替金属。随着工业生产和科学技术的发展，一些对材料导电性能要求较高的领域如电器工程、电磁屏蔽、电子信息等领域，对导电材料提出了更高的要求，希望材料具有优良的综合性能。

目前，制备导电材料常用的手段分别为机械复合、化学掺杂和离子注入等，而最常用是机械复合的工艺方法。机械复合导电材料是指将导电剂以机械共混的方式填充到塑料中形成的导电体。目前主要研究和应用的导电剂有碳系包括碳黑、石墨和碳纤维；金属包括铁、铜、银等金属氧化物的粉末、薄片、纤维、晶须、纳米材料等。碳纳米管(CNTs)是一种新型的材料，由石墨中一层或多层碳原子卷曲而成的管状纤维，具有优异的力学、电学、光学等性能。CNTs本身具有独特的高电导率(1000～2000S/cm)，能够通过大的电流密度(106A/cm²)，同时又拥有较大的长径比，与聚合物复合可极大地改善聚合物复合材料的导电性能，因而很适合作导电填料。碳纳米管相对于其他导电填料，用量很少就能形成导电网链，且其密度很小，不容易因重力的作用而聚沉。为改善和提高碳纳米管的相容性和分散性，需对碳纳米管进行化学修饰，使其在端头部位带上羟基或羧基，从而使碳纳米管表面活化。现有的关于CNTs填充聚合物的研究主要局限于制备方法，如溶液法、原位聚合方法、熔融共混法等，用其制备高导电塑料的报道尚不多见。

国内有部分专利报道了高导电塑料的制备和应用，如专利CN1528817A报道了一种聚烯烃/碳黑PTC导电复合材料及其制备方法、专利CN1990535A介绍了一种综合性能优异的导电聚丙烯材料的制备方法、专利CN1583867公开了一种抗静电和导电聚丙烯共混物的制备方法，但是基于聚烯烃的本身性能，无法作为结构性材料来使用，同时导电碳黑的添加量过多，影响了复合材料的性能；此外，还有利用工程塑料为基体制备导电塑料，如专利CN1906249详细地描述了聚酰胺和聚苯醚熔融捏合制备导电塑料的方法，但是上述处理的方法具有工序复杂、导电塑料本身不阻燃、热变形温度不够理想等缺点，从而限制了此类导电工程塑料在高热、高湿、高强度等苛刻条件下的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的导电塑料在导电填料的选择和组成上的明显不足和缺点，提出一种具有由导电纤维和导电粉末包括碳纳米管构成的三维网络状排列结构的热塑性导电塑料，具有生产过程简单、导电纤维分散均匀、导电可控、可塑性强、可反复循环使用的特点。

本发明要解决的另一个技术问题在于，针对现有技术中的导电塑料在基体树脂的选择和加工工艺上的明显不足和缺点，提出选择聚苯硫醚这种特种工程塑料作为基体树脂，使得制得的材料具有突出的导电性和优异的物理机械性能，满足了此类导电工程塑料可作为结构性材料在高热、高湿、高强度等苛刻条件下的应用。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高导电聚苯硫醚复合材料，其组成按重量配比为(％)：聚苯硫醚40～70％，导电纤维5～30％，导电粉末5～30％，其他助剂0～5％，其中所述的导电填料在PPS中分散均匀、搭接点多、导电性强，材料的力学性能优越。同时，所述的高导电PPS复合材料满足反复注塑、挤塑或模压等塑料成型工艺的要求，所述加工工艺简单，满足工业化大生产的要求。

所述聚苯硫醚为第二代高分子量线性树脂，分子量大于50000。

所述的导电纤维为碳纤维、镀镍碳纤维、镀铜碳纤维中的一种或几种复合。

所述的导电纤维的直径为10～200μm，长径比为20～10000；所述的导电纤维包括长纤维或短切纤维，其中长纤维的长度为10～150mm，短切纤维的长度为1～10mm，；当导电纤维包括长纤维和短纤维时，所述长纤维与短纤维的混合体积比为5∶1～8∶1。

所述的导电粉末为超导石墨、超导碳黑、碳纳米管中的两种或几种复合。