[发明专利]一种振动注塑装置制备导电性增强的聚合物/碳纳米管复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种振动注塑装置制备导电性增强的聚合物/碳纳米管复合材料的方法，属于聚合物材料成型加工领域。 

背景技术

碳纳米管是由碳原子组成，每个碳原子与三个相邻的碳原子结合形成六角蜂巢晶格。由于它们具有卓越的电、热和机械特性，碳纳米管应用于场致发射装置、电化学和能量存储、微机电学系统、有机和无机复合材料等多种工业领域中。碳纳米管可以通过激光消融、电弧放电、电化学沉积(VCD)、碳氢化合物的高温分解等技术合成。合成的碳纳米管可以与聚合物结合生成导电复合材料，该导电复合材料既有高分子材料的特性，又可以在较大范围内调节材料的电学、力学等性能，广泛用于分散静电、阻隔电磁波等。但是此类材料的最大缺陷就是机械强度随导电填料含量的增加急剧下降，流动性变差；含量降低时，产品的成品率较低，加工方法对成品率的影响极大。降低导电填料的含量，提高导电性能，是该类复合材料的最终目的。 

众所周知，大多数聚合物(如聚乙烯、聚丙烯等)均有优良的绝缘性能。当加入导电填料(如碳纳米管、碳纤维、炭黑等)，尤其是当导电填料的浓度超过某一临界值(逾渗阀值)以后，其电阻率显著下降，形成导电或者半导电复合材料。通常对于聚合物/碳纳米管复合材料的制备在于使用如机械混合、熔融共混、溶剂共混、原位聚合及其组合的方法实现聚合物中均匀的碳纳米管分散，但是，碳管纳米的分布很均匀，易发生团聚，并且分散性受混合设备的影响较大，共混物的逾渗阀值高，机械性能降低严重。随着制备技术的发展，在复合材料的制备过成中，通过外场的影响，来调控或影响碳纳米管的运动和取向，形成动力学逾渗导电网络，是降低复合材料逾渗阀值的一种有效的方法。目前能行之有效地调控碳纳米管运动，从而形成动力学逾渗的有电场和磁场，C.A.Martin(C.A.Martin，J.K.W.Sandler，A.H.Windle，M.-K.Schwarz.Electric field-induced alignedmulti-wall carbon nanotube networks in epoxy composites.Polymer 200546(3)pp.877-886)等研究了环氧树脂/MWCNT复合材料固化时施加交流和直流电场对复合材料导电 性的影响，研究发现碳纳米管在电场的诱导下形成了取向的网络结构，交流电场诱导能形成分布更均匀、支化更多的网络结构；Tohru Kimura(Tohru Kimura，Hiroki Ago，PolymerComposites of Carbon Nanotubes Aligned by a Magnetic Field.Advanced Materials2002 14(9)pp.1380-1383)等研究了磁场对聚酯/MWCNT导电复合材料电导率的影响，研究发现，复合材料的电导率呈各向异性，平行于磁场方向的电导率比垂直于磁场方向的电导率高一个数量级。但是这两种加工效率低、成本高、设备复杂、不易操作。