[发明专利]一种环氧基离子液体/多壁碳纳米管/聚合物复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种环氧基离子液体/多壁碳纳米管/聚合物复合材料及其制备方法，属于高分子材料领域。该复合材料是将环氧基离子液体、多壁碳纳米管和聚合物进行共混后得到的；所述的聚合物为聚酯类聚合物。本发明还提供一种环氧基离子液体/多壁碳纳米管/聚合物复合材料的制备方法。本发明由于采用环氧基离子液体和多壁碳纳米管复配对聚合物进行改性，既具备离子液体导电复合材料的高电化学活性与稳定性，以及碳纳米管导电复合材料的强导电性，同时在复合材料内部离子液体能够有效地阻止碳纳米管团聚，又兼顾离子液和碳纳米管彼此间的协同作用，不仅有效的大幅度减少碳纳米管填料量，达到理想的导电性，同时还能降低成本，改进材料加工性能。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种环氧基离子液体/多壁碳纳米管/聚合物复合材料及其制备方法。

背景技术

由于高分子材料具有优良性能受到越来越多的关注，获得了快速的发展和广泛的应用。导电高分子材料主要分为复合型和结构型两大类，其中复合型导电高分子材料已被大量的应用于电子、化工、能源、宇航等领域，被公认为最具发展前景的导电高分子材料之一。对于复合型导电高分子材料，为了使导电填料在基体中构成完善的导电网络结构，导电性填料需要达到一定的添加浓度才能发挥作用，当导电性填料的添加量超过逾渗阈值，材料会表现出优异的电学性能。

聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)是一种结晶型线形饱和聚酯树脂。PBT在工业中具有无可替代的优越性，已成为继聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)和改性聚苯醚(MPPO)之后的第五大通用工程塑料，并在许多领域获得了广泛应用，如在电子电气方面、在汽车工业方面、在工业配件方面等领域。近年来，PBT全球市场需求量已达35万～40万吨/年，年均增长速度高达6％～8％。PBT以其较高的机械强度、耐热性能及加工性能而受广泛关注，但PBT在使用过程中容易产生静电效应，存在安全隐患。为了提高其抗静电性能，在PBT中加入一定的导电剂如石墨、炭黑、碳纳米管等，改善其导电性能，会进一步扩大其应用范围。

碳纳米管(CNTs)自1991年首次发现以来，以其独特的纳米结构、优秀的力学、电学、热学等性能受到了广泛的关注。关于在聚合物中引入CNTs来提高复合材料各项性能的研究也成为重要的研究方向。一般情况下，碳纳米管比表面积大，表面自由能高，会导致与聚合物复合过程中分散性差，极容易团聚。由于碳纳米管的惰性表面与聚合物基体界面结合能力差，导致碳纳米管自身的优异性能无法发挥。目前国内外专家对此问题进行大量的研究，主要通过对功能化共价键、对聚合物进行包裹等方法，提高碳纳米管与聚合物基体间的界面结合能力。一般来说，材料的力学性能和加工性能会随着导电剂的加入量发生变化。作为导电剂随着碳纳米管添加量的增加，材料的力学性能和加工性能会大幅度下降丧失使用价值，失去实用意义，因此应当有效的控制碳纳米管的使用量。

一般情况下,填充碳纳米管导电复合材料的渗滤阈值都在1.5％-3.0％左右，但当在体系中添加了环氧基离子液后，会有效的降低碳纳米管填充量(降低约40％左右)。由于碳纳米管的填充会影响材料的相关性能,如增加了复合体系的熔融粘度,使加工性能变差,因此,如何减少导电组分的填充量是改善复合型导电高分子材料的问题所在。由此，发明一种降低导电组分含量的改性方法一定有广阔的应用领域和研究价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种环氧基离子液体/多壁碳纳米管/聚合物复合材料及其制备方法，该复合材料中导电组分的加入量少，相对于单纯的聚合物和碳纳米管复配降低了大约40％，且复合材料具有优异的导电性能。

本发明首先提供一种环氧基离子液体/多壁碳纳米管/聚合物复合材料，该复合材料是将环氧基离子液体、多壁碳纳米管和聚合物进行共混后得到的；

所述的聚合物为聚酯类聚合物。

优选的是，所述的环氧基离子液体的制备方法，包括：