[发明专利]一种导电TPV弹性材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种导电TPV弹性材料及其制备方法，属于复合材料制备技术领域。该导电TPV弹性材料按重量份数计，包括30～50份EPDM、15～30份PP、20～40份极性树脂和0.5～1.5份碳气凝胶，所述碳气凝胶是将碳纳米管分散液和纳米纤维素分散液混合，冷冻干燥，碳化后粉碎得到的。所述导电TPV弹性材料制备方法包括以下步骤：将EPDM、PP和极性树脂熔融共混，之后加入碳气凝胶混炼均匀得到混炼胶，将所述混炼胶预热后升压，保温保压即可。本发明利用低密度、轻质的碳气凝胶作为导电填充剂，碳纳米管用量少，可以保证建立起连续导电通路，使TPV弹性材料具有良好的导电性能。

技术领域

本发明涉及一种导电TPV弹性材料及其制备方法，属于复合材料制备技术领域。

背景技术

热塑性弹性体(TPV)是一类同时具有塑料特性与橡胶特性的多相高分子复合材料，其在常温下展现出橡胶的高弹特点，在高温条件下则可以塑化成型。TPV是橡胶相与塑料相在特定温度条件下熔融共混得到的，在硫化剂的作用下橡胶相发生硫化反应，同时橡胶相在高温、高剪切力的作用下，细化为微米级的硫化胶颗粒分散在塑料相中，形成以塑料相为连续相，橡胶相为分散相的“海-岛”结构共混体系。

TPV与传统的橡胶材料或塑料材料相比，在综合性能方面具有明显优势：(1)同时具有热塑性塑料便于加工的特性和橡胶的高弹性；(2)加工性能优异，不需要专门的硫化工艺，可直接通过注塑、挤出等热塑性塑料成型方法加工，从原料到成品的加工过程简单，很大程度减少了生产成本；(3)其应用温度在-60℃至150℃，软硬度在25A至54D，可以在较宽的温度范围以及硬度要求范围内使用；(4)材料绿色环保，可以反复回收利用，反复使用六次其性能均未出现明显下降。因此，TPV被广泛应用于汽车工业、电子工业、建筑工业等领域，尤其是具有导电性能的TPV弹性材料，在汽车内饰件、日用化工和电子工业等领域有广泛的用途。

在TPV弹性体中添加导电填料，使其分布在聚烯烃的连续相中形成导电网络，是制备导电TPV弹性体的通常做法。炭黑是提高TPV导电性能的通常使用的填料，且其具有一定的补强作用，但导电炭黑具有明显的“逾渗机理”，只有当其添加量超过临界值时才可形成导电网络，往往添加量很大，而大量填料的添加又会影响材料的加工性能。

随着对制品性能和功能等要求的提高，以碳纳米管、石墨烯等碳纳米粒子改性动态硫化型热塑性弹性体的方法得到广泛关注，碳纳米管因其独特的原子结构而具有优异的电学、热学及力学性能，因而可以在添加少量的情况下就可以大幅提高聚合物基体的物理性能，同时能够使材料保持较好的加工性能。如上海金发科技发展有限公司的阳范文等人利用碳纳米管作为改性剂，添加量在2％时表面电阻可降低到10⁶，添加5％时，表面电阻降低到10²，效果高于普通导电炭黑(CN201010596223.0)。海南大学李超群等人将碳纳米管、石墨烯母料、热还原氧化石墨烯多种碳纳米粒子加入TPV提高材料的导电性能(CN201710369695.4)，由电阻测量仪测量样条得到使用碳纳米管母料和石墨烯母料时，碳纳米管含量为1wt％且石墨烯含量为1.5wt％的复合体系导电率为2.9×10^-3S/m，碳纳米管含量为0.75wt％且石墨烯含量为2.25wt％的复合体系导电率为2.6×10^-3S/m。

由此可见，碳纳米管仍需要维持较高的添加量才可获得高导电性。然而碳纳米管和聚烯烃的低相容性会在材料内部形成界面，界面的存在势必影响材料的力学性能。因此，如何改善碳纳米材料的添加方式，提高其与聚合物基体的相容性，同时在较低添加量时即可获得连续导电网络，获得理想的导电效果是目前亟需解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种碳纳米管用量少、易于构建导电网络、提高电学性能的导电TPV弹性材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：