[发明专利]一种低渗流阈值的导电高分子复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种低渗流阈值的导电高分子复合材料的制备方法，包括以下步骤：将液态金属及其他金属混合，加热，使液态金属及其他金属融化形成熔体；将所述熔体冷却进行重结晶，获得结晶性导电填料；将所述结晶性导电填料与高分子基体混合，经加工成型，获得所述导电高分子复合材料。本发明中所述的结晶性导电填料中液态金属成份被超快氧化，提高了结晶性导电填料和高分子的界面相容性，从而显著地降低了该导电高分子的渗流阈值。根据填料含量，实现了导电高分子电阻率从1×10supgt;5/supgt;Ω·cm到1×10supgt;‑7/supgt;Ω·cm的变化。

技术领域

本发明涉及一种导电高分子复合材料的制备方法，尤其涉及一种低渗流阈值的导电高分子复合材料制备方法。

背景技术

导电高分子复合材料是通过将导电填料和高分子共混复合得到的一种导电率在10^-4S/m以上的高分子材料。根据渗流阈值理论，在复合型导电高分子中，导电填料需要一定的填充量才能在高分子基底中互相接触，形成导电网络，从而实现从绝缘体到导体的转变。

目前主要使用的导电填料有碳系填料和金属填料两类。碳系填料本身的导电性较低，因此碳系导电高分子的导电率较差(＜10²S/m)，无法满足现代技术领域内的高端应用。金属具有天然的高导电性(10⁶～10⁸S/m)。然而，金属球粉的比表面积小，难以在高分子基体里面互相接触形成导电网络。为此，研究人员制备了具有针状、片状等微观结构的金属填料(如银纳米线、片状银等)来提高填料的长径比，增大填料在高分子基体里面互相接触的概率。然而，传统的具有针状、片状等微观结构的金属填料有较大缺点：(1)填料难以制备：例如，银纳米线的制备需要用光刻法、多元醇法、水热法等方法。(2)难以大规模制备，造成填料的成本高。(3)金属填料在高分子中难以分散，容易团聚：金属作为无机材料和有机高分子材料之间界面差异巨大，金属和高分子之间的相容性很差。(4)由于难以分散，导致金属填充的导电高分子的渗流阈值较高(体积分数＞40％)，极大地损害了导电高分子的力学和加工性。

因此，寻找一种简便的方法来制备分散性好的金属导电填料，进而制备渗流阈值低的导电高分子复合材料，对于降低导电高分子复合材料的成本，提高力学和加工性能就显得尤为重要。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种低渗流阈值的导电高分子复合材料的制备方法。

技术方案：本发明的低渗流阈值的导电高分子复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将液态金属及其他金属混合，将液态金属及其他金属混合，加热，使液态金属及其他金属融化形成熔体；

(2)将所述熔体冷却进行重结晶，获得结晶性导电填料；

(3)将所述结晶性导电填料与高分子基体混合，经加工成型，获得所述导电高分子复合材料。

其中，步骤(1)中，所述加热的温度只要能使液态金属及其他金属同时处于熔融态，混合后能形成熔体即可；优选加热的温度为30～1000℃。

其中，所述导电高分子复合材料的渗流阈值为体积分数5％～30％。

其中，步骤(1)中，所述液态金属及其他金属的体积份数比为5～95：0～70；其中，不包括端点值。

其中，步骤(1)中，所述液态金属镓、锌、铋、铟、锡、铝中的至少一种单质，或者两种及以上元素的合金。