[发明专利]一种导电复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导电复合材料及其制备方法，具体涉及一种以铝掺杂氧化锌纳米粉体为导电填料，可溶性绝缘聚合物为基体的导电复合材料及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的飞速发展和社会的不断进步，种类齐全的电子产品日益普及；功能各异的高分子材料不断被开发利用。然而，作为高科技产品的副产物，静电放电及电磁波辐射这些隐患也随之而来，给产品质量及人们的健康都造成了不同程度的损害。在信息产业方面，电磁干扰和电磁信息泄漏严重影响到网络系统安全和网络信息安全；与日常生活最为密切的产品如手机、电脑、彩电、微波炉等作为电磁辐射源，作用于人体产生一系列生物效应，对人体健康构成了极大的威胁，而且电子产品产生的静电荷，被人体吸收并积累起来后，经常发生静电放电现象。因此，如何使电子产品、高分子材料等拥有抗静电及电磁波屏蔽功能就显得十分迫切了，为解决这些问题，目前采取的有效措施就是开发并利用导电材料，在导电材料中导电聚合物材料因其质轻、易成型、使用方便受到了人们的普遍青睐。

根据组成及导电机理，导电聚合物材料包括本征型和掺合型两种。本征型导电高聚物材料，大多数在空气中不稳定，应用技术难度较高，价格昂贵，目前大多处在实验阶段或者只在尖端科技领域获得初步应用。掺合型导电聚合物材料是以绝缘聚合物为基体，掺入导电微粒，根据隧道效应，当两个导电微粒之间的非导电层很薄大约10nm时，在电场作用下，电子越过很低的势垒流动而使材料具有导电性能，因为隧道效应只有在导电粒子非常接近时才能产生效果，所以只有导电粒子有足够的填充量时，才能拥有良好的导电效果。

导电微粒的含量对掺合型导电聚合物的导电性能起决定性作用，导电性能随导电微粒含量的增加而增大，但导电聚合物的物理力学性能则会有所下降。当导电填料的体积分数小于临界值时，掺合型导电聚合物的电阻率接近于基体的电阻率，且电阻率随填料含量的增加变化不大；当导电填料的体积分数等于临界值时，其电阻率发生突变性下降；当导电填料的体积分数大于临界值时，其电阻率基本上不随导电填料含量的变化而变化。F.Bueche于1972年提出掺合型导电聚合物导电无限网链理论，认为在含有导电微粒的高聚物体系中，当导电微粒的浓度达到一定临界值后，体系中的导电微粒便会形成一种导电无限网链，就如同桥的作用，使载流子从高聚物的一端经过桥到达另一端，从而使绝缘体变成半导体或导体。因此，加入的导电微粒的含量要严格控制在一定范围之内，才能获得导电性能和物理力学性能优良的导电复合材料。

掺合型导电聚合物材料一度引起了人们的研究热潮，美国专利No.5,098,771中以热塑性树脂或热固性树脂为基体，加入0.5-10重量％的碳纳米管制备导电复合材料，但是碳纳米管聚集力强，透明的树脂经掺合后变成了黑色，大大的限制了其应用领域。美国专利No.5,853,877中，为解决聚集的问题对碳纳米管的表面进行了处理，但是，需用到强酸，增加了表面处理的难度。

中国专利CN03148739.4中介绍了一种新型碳纳米微粒制备方法及含有这种碳纳米微粒的透明导电聚合物复合材料，所述碳纳米微粒具有1-50nm的平均直径，由于粒径低于最短可见光波长的1/2，作为基体的透明树脂能保持透明性。另外，中国专利CN200480029603.6介绍了一种厚度为300-750nm，模糊率(haze ratio)为15％以上的透明导电膜。但是由于上述两种方法制造工艺比较复杂且成本较高而制约了其规模化生产。

在所有的导电复合材料中，浅色导电复合材料是目前国内外研究的重点领域，日本专利8-102227中介绍了一种导电膜，以含锡的氧化铟为导电细粉，用粘度为25cps或更低的含有聚合粘合剂的溶液浸渍基材，然后干燥或固化涂膜。然而，氧化铟的价格昂贵，且含锡的氧化铟为导电细粉呈现特有得蓝黑色，无法大规模、宽领域的使用。

因此，导电复合材料的研究方向是如何制备工艺简单、环境友好、价格低廉、易于染色、功能多样化的高电导率复合材料。

发明内容

本发明目的是提供一种导电复合材料及其制备方法。

其是一种以高电导率的铝掺杂氧化锌纳米粉体为导电填料，绝缘聚合物为基体的复合材料；

所述的高电导率的铝掺杂氧化锌纳米粉体是一种白略显灰色，体积电阻率为10¹-10³Ω·cm的纳米粉体；高电导率的铝掺杂氧化锌纳米粉体：绝缘聚合物体积配比为1∶9-7∶3；