金属颗粒改性炭黑制备导电高分子复合材料的方法

摘要

本发明公开了金属颗粒改性炭黑制备导电高分子复合材料的方法，其步骤如下：1)将炭黑加入到金离子浓度为150ppm－250ppm的H(AuCl

说明书

技术领域

本发明涉及制备导电高分子复合材料的方法，尤其是采用金属颗粒改性炭黑制备导电高分子复合材料的方法。

背景技术

将炭黑、碳纤维或者金属粒子与某些高分子基体共混可以得到具有电阻正温度系数(PTC)效应的导电高分子复合材料，复合材料的电阻随温度升高而增大，在高分子基体的熔点附近电阻呈现数量级的突增，继续升温，过了高分子基体的熔点，电阻又开始下降。复合材料最高电阻与室温电阻的比通常称为PTC强度。提高PTC强度对于高分子PTC材料的应用显得尤为重要。提高PTC强度主要采用降低复合材料室温电阻的办法，可以增加导电填料的含量，但是这种方法除了会给加工造成困难以外，还会降低峰值位置的电阻，不能有效提高PTC强度。采用导电性好的金属颗粒可以降低室温电阻，但是一般的金属颗粒易氧化从而影响复合材料的导电性。采用化学稳定性好的金或铂颗粒则将增加产品的成本。

发明内容

本发明的目的是提供金属颗粒改性炭黑制备导电高分子复合材料的方法，以实现低成本增加导电粒子的导电性，提高材料的PTC强度。

本发明的金属颗粒改性炭黑制备导电高分子复合材料的方法，其步骤如下：

1)将炭黑加入到金离子浓度为150ppm-250ppm的H(AuCl₄)溶液中，搅拌，用滤纸滤出炭黑并用水冲洗，干燥，得到表面吸咐有金离子的炭黑；

2)将表面吸咐有金离子的炭黑放到NaBH₄溶液中，磁力搅拌后过滤，过滤物用水冲洗，干燥，得到表面吸附了金粒子的炭黑；

3)将表面吸附了金粒子的炭黑与高密度聚乙烯按重量比炭黑∶高密度聚乙烯＝1∶1.8-3.1均匀混合，投入密炼机内，在160-180℃温度下混炼12-18分钟，得导电高分子复合材料。

本发明的有益效果在于：本发明通过用金属粒子对炭黑表面改性的方法，有效地增加了炭黑的导电性，从而实现了低成本提高导电高分子复合材料的PTC强度，促进PTC材料的开发应用。

具体实施方式

实施例1

取5克炭黑加入到金离子浓度为150ppm的H(AuCl₄)溶液中，机械搅拌1个小时，用滤纸滤出炭黑，将滤出的炭黑用水冲洗，110℃下干燥24小时，这样就将金离子吸附到了炭黑的表面。将表面吸咐有金离子的炭黑加入到质量浓度5％的NaBH₄溶液中，以还原炭黑表面的金离子而得到金粒子，磁力搅拌半小时，过滤，将过滤物用水冲洗，110℃下干燥24小时，得到表面吸附了金粒子的高导电性炭黑。处理过的炭黑与高密度聚乙烯按重量比1∶1.8混合均匀，投入密炼机内，在160℃温度下混炼15分钟，取出，模压成试样。测试试样电阻-温度曲线，未经表面处理和炭黑表面吸附金粒子试样的室温电阻率(ρ₀)、最高电阻率(ρ_max)和PTC强度(Logρ_max/ρ0)的比较见表1。

表1

  试样  ρ₀(Ω·cm)  ρ_max(10⁷Ω·cm)  Logρ_max/ρ₀  炭黑表面处理前  94.6  0.9  4.98  炭黑表面处理后  12.4  0.9  5.86

实施例2

取5克炭黑加入到金离子浓度为200ppm的H(AuCl₄)溶液中，机械搅拌1个小时，用滤纸滤出炭黑，将滤出的炭黑用水冲洗，110℃下干燥24小时，这样就将金离子吸附到了炭黑的表面。将表面吸咐有金离子的炭黑加入到质量浓度5％的NaBH₄溶液中，以还原炭黑表面的金离子而得到金粒子，磁力搅拌半小时，过滤，将过滤物用水冲洗，110℃下干燥24小时，得到表面吸附了金粒子的高导电性炭黑。处理过的炭黑与高密度聚乙烯按重量比1∶2.0混合均匀，投入密炼机内，在170℃温度下混炼12分钟，取出，模压成试样。测试试样电阻-温度曲线，未经表面处理和炭黑表面吸附金粒子试样的室温电阻率(ρ₀)、最高电阻率(ρ_max)和PTC强度(Logρ_max/ρ₀)的比较见表2。

表2

  试样  ρ₀(Ω·cm)  ρ_max(10⁷Ω·cm)  Logρ_max/ρ₀  炭黑表面处理前  254.6  1.4  4.74  炭黑表面处理后  25.2  1.3  5.71

实施例3

取5克炭黑加入到金离子浓度为250ppm的H(AuCl₄)溶液中，机械搅拌1个小时，用滤纸滤出炭黑，将滤出的炭黑用水冲洗，110℃下干燥24小时，这样就将金离子吸附到了炭黑的表面。将表面吸咐有金离子的炭黑加入到质量浓度5％的NaBH₄溶液中，还原炭黑表面的金离子而得到金粒子，磁力搅拌半小时，过滤，将过滤物用水冲洗，110℃下干燥24小时，得到表面吸附了金粒子的高导电性炭黑。处理过的炭黑与高密度聚乙烯按重量比1∶3.1混合均匀，投入密炼机内，在180℃温度下混炼18分钟，取出，模压成试样。测试试样电阻-温度曲线，未经表面处理和炭黑表面吸附金粒子试样的室温电阻率(ρ₀)、最高电阻率(ρ_max)和PTC强度(Logρ_max/ρ₀)的比较见表3。

表3

  试样  ρ₀(Ω·cm)  ρ_max(10⁷Ω·cm)  Logρ_max/ρ₀  炭黑表面处理前  325.2  1.8  4.74  炭黑表面处理后  34.6  1.7  5.69

上述试验表明，采用本发明能显著提高导电高分子复合材料的PTC强度。