本發(fā)明屬于高分子材料改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種導電高分子材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

導電高分子材料由于具有良好的正溫度系數(shù)效應(yīng)(PTC效應(yīng))，材料的電阻會隨溫度的升高而增加，通常用來替代金屬制成電加熱元器件。炭黑特別是納米導電炭黑因炭黑粒徑小，比表面積大，通常將其添加到基材中制備導電高分子材料，但是高導電分子材料要求的體積電阻率極低，需要更多的導電通道，因此需要加入大量炭黑，易導致炭黑分散不良，與高分子材料的相容性更差，極大的影響了材料的柔韌性、物理機械性能和可加工性。

目前，復合型導電高分子材料種類繁多，但均存在導電性能、加工性能和力學性能相互矛盾的問題，因此如何權(quán)衡三者之間的關(guān)系成為厄待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種導電高分子材料，解決了現(xiàn)有的導電高分子材料導電性能、加工性能和力學性能相互矛盾的問題。

本發(fā)明的第一個目的是提供一種導電高分子材料，其原料由以下重量份的組分組成：基礎(chǔ)樹脂50-80份、碳納米管2-10份、導電炭黑10-15份、聚乙二醇1-2份、木質(zhì)素2-5份、硬脂酸0.1-1份、環(huán)氧油0.1-1份、鈦酸鋇1-2份、抗氧化劑0.1-0.5份、聚二甲基硅氧烷0.1-0.5份。

優(yōu)選的，本發(fā)明的導電高分子材料，其原料由以下重量份的組分組成：基礎(chǔ)樹脂50份、碳納米管2份、導電炭黑10份、聚乙二醇1份、木質(zhì)素2份、硬脂酸0.1份、環(huán)氧油0.1份、鈦酸鋇1份、抗氧化劑0.1份、聚二甲基硅氧烷0.1份。

優(yōu)選的，本發(fā)明的導電高分子材料，其原料由以下重量份的組分組成：基礎(chǔ)樹脂65份、碳納米管6份、導電炭黑12份、聚乙二醇1.5份、木質(zhì)素3.5份、硬脂酸0.5份、環(huán)氧油0.5份、鈦酸鋇1.5份、抗氧化劑0.2份、聚二甲基硅氧烷0.2份。

優(yōu)選的，本發(fā)明的導電高分子材料，其原料由以下重量份的組分組成：基礎(chǔ)樹脂80份、碳納米管10份、導電炭黑15份、聚乙二醇2份、木質(zhì)素5份、硬脂酸1份、環(huán)氧油1份、鈦酸鋇2份、抗氧化劑0.5份、聚二甲基硅氧烷0.5份。

優(yōu)選的，所述基礎(chǔ)樹脂為乙烯-醋酸乙烯酯、乙烯-丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺中的一種或幾種。

優(yōu)選的，所述抗氧化劑為抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑CA中的一種或幾種。

本發(fā)明的第二個目的是提供一種導電高分子材料的制備方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1，原料準備：按重量份分別稱取50-80份的基礎(chǔ)樹脂、2-10份的碳納米管、10-15份的導電炭黑、1-2份的聚乙二醇、2-5份的木質(zhì)素、0.1-1份的硬脂酸、0.1-1份的環(huán)氧油、1-2份的鈦酸鋇、0.1-0.5份的抗氧化劑、0.1-0.5份的聚二甲基硅氧烷，備用；

步驟2，共混：將步驟1中稱取的原料同時放入攪拌機中，以50-100r/min的速度攪拌15-30min，得到共混物；

步驟3，擠出：以6-12r/min的投料速度將步驟2的共混物加入雙螺桿擠出機中，設(shè)置雙螺桿擠出機擠出溫度為170-190℃，擠出速率為50-150r/min進行擠出加工，得到擠出物；

步驟4，熱壓：將步驟3的擠出物放入熱壓溫度為160-190℃的熱壓機中進行熱壓成型，熱壓3-10min后自然冷卻，即得到所述導電高分子材料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

1)本發(fā)明提供的導電高分子材料同時添加了導電炭黑和粒徑小，比表面積大的碳納米管，導電性能好；同時，本發(fā)明還添加了聚乙二醇作為分散劑，可以使導電炭黑和碳納米管均勻的分散在體系中，有助于提高材料的整體導電性能；

2)本發(fā)明提供的導電高分子材料添加了木質(zhì)素、硬脂酸和環(huán)氧油，從而使材料的斷裂拉伸強度提高、斷裂伸長率增大，加熱伸縮量減少，并且材料的低溫柔性好，抗老化性好，具備優(yōu)越的力學性能和加工性能；

3)本發(fā)明提供的導電高分子材料還添加了鐵電材料鈦酸鋇，增強了導電高分子材料的PCT效應(yīng)。

具體實施方式

為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案能予以實施，下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但所舉實施例不作為對本發(fā)明的限定。

下述各實施例中所述實驗方法和檢測方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如無特殊說明，均可在市場上購買得到。

實施例1

一種導電高分子材料，其原料由以下重量份的組分組成：25份乙烯-醋酸乙烯酯、25份乙烯-丙烯酸甲酯、2份碳納米管、10份導電炭黑、1份聚乙二醇、2份木質(zhì)素、0.1份硬脂酸、0.1份環(huán)氧油、1份鈦酸鋇、0.1份抗氧劑1010、0.1份聚二甲基硅氧烷。

具體實施步驟如下：

步驟1，原料準備：按重量份分別稱取25份的乙烯-醋酸乙烯酯、25份的乙烯-丙烯酸甲酯、2份的碳納米管、10份的導電炭黑、1份的聚乙二醇、2份的木質(zhì)素、0.1份的硬脂酸、0.1份的環(huán)氧油、1份的鈦酸鋇、0.1份的抗氧劑1010、0.1份的聚二甲基硅氧烷，備用；

步驟2，共混：將步驟1中稱取的原料同時放入攪拌機中，以50r/min的速度攪拌30min，得到共混物；

步驟3，擠出：以6r/min的投料速度將步驟2的共混物加入雙螺桿擠出機中，設(shè)置雙螺桿擠出機擠出溫度為170℃，擠出速率為50r/min進行擠出加工，得到擠出物；

步驟4，熱壓：將步驟3的擠出物放入熱壓溫度為160℃的熱壓機中進行熱壓成型，熱壓3min后自然冷卻，即得到所述導電高分子材料。

實施例2

一種導電高分子材料，其原料由以下重量份的組分組成：35份乙烯-醋酸乙烯酯、20份聚乙烯、10份聚吡咯、6份碳納米管、12份導電炭黑、1.5份聚乙二醇、3.5份木質(zhì)素、0.5份硬脂酸、0.5份環(huán)氧油、1.5份鈦酸鋇、0.15份抗氧劑1010、0.05份抗氧劑CA、0.2份聚二甲基硅氧烷。

具體實施步驟如下：

步驟1，原料準備：按重量份分別稱取35份的乙烯-醋酸乙烯酯、20份的聚乙烯、10份的聚吡咯、6份的碳納米管、12份的導電炭黑、1.5份的聚乙二醇、3.5份的木質(zhì)素、0.5份的硬脂酸、0.5份的環(huán)氧油、1.5份的鈦酸鋇、0.15份的抗氧劑1010、0.05份的抗氧劑CA、0.2份的聚二甲基硅氧烷，備用；

步驟2，共混：將步驟1中稱取的原料同時放入攪拌機中，以80r/min的速度攪拌25min，得到共混物；

步驟3，擠出：以10r/min的投料速度將步驟2的共混物加入雙螺桿擠出機中，設(shè)置雙螺桿擠出機擠出溫度為180℃，擠出速率為100r/min進行擠出加工，得到擠出物；

步驟4，熱壓：將步驟3的擠出物放入熱壓溫度為180℃的熱壓機中進行熱壓成型，熱壓6min后自然冷卻，即得到所述導電高分子材料。

實施例3

一種導電高分子材料，其原料由以下重量份的組分組成：35份乙烯-醋酸乙烯酯、25份聚乙烯、10份聚丙烯、10份聚苯胺、10份碳納米管、15份導電炭黑、2份聚乙二醇、5份木質(zhì)素、1份硬脂酸、1份環(huán)氧油、2份鈦酸鋇、0.2份抗氧劑1010、0.2份抗氧劑1076、0.1份抗氧劑CA、0.5份聚二甲基硅氧烷。

具體實施步驟如下：

步驟1，原料準備：按重量份分別稱取35份的乙烯-醋酸乙烯酯、25份的聚乙烯、10份的聚丙烯、10份的聚苯胺、10份的碳納米管、15份的導電炭黑、2份的聚乙二醇、5份的木質(zhì)素、1份的硬脂酸、1份的環(huán)氧油、2份的鈦酸鋇、0.2份的抗氧劑1010、0.2份的抗氧劑1076、0.1份的抗氧劑CA、0.5份的聚二甲基硅氧烷，備用；

步驟2，共混：將步驟1中稱取的原料同時放入攪拌機中，以100r/min的速度攪拌15min，得到共混物；

步驟3，擠出：以12r/min的投料速度將步驟2的共混物加入雙螺桿擠出機中，設(shè)置雙螺桿擠出機擠出溫度為190℃，擠出速率為150r/min進行擠出加工，得到擠出物；

步驟4，熱壓：將步驟3的擠出物放入熱壓溫度為190℃的熱壓機中進行熱壓成型，熱壓10min后自然冷卻，即得到所述導電高分子材料。

測定實施例1-3制備出的導電高分子材料的各項性能參數(shù)，具體結(jié)果如表1所示。

表1各實施例制備的導電高分子材料的主要性能參數(shù)

由表1可知，本發(fā)明的導電高分子材料具備較好的導電性能、力學性能以及加工性能。本發(fā)明在添加導電炭黑的同時，還添加了粒徑更小，比表面積更大的碳納米管配合使用，使制備出的導電高分子材料具有良好的導電性能，為了使導電炭黑和碳納米管在體系中分散均勻，本發(fā)明添加了聚乙二醇作為分散劑，以使導電材料均勻的分散在體系中，有助于提高材料的整體導電性能。

目前的復合型導電高分子材料一般都存在導電性能、加工性能和力學性能相互矛盾的問題，往往難以三者都兼顧，為了解決這個問題，本發(fā)明在導電高分子材料中添加了木質(zhì)素、硬脂酸和環(huán)氧油，木質(zhì)素分子因具有眾多不同種類的活性官能基，因此在一定程度上能加強材料的力學強度，還能對材料的流變特性、熱穩(wěn)定性以及結(jié)晶度都會產(chǎn)生積極的影響，而硬脂酸和環(huán)氧烷的添加則能夠配合使用以增強導電高分子材料的柔韌性。

鐵電材料鈦酸鋇是一種高介電常數(shù)的物質(zhì)，能夠增強導電高分子材料的PCT效應(yīng)，聚二甲基硅氧烷的添加則可以減少導電高分子材料制備過程中內(nèi)部出現(xiàn)的氣孔數(shù)量，增強了分子之間的聯(lián)結(jié)強度。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。