本發(fā)明屬于電工電料領(lǐng)域，具體涉及一種熱固化高分子導(dǎo)電材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
環(huán)氧樹脂是一種物理-機(jī)械性能優(yōu)良，生產(chǎn)使用、工藝性優(yōu)秀的工程高分子化合物，多年來、已得到廣泛的應(yīng)用。
其中，以固化-催化體系為核心的潛伏性中溫(120℃)固化環(huán)氧體系已得到多年磨礪，于結(jié)構(gòu)膠粘劑、復(fù)合材料預(yù)浸料工程中使用。
高分子材料，其電性能一般均屬介電體、或絕緣材料。人們?yōu)榱死酶叻肿硬牧系哪承┨亻L，已經(jīng)開始將不導(dǎo)電的高分子材料改變?yōu)閷?dǎo)電材料，如今廣為電子鍵盤上使用的導(dǎo)電橡膠、在電子線路上使用多年的導(dǎo)電膠粘劑等；也有將其改性為半導(dǎo)體材料，作為發(fā)熱體、電極、電阻使用。這種改性大都是往不導(dǎo)電的高分子材料中添加導(dǎo)電材料取得的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對上述問題，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種熱固化高分子導(dǎo)電材料及其制備方法，熱穩(wěn)定性好，不容易受到高溫影響而改變電導(dǎo)率。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種熱固化高分子導(dǎo)電材料，按照重量份包括以下組分：環(huán)氧樹脂10~30份、銅納米線10~20份、二氰二胺5~10份、二甲基脲的衍生物5~14份、石墨烯1~10份、聚酰亞胺3~8份、三聚氰氨甲醛樹脂1~5份、聚氨酯0.3~1.5份、酚醛樹脂0.5~7.5份、短切碳纖維2~8份、粘合劑0.5~3.5份。
進(jìn)一步地，所述石墨烯的制備方法如下：
提供泡沫銅、泡沫鈷、泡沫鎳或其組合以及惰性物支撐的金屬銅、鈷、鎳、釕、硫化鋅顆?；蚱浣M合作為催化劑；
將所述催化劑加熱至反應(yīng)溫度600~1000℃并恒溫30~60min后，導(dǎo)入碳源、氫氣和保護(hù)氣體，進(jìn)行化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間10~60min；
反應(yīng)完畢后控制降溫速率為10~30℃/min，冷卻至20~25℃；
將得到的產(chǎn)物去除催化劑及支撐物，得到所述石墨烯。
進(jìn)一步地，所述碳源、氫氣和保護(hù)氣體的氣體流量為1~900sccm（毫升/分鐘）。
進(jìn)一步地，所述銅納米線的長徑比為100~1000，所述銅納米線的直徑尺寸為20~500nm；所述石墨烯層數(shù)為1~20，石墨烯面積大小為1~2000μm2。
進(jìn)一步地，所述粘合劑選自丙二醇、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和聚乙烯醇中的一種或者它們的組合物。
一種熱固化高分子導(dǎo)電材料的制備方法，主要包括以下步驟：
步驟1：制備有機(jī)溶液，將粘合劑溶于溫度為40~50℃的有機(jī)溶劑中；
步驟2：制備銅納米線，將二價(jià)金屬銅鹽的水溶液加入脂肪族烷基胺得到混合溶液，并且控制銅離子與烷基胺的摩爾比為1：1~20，然后將混合溶液攪拌密封反應(yīng)，升溫至100~200℃后恒溫60~90min，再冷卻到常溫，進(jìn)行離心洗滌后即得銅納米線；
步驟3：將銅納米線、環(huán)氧樹脂以及剩下的原料放入有機(jī)溶液中，在保護(hù)氣體的條件下充分分散2~24h后進(jìn)行固化，即得所述熱固化高分子導(dǎo)電涂料。
進(jìn)一步地，所述步驟2中的二價(jià)金屬銅鹽為氯化銅、硫酸銅和硝酸銅中的一種或者它們的混合物。
進(jìn)一步地，所述步驟1中的有機(jī)溶劑所述有機(jī)溶劑選自苯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烯、乙烯乙二醇醚和三乙醇胺中的一種或多種。
本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供一種熱固化高分子導(dǎo)電材料，主要采用的環(huán)氧樹脂和銅納米線作為原材料，樹脂體系的固化劑、促進(jìn)劑，形成了潛伏性中溫固化的特性，通過加入石墨烯的導(dǎo)電料，使環(huán)氧樹脂電阻率明顯降低，成為半導(dǎo)體的導(dǎo)電致熱樹脂，環(huán)氧樹脂以及其他的樹脂體系可通過加入一定電壓、導(dǎo)電致熱、升溫至120～150℃固化，不需要外加熱設(shè)備施工，降低了生產(chǎn)成本，無論環(huán)境溫度較高或較低均可進(jìn)行固化，不受環(huán)境條件局限。
本發(fā)明的制備成本低，銅納米線價(jià)格低廉，可大規(guī)模生產(chǎn)，制得的導(dǎo)電材料強(qiáng)度高、耐溫性、耐氣候老化好。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。
實(shí)施例1
一種熱固化高分子導(dǎo)電材料，按照重量份包括以下組分：環(huán)氧樹脂10份、銅納米線10份、二氰二胺5份、二甲基脲的衍生物5份、石墨烯1份、聚酰亞胺3份、三聚氰氨甲醛樹脂1份、聚氨酯0.3份、酚醛樹脂0.5份、短切碳纖維2份、粘合劑0.5份。
所述石墨烯的制備方法如下：
提供泡沫銅、泡沫鈷、泡沫鎳或其組合以及惰性物支撐的金屬銅、鈷、鎳、釕、硫化鋅顆?；蚱浣M合作為催化劑；
將所述催化劑加熱至反應(yīng)溫度600℃并恒溫30min后，導(dǎo)入碳源、氫氣和保護(hù)氣體，進(jìn)行化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間10min；
反應(yīng)完畢后控制降溫速率為10℃/min，冷卻至20℃；
將得到的產(chǎn)物去除催化劑及支撐物，得到所述石墨烯。
所述碳源、氫氣和保護(hù)氣體的氣體流量為1sccm（毫升/分鐘）。
所述銅納米線的長徑比為100，所述銅納米線的直徑尺寸為20nm；所述石墨烯層數(shù)為1，石墨烯面積大小為1μm2。
所述粘合劑選自丙二醇、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和聚乙烯醇中的一種或者它們的組合物。
一種熱固化高分子導(dǎo)電材料的制備方法，主要包括以下步驟：
步驟1：制備有機(jī)溶液，將粘合劑溶于溫度為40℃的有機(jī)溶劑中；
步驟2：制備銅納米線，將二價(jià)金屬銅鹽的水溶液加入脂肪族烷基胺得到混合溶液，并且控制銅離子與烷基胺的摩爾比為1：1，然后將混合溶液攪拌密封反應(yīng)，升溫至100℃后恒溫60min，再冷卻到常溫，進(jìn)行離心洗滌后即得銅納米線；
步驟3：將銅納米線、環(huán)氧樹脂以及剩下的原料放入有機(jī)溶液中，在保護(hù)氣體的條件下充分分散2h后進(jìn)行固化，即得所述熱固化高分子導(dǎo)電涂料。
所述步驟2中的二價(jià)金屬銅鹽為氯化銅、硫酸銅和硝酸銅中的一種或者它們的混合物。
所述步驟1中的有機(jī)溶劑所述有機(jī)溶劑選自苯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烯、乙烯乙二醇醚和三乙醇胺中的一種或多種。
實(shí)施例2
一種熱固化高分子導(dǎo)電材料，按照重量份包括以下組分：環(huán)氧樹脂20份、銅納米線15份、二氰二胺8份、二甲基脲的衍生物10份、石墨烯5份、聚酰亞胺5份、三聚氰氨甲醛樹脂3份、聚氨酯1.2份、酚醛樹脂5.5份、短切碳纖維5份、粘合劑2.5份。
所述石墨烯的制備方法如下：
提供泡沫銅、泡沫鈷、泡沫鎳或其組合以及惰性物支撐的金屬銅、鈷、鎳、釕、硫化鋅顆?；蚱浣M合作為催化劑；
將所述催化劑加熱至反應(yīng)溫度800℃并恒溫40min后，導(dǎo)入碳源、氫氣和保護(hù)氣體，進(jìn)行化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間30min；
反應(yīng)完畢后控制降溫速率為20℃/min，冷卻至23℃；
將得到的產(chǎn)物去除催化劑及支撐物，得到所述石墨烯。
所述碳源、氫氣和保護(hù)氣體的氣體流量為400sccm（毫升/分鐘）。
所述銅納米線的長徑比為500，所述銅納米線的直徑尺寸為300nm；所述石墨烯層數(shù)為15，石墨烯面積大小為1000μm2。
所述粘合劑選自丙二醇、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和聚乙烯醇中的一種或者它們的組合物。
一種熱固化高分子導(dǎo)電材料的制備方法，主要包括以下步驟：
步驟1：制備有機(jī)溶液，將粘合劑溶于溫度為45℃的有機(jī)溶劑中；
步驟2：制備銅納米線，將二價(jià)金屬銅鹽的水溶液加入脂肪族烷基胺得到混合溶液，并且控制銅離子與烷基胺的摩爾比為1：10，然后將混合溶液攪拌密封反應(yīng)，升溫至120℃后恒溫70min，再冷卻到常溫，進(jìn)行離心洗滌后即得銅納米線；
步驟3：將銅納米線、環(huán)氧樹脂以及剩下的原料放入有機(jī)溶液中，在保護(hù)氣體的條件下充分分散12h后進(jìn)行固化，即得所述熱固化高分子導(dǎo)電涂料。
所述步驟2中的二價(jià)金屬銅鹽為氯化銅、硫酸銅和硝酸銅中的一種或者它們的混合物。
所述步驟1中的有機(jī)溶劑所述有機(jī)溶劑選自苯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烯、乙烯乙二醇醚和三乙醇胺中的一種或多種。
實(shí)施例3
一種熱固化高分子導(dǎo)電材料，按照重量份包括以下組分：環(huán)氧樹脂30份、銅納米線20份、二氰二胺10份、二甲基脲的衍生物14份、石墨烯10份、聚酰亞胺8份、三聚氰氨甲醛樹脂5份、聚氨酯1.5份、酚醛樹脂7.5份、短切碳纖維8份、粘合劑3.5份。
所述石墨烯的制備方法如下：
提供泡沫銅、泡沫鈷、泡沫鎳或其組合以及惰性物支撐的金屬銅、鈷、鎳、釕、硫化鋅顆?；蚱浣M合作為催化劑；
將所述催化劑加熱至反應(yīng)溫度1000℃并恒溫60min后，導(dǎo)入碳源、氫氣和保護(hù)氣體，進(jìn)行化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間60min；
反應(yīng)完畢后控制降溫速率為30℃/min，冷卻至25℃；
將得到的產(chǎn)物去除催化劑及支撐物，得到所述石墨烯。
所述碳源、氫氣和保護(hù)氣體的氣體流量為900sccm（毫升/分鐘）。
所述銅納米線的長徑比為1000，所述銅納米線的直徑尺寸為500nm；所述石墨烯層數(shù)為20，石墨烯面積大小為2000μm2。
所述粘合劑選自丙二醇、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和聚乙烯醇中的一種或者它們的組合物。
一種熱固化高分子導(dǎo)電材料的制備方法，主要包括以下步驟：
步驟1：制備有機(jī)溶液，將粘合劑溶于溫度為50℃的有機(jī)溶劑中；
步驟2：制備銅納米線，將二價(jià)金屬銅鹽的水溶液加入脂肪族烷基胺得到混合溶液，并且控制銅離子與烷基胺的摩爾比為1：20，然后將混合溶液攪拌密封反應(yīng)，升溫至200℃后恒溫90min，再冷卻到常溫，進(jìn)行離心洗滌后即得銅納米線；
步驟3：將銅納米線、環(huán)氧樹脂以及剩下的原料放入有機(jī)溶液中，在保護(hù)氣體的條件下充分分散24h后進(jìn)行固化，即得所述熱固化高分子導(dǎo)電涂料。
所述步驟2中的二價(jià)金屬銅鹽為氯化銅、硫酸銅和硝酸銅中的一種或者它們的混合物。
所述步驟1中的有機(jī)溶劑所述有機(jī)溶劑選自苯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烯、乙烯乙二醇醚和三乙醇胺中的一種或多種。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。