一种导电聚烯烃复合材料及其制备方法技术

本申请涉及一种导电聚烯烃复合材料及其制备方法。该导电聚烯烃复合材料，其包括：三氯化铁改性石墨，和聚烯烃树脂；其中，所述三氯化铁改性石墨的量为所述聚烯烃树脂的2.0～20.0质量％。通过对石墨改性，得到更易剥离、导电性良好的改性石墨，进一步提高了石墨材料与聚烯烃树脂的相容性；将改性石墨与聚烯烃树脂研磨复合，可以使石墨材料更易剥离，实现在聚烯烃树脂颗粒表面的包裹，形成导电网络，得到具有良好电导率的碳/聚烯烃复合材料，复合材料保持了聚烯烃树脂的良好性能，又具有良好的导电率，可应用于导电、防静电、电磁屏蔽产品。电磁屏蔽产品。

【技术实现步骤摘要】
一种导电聚烯烃复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，具体涉及一种导电聚烯烃复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]由于原料丰富、价格低廉、易加工成型、耐化学药品性、耐水性好以及良好的机械强度等特点，是薄膜、管材、板材、各种成型制品、电线电缆等的优质材料。聚烯烃树脂被广泛应用于在农业、包装、电子、电气、汽车、机械、日用杂品等领域。但由于聚烯烃树脂具有良好的绝缘性能，这也限制了其在电气行业，特别是导电材料领域的应用，因此导电聚烯烃树脂的开发与应用近年来已成为国际上一个十分活跃的研究领域，它已从初期的纯实验室研究发展到应用研究阶段，广泛应用于半导体、防静电材料、导电性材料等领域。
[0003]导电聚烯烃可分为结构型和填充型两类。结构型导电聚烯烃是高聚物本身或经掺杂之后具有导电性的材料，而填充型导电聚烯烃是高聚物本身不具有导电性，但通过加入导电性填充剂(导电填料)成为导电性的材料，它是由电绝缘性能较好的塑料和具有优良导电性能的填料及其他添加剂通过混炼造粒，并采用注塑、压塑或挤出成型等方法制得。
[0004]根据导电填料的不同又分为炭黑填充型、石墨填充型、碳纤维填充型、碳纳米管填充型，以及金属基质导电网络填充型。其中炭黑填充型导电高分子最为普遍。目前炭黑填充型导电塑料领域的研究和开发主要集中在炭黑的改性、新型导电炭黑的开发和纳米炭黑应用等方面。随着纳米材料的发展，通过纳米石墨、碳纳米管、石墨烯等纳米碳材料与基体材料复合制备导电复合材料成为近年来填充型导电高分子材料研究和开发的新动向。
[0005]石墨等碳材料与聚烯烃材料复合的制备方法主要有两种：物理共混法和原位聚合法。物理共混法又可分为溶液共混法和熔体共混法。它是通过机械方式(如剪切力、磁搅拌和超声等)，并充分利用改性的碳材料与聚合物间的亲和力或空间位阻效应来实现与基体的良好相容性。共混法简单易行，并且便于控制碳材料在聚烯烃基体中的体积分数等因素。原位聚合法是将烯烃聚合催化剂负载在碳材料上面，通过原位聚合制备出复合材料，此方法制备材料石墨烯分散均匀，但是制备方法比较复杂。
[0006]中国专利CN 108117684A将高密度聚乙烯、聚丙烯和改性碳纳米管和石墨烯等碳材料在润滑剂、相容剂、抗氧剂的存在下制备聚烯烃导电复合材料，复合材料的体积电阻率达102Ω
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cm。该工艺采用氯化钴、氯化镍以及硼氢化钠等对碳材料进行改性，工艺流程较为复杂，制备的为聚乙烯、聚丙烯及碳的复合材料，用于消除聚烯烃材料的静电影响。
[0007]中国专利CN 109535529A4将聚乙烯、乙烯丙烯共聚物、导电炭黑和石墨烯混合后进行熔融挤出，得到导电聚乙烯，用于化工原料桶内胆，减少静电及污染。该导电聚乙烯的表面电阻率可达到103Ω
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cm，制备成的内胆型材，其表面电阻率可达到105Ω
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cm。
[0008]中国专利109192539A采用机械化学聚合法制备导电高分子电极材料，该专利技术是用石墨烯与导电高分子原位聚合制备石墨烯导电高分子复合材料，作为高性能超级电容器电极材料。
[0009]中国专利CN1252416A提供了一种填充法制备导电性聚烯烃复合材料的方法，该方法采用经预处理的高分散性导电性填料石墨或超导炭黑用齐格勒—纳塔催化剂活化，然后在其表面进行烯烃单体聚合，制备出导电范围可调的导电填料/聚合物复合材料。该复合材料由5～90％(重量百分比)的导电填料和10～95质量％的聚烯烃聚合物组成。但导电填料含量高，影响树脂的综合性能。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于提供导电聚烯烃复合材料及其制备方法。
[0011]本申请提供的导电聚烯烃复合材料，其包括：
[0012]三氯化铁改性石墨，和
[0013]聚烯烃树脂；
[0014]其中，所述三氯化铁改性石墨的量为所述聚烯烃树脂的2.0～20.0质量％。
[0015]在一种实施方式中，所述导电聚烯烃复合材料的体积电阻率为1～10000Ω
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cm。
[0016]在一种实施方式中，所述三氯化铁改性石墨中碳含量为95.0～99.0质量％，氧含量为0.1～5.0质量％，铁含量为0.1～3.0质量％，基于所述改性石墨的总质量。
[0017]在一种实施方式中，所述三氯化铁改性石墨中碳含量为95.0～99.0质量％，氧含量为0.1～2.0质量％，铁含量为0.2～2.0质量％，基于所述改性石墨的总质量。
[0018]在一种实施方式中，所述三氯化铁改性石墨是如下得到的：
[0019]将石墨在真空状态、200～400℃温度下进行预处理，
[0020]使经过预处理的石墨和无水三氯化铁在200～500℃的温度复合改性，得到所述三氯化铁改性石墨。
[0021]在一种实施方式中，所述经过预处理的石墨中氧含量为0.1～5.0质量％，碳为95.0～99.9质量％，基于所述经过预处理的石墨的总质量。
[0022]在一种实施方式中，所述经过预处理的石墨和所述无水三氯化铁的用量使得，所述三氯化铁改性石墨中碳含量为95.0～99.0质量％，氧含量为0.1～5.0质量％，铁含量为0.1～3.0质量％，基于所述改性石墨的总质量。
[0023]在一种实施方式中，所述石墨选自天然石墨、膨胀石墨、鳞片石墨和氧化石墨中的一种或多种，优选为膨胀石墨。
[0024]在一种实施方式中，所述聚烯烃树脂选自低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚丙烯(PP)、乙丙共聚物、乙烯-丁烯共聚物以及乙烯-其它烯烃的共聚物中的一种或多种。
[0025]另一方面，本申请提供一种导电聚烯烃复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0026]使三氯化铁改性石墨与聚烯烃树脂研磨复合，得到所述导电聚烯烃复合材料；
[0027]其中，所述三氯化铁改性石墨的用量为所述聚烯烃树脂的2.0～20.0质量％。
[0028]在一种实施方式中，所述三氯化铁改性石墨是如下得到的：
[0029]将石墨在真空状态、200～400℃温度下进行预处理，
[0030]使经过预处理的石墨和无水三氯化铁在200～500℃的温度复合改性，得到所述三氯化铁改性石墨。
[0031]在一种实施方式中，所述经过预处理的石墨中氧含量为0.1～5.0质量％，碳为95.0～99.9质量％，基于所述经过预处理的石墨的总质量。
[0032]在一种实施方式中，所述经过预处理的石墨和所述无水三氯化铁的用量使得，所述三氯化铁改性石墨中碳含量为95.0～99.0质量％，氧含量为0.1～5.0质量％，铁含量为0.1～3.0质量％，基于所述改性石墨的总质量。
[0033]在一种实施方式中，研磨复合在球磨机中进行。
[0034]在一种实施方式中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导电聚烯烃复合材料，其包括：三氯化铁改性石墨，和聚烯烃树脂；其中，所述三氯化铁改性石墨的量为所述聚烯烃树脂的2.0～20.0质量％。2.根据权利要求1所述的导电聚烯烃复合材料，其中，所述导电聚烯烃复合材料的体积电阻率为10～10000Ω
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cm。3.根据权利要求1所述的导电聚烯烃复合材料，其中，所述三氯化铁改性石墨中碳含量为95.0～99.0质量％，氧含量为0.1～5.0质量％，铁含量为0.1～3.0质量％，基于所述改性石墨的总质量。4.根据权利要求1所述的导电聚烯烃复合材料，其中，所述三氯化铁改性石墨中碳含量为95.0～99.0质量％，氧含量为0.1～2.0质量％，铁含量为0.2～2.0质量％，基于所述改性石墨的总质量。5.根据权利要求1-4中任一项所述的导电聚烯烃复合材料，其中，所述三氯化铁改性石墨是如下得到的：将石墨在真空状态、200～400℃温度下进行预处理，使经过预处理的石墨和无水三氯化铁在200～500℃的温度复合改性，得到所述三氯化铁改性石墨。6.根据权利要求5所述的导电聚烯烃复合材料，其中，所述经过预处理的石墨中氧含量为0.1～5.0质量％，碳为94.0～99.0质量％，基于所述经过预处理的石墨的总质量。7.根据权利要求5所述的导电聚烯烃复合材料，其中，所述经过预处理的石墨和所述无水三氯化铁的用量使得，所述三氯化铁改性石墨中碳含量为95.0～99.0质量％，氧含量为0.1～2.0质量％，铁含量为0.2～2.0质量％，基于所述改性石墨的总质量。8.根据权利要求5所述的导电聚烯烃复合材料，其中，所述石墨选自天然石墨、膨胀石墨、鳞片石墨和氧化石墨中的一种或多种，优...

【专利技术属性】
技术研发人员：林伟国，涂志强，荣峻峰，余伟发，谢婧新，宗明生，于鹏，吴耿煌，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：