一种导电填充剂及其制备方法、复合型导电材料和复合型导电橡胶的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种导电填充剂及其制备方法、复合型导电材料和复合型导电橡胶的制备方法，涉及导电材料技术领域。该导电填充剂的制备方法包括：将环氧化天然橡胶胶乳的水溶液与氨基化石墨烯在第一酸性条件下混合进行交联反应得到第一混合物；将第一混合物、苯胺单体和引发剂在第二酸性条件下进行催化聚合反应即得。该制备方法通过将环氧化天然橡胶乳胶粒子与氨基化石墨烯进行交联，使石墨烯包覆于环氧化天然橡胶乳胶粒子的表面，随后利用苯胺单体将片层的石墨烯进行连接，进而保证建立起完整的导电通路，而球形的环氧化天然橡胶乳胶粒子具有一定的弹性，在拉伸形变下依然保持导电通路的完整性，具有良好的导电性能。具有良好的导电性能。具有良好的导电性能。

【技术实现步骤摘要】
一种导电填充剂及其制备方法、复合型导电材料和复合型导电橡胶的制备方法


[0001]本专利技术涉及导电材料
，具体而言，涉及一种导电填充剂及其制备方法、复合型导电材料和复合型导电橡胶的制备方法。

技术介绍

[0002]电橡胶作为一种具有导电和消除静电荷能力的功能材料，在抗静电、电磁屏蔽、防腐等领域有着巨大的发展潜力和实际应用价值。导电橡胶一般分为结构型和复合型两大类。对于同时具有橡胶弹性和导电功能的结构型导电橡胶尚处实验室阶段，还未得到工业应用，通常已工业化生产的导电橡胶是复合型导电橡胶，即以橡胶作为基体加入导电填充剂使复合材料获得导电功能。
[0003]对于复合型导电橡胶，填料的种类和性能是影响其导电率最直接也是最主要的因素，目前导电橡胶用导电填料主要是碳系(石墨、炭黑和碳纤维为主)、金属系(金、银、铜、镍等)、颗粒表面镀金属三大类。碳系是目前制备导电复合橡胶主要的导电填料，但有污染，不适合制备有颜色要求的导电材料；金属系、颗粒表面镀金属的比重大，在聚合物中分散较困难，也不太适合于有比重要求的制品。近年来，以石墨烯为代表高维新型碳系填料填充制备导电材料引起广泛的关注，取得了丰硕的研究成果。将石墨烯作为填料制备弹性导电复合材料成为研究的方向。
[0004]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供导电填充剂及其制备方法、复合型导电材料和复合型导电橡胶的制备方法。
[0006]本专利技术是这样实现的：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种导电填充剂的制备方法，其包括：将环氧化天然橡胶胶乳的水溶液与氨基化石墨烯在第一酸性条件下混合进行交联反应得到第一混合物；
[0008]将所述第一混合物、苯胺单体和引发剂在第二酸性条件下进行催化聚合反应即得。
[0009]在可选的实施方式中，将环氧化天然橡胶胶乳加水配制成体积百分比浓度为1％
‑
20％溶液，经超声分散20
‑
40min后获得所述环氧化天然橡胶胶乳的水溶液；
[0010]优选地，所述环氧化天然橡胶胶乳的水溶液的体积百分比浓度为1％
‑
10％，优选为1％
‑
5％；
[0011]优选地，所述环氧化天然橡胶胶乳的环氧化程度为10％
‑
80％，优选为10％
‑
50％，更优选为20
‑
40％。
[0012]在可选的实施方式中，所述环氧化天然橡胶胶乳的水溶液与所述氨基化石墨烯的质量比为1:1
‑
100，优选为1:1
‑
50：更优选为1:5
‑
15；
[0013]优选地，所述第一酸性条件的pH值为1
‑
5；
[0014]优选地，所述交联反应的反应温度为40
‑
80℃，反应时间为1
‑
10h；
[0015]优选地，所述交联反应的反应温度为50
‑
70℃，反应时间为2
‑
4h。
[0016]在可选的实施方式中，将所述第一混合物、所述苯胺单体和所述引发剂在第二酸性条件下进行催化聚合反应包括：先将所述第一混合物与所述苯胺单体混合，搅拌2
‑
3h，再加入所述引发剂进行催化聚合反应；
[0017]优选地，所述催化聚合反应的反应温度为0
‑
4℃，反应时间为2
‑
24h；
[0018]优选地，在将所述第一混合物与所述苯胺单体混合之前，先将所述第一混合物与阴离子表面活性剂进行混合，并调节pH至1
‑
2以形成所述第二酸性条件；
[0019]优选地，所述阴离子表面活性剂的加入量与所述氨基化石墨烯的质量比为1:1
‑
100；
[0020]优选地，所述阴离子表面活性剂包括聚乙烯吡咯烷酮和聚对苯乙烯磺酸钠中的至少一种；
[0021]优选地，所述引发剂包括(NH4)2S2O8、K2Cr2O7、KIO3、FeCl3、H2O2、Ce(SO4)2、MnO2和BPO中的至少一种。
[0022]第二方面，本专利技术提供一种导电填充剂，其是采用如前述实施方式任一项所述的导电填充剂的制备方法制备而成。
[0023]第三方面，本专利技术提供一种复合型导电材料，其包括基体以及如前述实施方式所述的导电填充剂，所述导电填充剂填充于所述基体内；
[0024]优选地，所述基体包括橡胶、合成胶或塑料。
[0025]第四方面，本专利技术提供一种复合型导电橡胶的制备方法，将橡胶溶液与如前述实施方式所述的导电填充剂混合，接着加入硫化剂混合搅拌获得混合液，将所述混合液干燥成粉末，对所述粉末进行热压即得。
[0026]在可选的实施方式中，所述橡胶溶液的加入量按所述橡胶溶液与所述导电填充剂的固含量之比计，所述橡胶溶液中的固含量与所述导电填充剂中的固含量的质量比为1：1
‑
10；
[0027]优选地，所述硫化剂的加入量按所述橡胶溶液与所述硫化剂的固含量之比计，所述橡胶溶液的固含量与所述硫化剂的固含量之比为100：1
‑
4；
[0028]优选地，所述橡胶溶液是将天然橡胶溶解于第一有机溶剂中制得；或者，将环氧化天然橡胶溶解于第二有机溶剂中制得；
[0029]优选地，所述第一有机溶剂包括甲苯、二甲苯和环己烷中的至少一种；
[0030]优选地，所述第二有机溶剂包括氯仿、甲苯和二氯甲烷中的至少一种；
[0031]优选地，所述橡胶溶液的固含量为1
‑
10％，优选为4
‑
6％。
[0032]在可选的实施方式中，所述硫化剂的制备方法包括：将硫磺、二乙基二硫代氨基甲酸锌和甲苯混合即得；
[0033]优选地，所述硫磺和所述二乙基二硫代氨基甲酸锌的质量比为1
‑
5:1；优选为1
‑
3:1；
[0034]优选地，所述硫化剂的固含量为1
‑
3％。
[0035]在可选的实施方式中，采用喷雾干燥对所述混合液进行干燥；
[0036]优选地，喷雾干燥的入口温度为140
‑
210℃，出口温度为115
‑
150℃，空气流速为35
‑
55L/min，蠕动泵输出功率为5％
‑
15％；
[0037]优选地，喷雾干燥的入口温度为170
‑
190℃，出口温度为125
‑
135℃，空气流速为35
‑
45L/min，蠕动泵输出功率为8％
‑
12％；
[0038]优选地，对所述粉末进行热压时的压力为4
‑
20MPa，温度为125
‑
170℃，热压时间为10
‑
20min本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导电填充剂的制备方法，其特征在于，其包括：将环氧化天然橡胶胶乳的水溶液与氨基化石墨烯在第一酸性条件下混合进行交联反应得到第一混合物；将所述第一混合物、苯胺单体和引发剂在第二酸性条件下进行催化聚合反应即得。2.根据权利要求1所述的导电填充剂的制备方法，其特征在于，将环氧化天然橡胶胶乳加水配制成体积百分比浓度为1％
‑
20％溶液，经超声分散20
‑
40min后获得所述环氧化天然橡胶胶乳的水溶液；优选地，所述环氧化天然橡胶胶乳的水溶液的体积百分比浓度为1％
‑
10％，优选为1％
‑
5％；优选地，所述环氧化天然橡胶胶乳的环氧化程度为10％
‑
80％，优选为10％
‑
50％，更优选为20
‑
40％。3.根据权利要求1所述的导电填充剂的制备方法，其特征在于，所述环氧化天然橡胶胶乳的水溶液与所述氨基化石墨烯的质量比为1:1
‑
100，优选为1:1
‑
50：更优选为1:5
‑
15；优选地，所述第一酸性条件的pH值为1
‑
5；优选地，所述交联反应的反应温度为40
‑
80℃，反应时间为1
‑
10h；优选地，所述交联反应的反应温度为50
‑
70℃，反应时间为2
‑
4h。4.根据权利要求1所述的导电填充剂的制备方法，其特征在于，将所述第一混合物、所述苯胺单体和所述引发剂在第二酸性条件下进行催化聚合反应包括：先将所述第一混合物与所述苯胺单体混合，搅拌2
‑
3h，再加入所述引发剂进行催化聚合反应；优选地，所述催化聚合反应的反应温度为0
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4℃，反应时间为2
‑
24h；优选地，在将所述第一混合物与所述苯胺单体混合之前，先将所述第一混合物与阴离子表面活性剂进行混合，并调节pH至1
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2以形成所述第二酸性条件；优选地，所述阴离子表面活性剂的加入量与所述氨基化石墨烯的质量比为1:1
‑
100；优选地，所述阴离子表面活性剂包括聚乙烯吡咯烷酮和聚对苯乙烯磺酸钠中的至少一种；优选地，所述引发剂包括(NH4)2S2O8、K2Cr2O7、KIO3、FeCl3、H2O2、Ce(SO4)2、MnO2和BPO中的至少一种。5.一种导电填充剂，其特征在于，其是采用如权利要求1
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4任一项所述的导电填充剂的制备方法制备而成。6.一种复合型导电材...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶金龙，何东宁，刘宏超，罗梓蓉，廖禄生，张丽英，赵鹏飞，龚伟，袁际晔，
申请(专利权)人：岭南师范学院，
类型：发明
国别省市：