本发明专利技术涉及一种各向异性导电材料制备方法。本发明专利技术方法是在有机高分子单体中加入一定量的铁磁性导电填料，在适当的温度条件下机械搅拌均匀。如果有机物为热固性聚合物，在体系分散均匀后，再加入适量的固化剂或交联剂，继续搅拌均匀。将弥散复合体系注入模具中，然后在模具处施加磁场，取向一定时间。将取向成型后的样品置于烘箱内保温固化一定时间，直至样品完全固化。本发明专利技术制备各向异性导电材料的工艺简单，实用。铁磁性导电填料在外磁场的作用下呈链状分布，材料在平行链状方向的导电性远远高于垂直链状方向。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于材料制备领域。
技术介绍
导电复合材料目前主要是指复合型导电高分子材料，是将聚合物与各种导电物质通过一定的复合方式构成.长期以来，高分子材料通常是作为绝缘材料在电气工业、安装工程、通讯工程等方面广泛使用。导电高分子材料按结构和制备方法不同可分为结构型和复合型两大类。结构型导电高分子又称本征型导电高分子，是指具有共轭结构经少量掺杂具有导电性的材料；复合型导电高分子材料是以高分子材料为基体，经物理或化学改性后具有导电性的材料，根据 在基体聚合物中所加入导电物质的种类不同又分为两类填充复合型导电高分子材料和共混复合型导电高分子材料。填充复合型导电高分子材料通常是在基体聚合物中加入导电填料复合而成。导电填料主要有抗静电材料、炭系材料(炭黑、石墨、碳纤维等)、金属氧化物系材料(氧化锡、氧化铅、氧化锌、二氧化钛等)、金属系材料(银、金、镍、铜等)、各种导电金属盐以及复合填料(银-铜、银-玻璃、银-碳、镍-云母等)等。共混复合型导电高分子材料是在基体聚合物中加入结构型导电聚合物粉末或颗粒复合而成。填充复合型导电高分子材料的导电机理非常复杂，通常可从导电通路如何形成和形成导电通路后如何导电两个方面来研究。导电通路的形成研究的是加入基体聚合物中的导电填料在给定的加工工艺条件下，如何达到电接触而在整体上自发形成导电通路这一宏观自组织过程。实验研究表明，当复合体系中导电填料的含量增加到某一临界含量(渗流阀值)之后，体系电阻率突然下降，变化幅度在10个数量级左右，然后体系电阻率变化又回复平缓。为了解释这种导电性能突变现象，人们提出了许多理论，最有代表性的是日本东京工业大学Miyasaka K等提出的导电高分子复合材料热力学理论。此理论认为，基体聚合物与导电填料的界面效应直接影响体系的导电性能，它不仅很好的解释了体系的导电渗流阈值与所用的聚合物和导电填料的种类有关，而且与实验吻合。影响复合材料导电通路形成的因素很多，例如导电填料粒子的尺寸、形状及在树脂中的分布状况，基体树脂的种类、结晶性，导电填料粒子与基体树脂的界面效应，以及复合材料加工工艺、固化条件等对导电网络都有很大影响。在实际应用过程中，人们往往只需要导电复合材料在某个特定方向导电性良好，而在其余方向最好具有良好的绝缘性，是为各向异性导电材料。各向异性导电材料的导电填料往往通过定向排列的导电纤维来实现。在制备过程中，需要将导电纤维预先排布，再浇铸聚合物。这种方法工艺复杂，并且只能通过导电纤维实现。本专利技术采用磁场对铁磁性导电复合填料的磁驱动，实现导电填料在基体中的链状排列，从而实现各向异性导电特性。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供。本专利技术方法的具体步骤为步骤I)颗粒复合体系制备该方法要求导电填料对磁场存在磁响应，因此填料必须具有铁磁性。有些导电填料本身就是铁磁性物质，而大部分导电填料不具备铁磁性，则可以通过物理或化学方法在导电填料上复合磁性物质，从而赋予导电填料铁磁特性。本专利技术的重点不在于导电铁磁性填料的制备，相关制备技术很多物理气相沉积、化学气相沉积、电镀、化学镀、化学合成等。本专利技术是在铁磁性导电填料的基础上，通过磁场取向，进而获得各向异性复合导电材料。在100份的热固性或热塑性有机物单体中加入5 200份平均尺寸为O. I 100 μ m的铁磁性导电填料，在20 250°C条件下搅拌分散O. 5 IOh ;对于热固性有机单体，还需在体系分散均匀后，再加入I 15份固化剂或交联剂，继续搅拌30s。所述的有机单体为不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。所述的铁磁性导电填料由导电功能团和铁磁性功能团组成，其中导电功能团包括所有导电材料，主要为炭黑、碳纤维、石墨、金属粉等，铁磁性功能团包括所有铁磁性材料，主要为 Fe、Co、Ni、Fe2O3' Fe3O4 等。所述的固化剂为聚酰胺、六次甲基四胺、间苯二甲二胺。所述的交联剂为苯乙烯。步骤2)磁场中磁性颗粒取向将弥散复合体系注入模具中，然后在模具处施加磁场，磁场强度为O. 01 2. 0T,取向时间为I 60min。所述的磁场是由电磁铁、电磁线圈或永磁体产生的磁场。步骤3)固化将取向成型后的样品置于烘箱内固化，烘箱温度20 200°C，保温I 480h。本专利技术是将铁磁性导电填料与有机单体组成的复合体系，在磁场中利用磁场对粒子的取向作用，使铁磁性导电填料在有机物中形成链状分布，经固化后获得各向异性导电特性。本专利技术的优点是I)利用磁场改变聚合物基体中的导电填料分布，平行磁场方向形成链状团簇。2)由于导电填料在聚合物基体中的各向异性分布，基体的导电性也具有各向异性。在平行链状团簇的方向，材料导电性要远远大于垂直于链状团簇的方向。3)通过外磁场，实现对导电材料显微组织无接触式调控，获得各向异性导电性，克服了传统方法中需预先排布导电纤维的缺点。附图说明图I是各向异性导电材料显微组织示意。图中，铁磁性功能团I与导电功能团2分布在聚合物基体3中形成链状团簇，并沿外磁场方向平行排列，从而呈现导电各向异性。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术进行详细描述，以便更好地理解本专利技术的目的、特点和优点。虽然本专利技术是结合该具体的实施例进行描述，但并不意味着本专利技术局限于所描述的具体实施例。相反，对可以包括在本专利技术权利要求中所限定的保护范围内的实施方式进行的替代、改进和等同的实施方式，都属于本专利技术的保护范围。本专利技术涉及，该方法包括以下步骤步骤I)颗粒复合体系制备在100份的热固性或热塑性有机物单体中加入5 200份平均尺寸为O. I 100 μ m的铁磁性导电填料，在20 250°C条件下搅拌分散O. 5 IOh ;对于热固性有机单体，还需在体系分散均匀后，再加入I 15份固化剂 或交联剂，继续搅拌30s。步骤2)磁场中磁性颗粒取向将弥散复合体系注入模具中，然后在模具处施加磁场，磁场强度为O. 01 2. 0T,取向时间为I 60min。步骤3)固化将取向成型后的样品置于烘箱内固化，烘箱温度20 200°C，保温I 480h。所述的有机单体为不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。所述的铁磁性导电填料由导电功能团和铁磁性功能团组成其中导电功能团包括所有导电材料，主要为炭黑、碳纤维、石墨、金属粉等；铁磁性功能团包括所有铁磁性材料，主要为Fe、CO、Ni、Fe203、Fe304等。所述的固化剂为聚酰胺、六次甲基四胺、间苯二甲二胺。所述的交联剂为苯乙烯。所述的磁场是由电磁铁、电磁线圈或永磁体产生的磁场。本专利技术将铁磁性导电填料与有机单体组成的复合体系，在磁场中利用磁场对粒子的取向作用，使铁磁性导电填料在有机物中形成链状分布，经固化后获得各向异性导电特性。所制备的样品组织致密，孔隙率低，样品表面比较平整。对制备的样品进行金相观察，发现聚合物基体中的铁磁性导电填料沿外磁场方向呈链状团簇分布。对材料进行电导率测试发现，材料的导电性呈各向异性，平行链状方向电导率远远大于垂直链状方向。实施例I :在100份的不饱和聚酯单体中加入10份平均颗粒尺寸为O. I μ m的炭黑/Fe2O3铁磁性导电填料，在20°C水浴锅中搅拌分散5h ;在体系分散均匀后，再加入5份交联剂苯乙烯，继续搅拌3本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种各向异性导电材料制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤1)颗粒复合体系制备在100份的热固性或热塑性有机物单体中加入5～200份平均尺寸为0.1～100μm的铁磁性导电填料，在20～250℃条件下搅拌分散0.5～10h；对于热固性有机单体，还需在体系分散均匀后，再加入1～15份固化剂或交联剂，继续搅拌30s。步骤2)磁场中磁性颗粒取向将弥散复合体系注入模具中，然后在模具处施加磁场，磁场强度为0.01～2.0T，取向时间为1～60min。步骤3)固化将取向成型后的样品置于烘箱内固化，烘箱温度20～200℃，保温1～480h。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：彭晓领，金顶峰，洪波，金红晓，王新庆，徐靖才，葛洪良，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：发明
国别省市：
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