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CN106336630B - 一种导电材料及其制备方法和用途 - Google Patents

一种导电材料及其制备方法和用途 Download PDF

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CN106336630B CN201610756397.6A CN201610756397A CN106336630B CN 106336630 B CN106336630 B CN 106336630B CN 201610756397 A CN201610756397 A CN 201610756397A CN 106336630 B CN106336630 B CN 106336630B
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Abstract

本发明涉及一种导电材料,所述导电材料包括树脂母料、改性碳纤维、改性石墨烯、改性氧化铝、偶联剂、分散剂、增强剂、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、抗氧剂、邻苯二甲酸二丁酯和纳米铜粉。还涉及其制备方法、用来制备导电电极的用途和由此制得的导电电极,以及该导电电极用于土壤电动力学修复中的用途。所述导电材料通过特定组分的选择、改性以及特定的工艺制备方法,从而获得了诸多优异性能,具有良好的科研和生产价值。

Description

一种导电材料及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及一种材料及其制备方法和用途,更具体地涉及一种导电材料其制备方法和用于土壤及地下水修复中的用途,属于工程塑料和环保技术领域。
背景技术
塑料(又称为树脂)是一种用途非常广泛的高分子材料,其在多个领域如涂料、染料、粘合剂、纺织等诸多领域中具有非常重要的作用,从而在全球范围内应用量巨大,成为目前影响我们生活所必不可少的材料之一。
在种类繁多的塑料之中,绝缘性导热塑料由于克服了金属材料的诸多缺陷,如绝缘性差、使用方便等,而大受欢迎,例如可用于电力工业、电子工业等领域中,从而有着越来越广泛的应用前景和潜力。
另一方面,随着电子工业的快速发展,特别是由于微电子技术的集成度越来越高、电子元器件和电路的密度、体积越来越小,从而对于具有良好绝缘性、导热性的工程塑料有着迫切的需求。除了电子工业外,在电力工业上,由于输送电路的电压越来越高,在变压站等具体应用中,对于具有高绝缘性、良好导热性的工程塑料同样有着越来越大的需求。
正是由于导电塑料的如此用途,从而引起了人们的极大关注,并进行了大量的深入研究,也取得了一定的成果。
CN104368596A公开了一种本发明涉及一种基于塑料电极的电动修复重金属污染土壤的原位处理方法,其特征在于它包括以下步骤:步骤一、取土做实验确定污染土处理深度;步骤二、平整场地;步骤三、对于含水量小于30%的土壤,进行灌水预浸;步骤四、布置阳极塑料电极(6)和阴极塑料电极(5);步骤五、布置排水管(3)和注水管(4),步骤六、用导线(2)将阴极塑料电极(5)和阳极塑料电极(6)分别连接,并汇总接到直流电源(1)的正负极上;步骤七、接通直流电源(1),开始电渗处理。该基于塑料电极的电动修复重金属污染土壤的原位处理方法具有可以快速降低土体中重金属含量,环保性能较高的优点。
CN204338567U公开了一种基于塑料电极的电动修复重金属污染土壤的电渗系统,其特征在于它包括间隔竖向布置的多根阳极塑料电极(6)和多根阴极塑料电极(5),在阴极塑料电极(5)的顶部纵向安置排水管(3),在阳极塑料电极(6)的顶部纵向安置注水管(4),各根排水管(3)与排水总管连接,排水总管引到场地外集水坑处;各根注水管(4)与注水总管连接,注水总管引到注水泵处,用导线(2)将阴极塑料电极(5)和阳极塑料电极(6)分别连接,并汇总接到直流电源(1)的正负极上。该基于塑料电极的电动修复重金属污染土壤的电渗系统具有可以快速降低土体中重金属含量,环保性能较高的优点。
CN101955653A公开了一种增强导电尼龙材料及其制备方法,其原料包括按重量计的以下物质:尼龙40%-70%,玻璃纤维10%-40%,金属粉末10%-40%,偶联剂0.1%-5%,抗氧剂0.1%-0.5%,硅油0.5%-5%。所述方法具有生产过程简便,金属粉末分散均匀、添加量少,导电性可控、制品表面光滑的特点。
CN101781428A公开了一种导电塑料母粒及其制备方法和应用,该导电塑料母粒按重量百分比计,包括如下组份:a、36%-50%的导电碳黑;b、1%-5%的N,N’-乙撑双硬脂酰胺;c、余量的高抗冲击聚苯乙烯与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物。起通过选用分散剂N,N’-乙撑双硬脂酰胺加入其中,以将导电碳黑分散更为均匀,同时采用密炼机进行密炼成型,可提升导电碳黑于载体中的相溶性和物理机械性能,进而大大提高导电碳黑的添加量,从而使导电塑料母粒获得极佳的导电性和分散性能。因此,利用此种新型的导电塑料母粒应用于制作电子产品包装用材料时,其添加量可减少至15%-45%而同样可达到标准之电阻率要求。
CN102888091A公开了一种合金型导电塑料,属于塑料技术领域,包括基材和导电材料,所述基材选用相对粘度为1.5-1.7的尼龙材料,所述导电材料选用100-150目的Cu、Fe、Ni、Ag的合金粉末,然后经过共混、造粒成型。所述Cu、Fe、Ni、Ag的合金粉末体积比为1:1:1:1,尼龙材料与合金粉末的质量比为10:3-10:6。使用所述导电塑料,体积电阻率高,比重小,抗拉强度高,且具有导电、导热、耐磨、自润滑等优点,可用来制造各种导电、导热、电磁屏蔽以及抗静电等塑料制品。
CN102321290A公开了一种保型超导电塑料及其制备方法,特别适用于铁路贯通地线的外护套材料,以及有高导电要求的注塑产品。其中各种基料重量配比为:高压聚乙烯:40-45份、EAV:5-15份、纳米处理导电碳黑:35-40份、硬脂酸锌Zn-St:0.5-0.8份、液体石蜡:2-5份、低温增塑剂:2-5份、抗氧剂:0.1-0.5份。按重量配比混合密炼,经双阶螺杆挤出机塑化,单螺杆挤出机造粒而成。
CN102344634A公开了一种复合型导电塑料及制备工艺所述导电塑料由30-60%共聚合物,掺杂20-35%AsSO4和20-35%ZnCl2组成,所述的共聚合物为聚乙炔、聚吡咯、聚苯硫醚、聚萘乙烯、聚乙烯吡啶衍生物。复合型导电塑料制备工艺,包括(1)将30-60%共聚合物和导电填料20-35%AsSO4和20-35%ZnCl2在开炼机上熔融共混,熔融温度为320-350℃,混合均匀后,挤出,冷却制粒。
CN102433940A公开了一种用于长线柔性阳极的导电防腐材料及其制备工艺,涉及一种导电防腐材料。导电防腐材料由第一组分和第二组分混合而成;按质量份数,第一组分为20-50份,第二组分为50-80份;①第一组分按质量份数,三元乙丙橡胶100份;导电石墨10-20份;超导电炭黑50-80份;防老剂1-3份;石蜡油15-30份;②第二组分为导电塑料。其有效解决了制作长线柔性阳极的导电防腐材料所要求的低电阻、高强度、柔性好、耐化学腐蚀、耐酸、碱、盐性能的问题;同时限制阳电极单位长度上的电流输出,防止阳极回路起点发生过量的电流输出;可用来增加电缆的表面积,以便降低电缆和导电焦炭之间的接触电阻并向焦炭提供电子。
CN102786728A公开了一种导电塑料,其配方按重量份包括如下组分:碳纤维10-15份,聚乙烯10-20份,聚丙烯5-15份,玻璃纤维5-10份,聚碳酸酯5-8份,钛镁合金粉20-30份。所述导电塑料具有优良的力学性能,耐磨性好,化学稳定性强,且能防止静电产生。
CN104098813A公开了一种导电塑料及其制法。所述导电塑料包括共混的以下组分:a.热塑性树脂;b.具有交联结构的橡胶粒子;c.导电填料;d.低熔点金属;所述组分b的凝胶含量为60%重量或更高,平均粒径为0.02-1μm;组分c在所述热塑性树脂加工温度下不熔融;所述组分d为单组分金属和金属合金中的至少一种,其熔点在20-480℃并低于热塑性树脂加工温度;所述组分b与组分a的重量比为0.1:99.9-30:70。所述导电塑料的导电填料和金属的填充量低,导电性能更加优异,可用通常的熔融共混方法制得。可制作具有防静电、防电磁波干扰和无尘要求的电子生产设备、工具,电子仪器、仪表外壳和无尘生产车间的装饰材料。
CN103351567A公开了一种高电导率的导电塑料的制备方法,该方法包括下列步骤:称取ABS于90℃下干燥4小时,然后和氧化钛、氧化锶、界面偶联剂、增韧剂和分散润滑剂,于高速搅拌机中以1100转/分钟搅拌5分钟,待均匀后放出;把混合均勺的物料加入长径比(L/D)为40的双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机的加工温度:一区温度180℃,二区温度为185℃,三区温度为195℃,四区温度为210℃,五区温度为215℃,六区温度为225℃,七区温度为235℃,八区温度为240℃,主机转速为320转/min;经过挤出后冷却牵条、风干切粒,即制备本发明所述的高电导率的导电塑料。
CN103275504A公开了一种导电塑料,所述的导电塑料是由塑料本体、增塑剂和导电材料组合而成,所述的导电材料是导电纤维,所述的塑料本体占所述的导电塑料质量百分比的35%-50%,所述的添加剂占所述的导电塑料质量百分比的40%-45%,所述的导电材料占所述的导电塑料质量百分比的10%-20%。
CN103304910A公开了一种导电塑料,特别是涉及一种高强度的导电塑料,属于高分子材料技术领域。包括有按重量份计的如下组分:聚苯乙烯70-90份、聚氯乙烯10-20份、聚氯乙烯蜡10-15份、酚醛树脂5-10份、三正丁基胺5-10份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯5-10份、丁二烯-丙烯腈共聚物10-15份、丙二酸二乙酯3-6份、甲基丙烯酸甲酯2-3份、填料5-10份、银包铜粉10-12份、铝粉5-10份、石墨10-15份、稳定剂5-10份、硅烷偶联剂2-4份。该导电塑料体积电阻率在0.21Ω·cm以下,其纵向拉伸强度和横向拉伸强度都在50MPa左右,对于电磁屏蔽的性能也可以达到50dB以上。
CN104341765A公开了一种导电塑料,其组分按质量百分比包括:合成树脂30%-70%,玻璃纤维10%-40%,增塑剂5%-10%,润滑剂1%-5%,偶联剂3%-8%;合成树脂为聚苯醚树脂或聚苯醚树脂和聚苯乙烯树脂按质量比1:1的混合,玻璃纤维还可以是导电碳黑或玻璃纤维与导电碳黑质量比1:1的混合物,增塑剂为阻燃型增塑剂,润滑剂为PE蜡,偶联剂为异丙基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯。所述导电塑料可作为导电塑料制品的原料,在相关领域广泛应用。
CN103665653A公开了一种环保耐磨导电塑料,其中配方由下列重量份的原料组成:PVC 100份、碳纤维20份、玻璃纤维10份、镀镍云母纤维15份、聚丙烯8份、聚碳酸酯10份、氢氧化铝6份、改性共聚甲醛6份。所述导电塑料耐磨性好、化学稳定性强,导电性能是普通导电纤维导电能力的80倍以上。
CN103665275A公开了一种高强度导电塑料,其包含下列组分,碳纤维21份,聚苯乙烯25份,聚氯乙烯54份,三正丁基胺22份,丙二酸二乙酯32份,甲基丙烯酸甲酯65份,聚乙烯5份,聚丙烯22份,玻璃纤维10份,聚对苯二甲酸丁二醇酯7份,钛镁合金粉2份。所述塑料还包括辛酸铅5份,聚碳酸酯12份。与现有的技术相比,所述塑料耐磨性好,导热系数高,适用于防静电材料,力学性能,耐磨性好,化学稳定性强的优点,且能防止静电产生。
CN103881294A公开了一种高强度导电塑料,其由下列按重量份计的原料组成:酚醛树脂25-30份,聚氯乙烯20-30份,玻璃纤维10-15份,铜粉10-15份,石墨8-16份,滑石粉5-10份,丁苯橡胶3-6份,三正丁基胺2-6份,增韧剂3-6份,抗氧剂0.3-0.5份。所述高强度导电塑料在保持了塑料的良好导电性能的同时,还兼具很好的抗拉强度,且制备简单,成本较低,有很好的应用前景。
CN104559057A公开了一种工程导电塑料,该导电塑料由以下重量份的原料制成:环氧树脂40-60份,聚氯乙烯10-15份,玻璃纤维10-15份,导电碳黑8-12份,聚碳酸酯10-15份,铜粉6-10份,对苯二甲醇5-8份,碳酸钙2-4份。通过采用导电碳黑与铜粉交叉混合的方式制作出具有较好导电特性的工程用塑料,制作成本较单独使用导电碳黑减少30%-40%,有利于企业的长期发展。
CN104693634A公开了一种复合导电工程塑料及其制备方法,所述的工程塑料包括聚苯乙烯为18-38份、炭黑粉末为5-13份、聚苯胺为4-9份、聚环氧乙烷为3-8份、聚碳酸酯为6-12份、硬脂酸镁为4-7份、聚乙二醇二丙烯酸酯为6-10份、马来酸二丁酯为2-5份、KH570偶联剂为0.6-2份。制备方法包括如下步骤:(1)分别按重量取上述的各种材料在高速混合机中进行高速混合;(2)将步骤(1)高速混合后的塑料材料在双螺杆挤压机进行熔融挤压;(3)将步骤(2)挤压后的高分子材料冷却后切粒,为制备的复合导电工程塑料。制备得到的导电塑料具有良好的物理强度和导电特性。
CN104788928A公开了一种改进的导电塑料,其由以下重量份数的原料制成:甲基丙烯酸铅7-14份,氧化钛3-6份,辛酸铅4-9份,ABS塑料8-14份,三乙烯四胺5-10份,乙撑双油酸酰胺6-13份,聚碳酸酯5-10份,水玻璃2-5份,矿粉4-11份,聚碳酸酯8-14份,乙烯基苯4-9份,氧化镁2-6份,对-甲基亚苄基3-8份,金属纤维3-8份。所述导电塑料,导电效果好,能够很好的防止静电的伤害,保护电器元件;同时耐候性好。
CN104877265A公开了一种导电塑料,涉及塑料技术领域,该导电塑料采用如下重量份的原料:聚氯乙烯:55份至65份;密胺树脂:15份至20份;超导电炭黑:10份至15份;氧化锌粉:10份至15份;金属粉:6份至8份;碳酸钙:6份至8份;铝酸脂偶联剂:6份至8份。其可以解决现有导电塑料的导电率低且成本高的问题。
如上所述,现有技术中公开了多种导电材料,但对于这些导电塑料的应用仅局限于普通领域,而不可应用到土壤修复中,因为土壤修复时需要将电极插入到待修复土壤中,需要满足高强度、导电性优异等多个苛刻要求。
正是基于上述的技术现状,因此对于塑料导电电极仍存在迫切的需求,这也正是本发明得以完成的动力所在和基础所倚。
本发明旨在研制一种新型的导电材料,其通过组分的合适筛选和特定组合,使得所得塑料意外地表现出了优良的多种性能,从而可应用到土壤修复中,具有广泛的工业化应用前景和市场价值。
发明内容
为了得到新型的导电材料、制备方法和用途,本发明人对此进行了深入研究,在付出了大量的创造性劳动和经过深入实验探索后,从而完成了本发明。
具体而言,本发明主要涉及如下几个方面。
第一个方面,本发明涉及一种导电材料,所述导电材料包括树脂母料、改性碳纤维、改性石墨烯、改性氧化铝、偶联剂、分散剂、增强剂、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、抗氧剂、邻苯二甲酸二丁酯和纳米铜粉。
在本发明的所述导电材料中,以重量份计,所述导电材料包括的具体组分和含量如下:
在本发明的所述导电材料中,涉及组成的“包括”,既包含了开放式的“包括”、“包含”等及其类似含义,也包含了封闭式的“由…组成”等及其类似含义。
在本发明的所述导电材料中,所述树脂母料的重量份为70-85份,例如可为70份、75份、80份或85份。
其中,所述树脂母料为丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚苯硫醚的混合物,丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚苯硫醚的重量比为1:2-3:1-2,例如可为1:2:1、1:2:2、1:3:1或1:3:2。
其中,所述丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚苯硫醚都是本领域中公知的常规聚合物,可通过多种商业渠道而获得,在此不再进行详细描述。
在本发明的所述导电材料中,所述改性碳纤维的重量份为2-3份,例如可为2份、2.5份或3份。
其中,所述改性碳纤维是按照包括如下步骤的方法制备得到的:
A1:将直径为15-25μm的碳纤维截切成0.2-0.5mm的长度,然后在无水乙二醇中充分浸泡60-70分钟,然后在300-350℃下充分干燥,得到干燥纤维,最后向所述干燥纤维上喷射雾化二甲基硅油,并使干燥纤维的表面被雾化二甲基硅油均匀润湿,最后在70℃下干燥30-40分钟,得到油基碳纤维;
A2:将正硅酸异丙酯加入到丙酮和无水乙醇的等体积比混合溶剂中,配制成正硅酸异丙酯的酮醇溶液;
A3:将步骤A1的油基碳纤维加入到所述酮醇溶液中,再加入聚乙烯吡咯烷酮-k30(即PVP-k30),超声分散2-3小时;过滤,得到纤维,将其在600℃下煅烧40-50分钟,最后自然冷却至常温,即得到所述改性碳纤维。
其中,在步骤A1中,无水乙二醇的用量并没有特别的限定,例如可完全将碳纤维浸泡完全既可。
其中,在步骤A1中,所述干燥纤维与雾化二甲基硅油的质量比为1:0.1-0.15,例如可为1:0.1、1:0.12、1:0.14或1:0.15。通过喷射雾化甲基硅油,实现了干燥纤维的表面初步改性。
其中,在步骤A2中,正硅酸异丙酯与混合溶剂的质量体积比为1:10-15g/ml,即将每1g正硅酸异丙酯加入到10-15ml由丙酮和无水乙醇组成的等体积比混合溶剂中。
其中,在步骤A3中,涉及到所述油基碳纤维与所述酮醇溶液中的正硅酸异丙酯的用量比,换算成以步骤A1中的干燥纤维与步骤A2中的正硅酸异丙酯的质量比为1:2-3,例如可为1:2、1:2.5或1:3(也即步骤A1中的干燥纤维与步骤A2中的正硅酸异丙酯的质量比为1:2-3)。
其中,在步骤A3中,所述PVK-k30与所述酮醇溶液中的正硅酸异丙酯的质量比为1:7-8,例如可为1:7、1:7.5或1:8。
在本发明的所述导电材料中,所述改性石墨烯的重量份为3-4份,例如可为3份、3.5份或4份。
其中,所述改性石墨烯是按照包括如下步骤的方法制备得到的:
B1:将鳞片石墨加入到质量百分比浓度为98%的浓硫酸中,两者的质量比为1:2;在氧气气氛中于室温下搅拌反应20-30分钟,分离出固体物,并用去离子水充分洗涤,得到弱氧化石墨烯;
B2:将所述弱氧化石墨烯在500W的微波功率下进行微波照射,时间为120-130秒,然后在400℃下保温30-40分钟,最后冷至室温,得到膨化石墨烯;
B3:将硝酸银(AgNO3)和上述膨化石墨烯加入到无水乙醇中,充分搅拌均匀,得到前驱液;向该前驱液中滴加水合肼溶液和依NH3计质量含量为25%的氨水溶液,并升温至60℃,在该温度下搅拌反应30-40分钟;离心分离,将分离出的固形物用离子水和无水乙醇顺次进行洗涤,充分干燥,即得到所述改性石墨烯。
其中,在步骤B3中,所述无水乙醇的用量并无特别的限定,只要其能够方便反应进行和后续处理即可,本领域技术人员可进行合适的选择与确定,在此不再进行详细描述。
其中,在步骤B3中,硝酸银(AgNO3)与膨化石墨烯的质量比为1:4-5,例如可为1:4、1:4.5或1:5。
其中,在步骤B3中,水合肼溶液的质量百分浓度为60-70%,例如可为60%、65%或70%。
其中,在步骤B3中,硝酸银(AgNO3)与水合肼溶液中的水合肼的摩尔比为1:3-4,例如可为1:3、1:3.5或1:4。
其中,在步骤B3中,硝酸银(AgNO3)与氨水中所含的NH3的摩尔比为1:1-2,例如可为1:1、1:1.5或1:2。
在本发明的所述导电材料中,所述改性氧化铝的重量份为1-2.5份,例如可为1份、1.5份、2份或2.5份。
其中,所述改性氧化铝是按照包括如下步骤的方法制备得到的:
C1:将氯化铝(AlCl3)加入到三乙二醇中,搅拌均匀得到反应液,然后将NaOH水溶液加入到该反应液中,升温至60-80℃,并在该温度下搅拌反应40-50分钟,反应结束后,自然冷却,离心分离得到沉淀物,将该沉淀物用去离子水充分洗涤2-3次,并充分干燥,得到得到纳米氧化铝颗粒;
C2:将所述纳米氧化铝颗粒均匀分散在无水乙醇中,然后加入正硅酸异丙酯的无水乙醇溶液,加入完毕后,在室温下搅拌反应1-2小时,离心分离,将所得固体在300℃下焙烧40-50分钟,即得所述改性氧化铝。
其中,在步骤C1中,所述三乙二醇的用量并无特别的限定,只要其能够方便反应进行和后续处理即可,本领域技术人员可进行合适的选择与确定,在此不再进行详细描述。
其中,在步骤C1中,NaOH水溶液的质量百分浓度为10-20%,例如可为10%、15%或20%。
其中,在步骤C1中,氯化铝(AlCl3)与NaOH的摩尔比为1:3.5-4.5,例如可为1:3.5、1:4或1:4.5。
其中,在步骤C2中,分散所述纳米氧化铝颗粒的无水乙醇的用量,以及所述正硅酸异丙酯的无水乙醇溶液中所使用的无水乙醇的用量均没有特别的限定,只要其方便分散所述纳米氧化铝颗粒以及方便形成正硅酸异丙酯的无水乙醇溶液,并便于后续反应和后处理即可,本领域技术人员可进行合适的选择与确定。
其中,在步骤C2中,涉及到所述纳米氧化铝与所述正硅酸异丙酯的用量比,换算成以步骤C1中的氯化铝(AlCl3)与正硅酸异丙酯的摩尔比为1:1-2,例如可为1:1、1:1.5或1:2(也即步骤C1中的氯化铝(AlCl3)与步骤C2中的正硅酸异丙酯的的摩尔比为1:1-2)。
在本发明的所述导电材料中,所述偶联剂的重量份为0.6-1.5份,例如可为0.6份、0.8份、1份、1.2份、1.4份或1.5份。
所述偶联剂为γ-叔丁基过氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、丁二酰-二(三甲氧基硅丙基硫)或苯二甲酰-二(三甲氧基硅丙基硫)中的任意一种,最优选为苯二甲酰-二(三甲氧基硅丙基硫)。
在本发明的所述导电材料中,所述分散剂的重量份为1-1.6份,例如可为1份、1.2份、1.4份或1.6份。
所述分散剂为三乙基己基磷酸、三硬脂酸甘油酯、乙烯基双硬脂酰胺、硬脂酸单甘油酯、N,N-乙撑双月桂酰胺或N,N-乙撑双油酸酰胺中的任意一种,最优选为三硬脂酸甘油酯。
在本发明的所述导电材料中,所述增强剂的重量份为1-2份,例如可为1份、1.2份、1.4份、1.6份、1.8份或2份。
所述增强剂为丙烯酸酯-苯乙烯共聚物、聚乙烯醇缩醛胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯酯聚合物、聚乙酸乙烯酯乳胶或乙烯丙烯酸共聚物中的任意一种,最优选为聚乙酸乙烯酯乳胶。
这些物质都是本领域中非常公知的物质,可通过多种手段进行合成或者通过多种商业渠道而获得,在此不再一一进行详细描述。
在本发明的所述导电材料中,所述乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的重量份为2-2.8份,例如可为2份、2.2份、2.4份、2.6份或2.8份。
在本发明的所述导电材料中,所述抗氧剂的重量份为1.2-2份,例如可为1.2份、1.4份、1.6份、1.8份或2份。
所述抗氧剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2,6-二叔丁基-4-羟基苯酚、特丁基对苯二酚或N,N-二苯基对苯二胺中的任意一种,最优选为2,6-二叔丁基-4-羟基苯酚。
在本发明的所述导电材料中,所述邻苯二甲酸二丁酯的重量份为0.4-0.8份,例如可为0.4份、0.6份或0.8份。
在本发明的所述导电材料中,所述纳米铜粉的重量份为1-2份,例如可为1份、1.5份或2份。
所述纳米铜粉的粒度为40-100nm,例如可为40nm、60nm、80nm或100纳米;该物质为常规物质,可通过多种常规商业渠道而获得,在此不再进行详细描述。
第二个方面,本发明还涉及上述导电材料的制备方法,所述方法包括如下步骤:
D1:按照1:2-3:1-2的重量比,称取丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚苯硫醚,并将这三种物质加入到高速混合机中,于100-120℃的温度下充分混合,得到树脂母料;
D2:向所述树脂母料中加入改性碳纤维、为总用量80-90%的改性石墨烯、改性氧化铝、为总用量70-80%的偶联剂、分散剂、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和纳米铜粉,然后在高速混合机中以1300-1500转/分钟的速度继续充分混合10-20分钟,得到第一基料;
D3:将所述第一基料在双螺杆挤出机中,于130-140℃的温度下剪切分散,得到第二基料;将所述第二基料、剩余量的改性石墨烯、剩余量的偶联剂、增强剂、抗氧剂和邻苯二甲酸二丁酯加入混合机中,充分混合20-30分钟,即得所述导电材料。
发明人发现,通过改性石墨烯和偶联剂的分批次加入,可以显著的改善所述塑料的性能。
第三个方面,本发明还涉及一种由所述导电材料制成的导电电极。
可使用本领域中的常规技术,将所述导电材料制备成导电电极,由于所述塑料具有多种优异性能,从而使得所述导电电极可应用于需要导电性能良好、强度高、抗老化性能优异的土壤修复中,在土壤修改领域具有良好的应用前景和工业化生产潜力。
因此,第四个方面,本发明还涉及所述导电材料用来制备导电电极的用途。
第五个方面,本发明还涉及所述导电电极在土壤修复中的用途。
发明人发现,所述导电电极由于具有良好的多种性能,从而可代替土壤修复中常规使用的金属电极。其中,使用导电电极进行土壤修复的方法属于公知技术,在此不再进行详细描述。
综上所述,本发明提供了一种导电材料、制备方法,其用来制备导电电极的用途和由此制得的导电电极,以及所述导电电极在土壤修复中的用途,所述导电材料通过特定组分的选择、改性以及特定的工艺制备方法,从而获得了诸多优异性能,具有良好的科研和生产价值。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明,但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明,并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定,更非将本发明的保护范围局限于此。
制备例1:改性碳纤维的制备
A1:将直径范围均处于为15-25μm内的碳纤维截切成0.3mm的长度,然后在适量无水乙二醇中充分浸泡65分钟,然后在330℃下充分干燥,得到干燥纤维,最后向所述干燥纤维上喷射雾化二甲基硅油(所述干燥纤维与雾化二甲基硅油的质量比为1:0.13),并使干燥纤维的表面被雾化二甲基硅油均匀润湿,最后在70℃下干燥35分钟,得到油基碳纤维;
A2:将正硅酸异丙酯加入到丙酮和无水乙醇的等体积比混合溶剂中(正硅酸异丙酯与混合溶剂的质量体积比为1:13g/ml),配制成正硅酸异丙酯的酮醇溶液;
A3:将步骤A1的油基碳纤维加入到所述酮醇溶液中(步骤A1中的干燥纤维与步骤A2中的正硅酸异丙酯的质量比为1:2.5),再加入聚乙烯吡咯烷酮-k30(所述聚乙烯吡咯烷酮-k30与所述酮醇溶液中的正硅酸异丙酯的质量比为1:7.5),超声分散2.5小时;过滤,得到纤维,将其在600℃下煅烧45分钟,最后自然冷却至常温,即得到改性碳纤维,将其命名为XW。
制备例1-1—1-2:改性碳纤维的制备
制备例1-1:除步骤A1中的干燥纤维未喷射雾化二甲基硅油外,其它操作均相同,从而重复进行了制备例1,将得到的改性碳纤维命名为DXW1。
制备例1-1:除未进行步骤A2-A3外,其它操作均相同,从而重复进行了制备例1,将得到的改性碳纤维命名为DXW2。
制备例2:改性石墨烯的制备
B1:将鳞片石墨加入到质量百分比浓度为98%的浓硫酸中,两者的质量比为1:2;在氧气气氛中于室温下搅拌反应25分钟,分离出固体物,并用去离子水充分洗涤,得到弱氧化石墨烯;
B2:将所述弱氧化石墨烯在500W的微波功率下进行微波照射,时间为125秒,然后在400℃下保温35分钟,最后冷至室温,得到膨化石墨烯;
B3:将硝酸银(AgNO3)和上述膨化石墨烯加入到适量无水乙醇中(硝酸银与膨化石墨烯的质量比为1:4.5),充分搅拌均匀,得到前驱液;向该前驱液中滴加质量百分比浓度为65%的水合肼溶液和依NH3计质量含量为25%的氨水溶液(硝酸银与水合肼溶液中的水合肼的摩尔比为1:3.5,硝酸银与氨水中所含的NH3的摩尔比为1:1.5),并升温至60℃,在该温度下搅拌反应35分钟;离心分离,将分离出的固形物用离子水和无水乙醇顺次进行洗涤,充分干燥,从而得到改性石墨烯,将其命名为SMX。
制备例2-1—2-3:改性石墨烯的制备
制备例2-1:除未进行步骤B1-B2外,其它操作均相同(即将鳞片石墨直接进行步骤B3),从而重复进行了制备例2,将得到的改性石墨烯命名为DSMX1。
制备例2-2:除未进行步骤B3外,其它操作均相同(即实施完B2即结束),从而重复进行了制备例2,将得到的改性石墨烯命名为DSMX2。
制备例2-3:除步骤B3中未加入氨水溶液外,其它操作均相同,从而重复进行了制备例2,得到改性石墨烯。将其命名为DSMX3。
制备例3:改性氧化铝的制备
C1:将氯化铝(AlCl3)加入到适量三乙二醇中,搅拌均匀得到反应液,然后将质量百分浓度为15%的NaOH水溶液加入到该反应液中(氯化铝与NaOH的摩尔比为1:4),升温至70℃,并在该温度下搅拌反应45分钟,反应结束后,自然冷却,离心分离得到沉淀物,将该沉淀物用去离子水充分洗涤2-3次,并充分干燥,得到纳米氧化铝颗粒;
C2:将所述纳米氧化铝颗粒均匀分散在适量无水乙醇中,然后加入正硅酸异丙酯的无水乙醇溶液(步骤C1中的氯化铝(AlCl3)与步骤C2中的正硅酸异丙酯的的摩尔比为1:1.5),加入完毕后,在室温下搅拌反应1.5小时,离心分离,将所得固体在300℃下焙烧45分钟,即得改性氧化铝,将其命名为YHL。
制备例3-1:改性氧化铝的制备
除未进行步骤C2外,其它操作均相同(即实施完C1即结束),从而重复进行了制备例3,将所得纳米氧化铝颗粒命名为DYHL。
实施例1
D1:按照1:2.5:1.5的重量比,称取丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚苯硫醚,并将这三种物质加入到高速混合机中,于100℃的温度下充分混合,得到树脂母料;
D2:向70重量份所述树脂母料中加入2重量份改性碳纤维XW、为总用量3重量份的80%的改性石墨烯SMX(即3.2重量份)、1重量份改性氧化铝YHL、为总用量0.6重量份的70%的偶联剂苯二甲酰-二(三甲氧基硅丙基硫)(即0.42重量份)、1重量份分散剂三硬脂酸甘油酯、2重量份乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和1重量份粒度为40-100nm之间的纳米铜粉,然后在高速混合机中以1300转/分钟的速度继续充分混合20分钟,得到第一基料;
D3:将所述第一基料在双螺杆挤出机中,于130℃的温度下剪切分散,得到第二基料;将所述第二基料、剩余量的20%的改性石墨烯(即0.6重量份)、剩余量的30%的偶联剂(即0.18重量份)、1重量份增强剂聚乙酸乙烯酯乳胶、1.2重量份抗氧剂2,6-二叔丁基-4-羟基苯酚和0.4重量份邻苯二甲酸二丁酯加入混合机中,充分混合20分钟,即得到导电材料,将其命名为SL1。
实施例2
D1:按照1:2.5:1.5的重量比,称取丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚苯硫醚,并将这三种物质加入到高速混合机中,于110℃的温度下充分混合,得到树脂母料;
D2:向85重量份所述树脂母料中加入2.5重量份改性碳纤维XW、为总用量3.5重量份的90%的改性石墨烯SMX(即3.15重量份)、2.5重量份改性氧化铝YHL、为总用量1.5重量份的80%的偶联剂苯二甲酰-二(三甲氧基硅丙基硫)(即1.2重量份)、1.3重量份分散剂三硬脂酸甘油酯、2.4重量份乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和2重量份粒度为40-100nm之间的纳米铜粉,然后在高速混合机中以1400转/分钟的速度继续充分混合15分钟,得到第一基料;
D3:将所述第一基料在双螺杆挤出机中,于135℃的温度下剪切分散,得到第二基料;将所述第二基料、剩余量的10%的改性石墨烯(即0.35重量份)、剩余量的20%的偶联剂(即0.3重量份)、1.5重量份增强剂聚乙酸乙烯酯乳胶、2重量份抗氧剂2,6-二叔丁基-4-羟基苯酚和0.6重量份邻苯二甲酸二丁酯加入混合机中,充分混合25分钟,即得到导电材料,将其命名为SL2。
实施例3
D1:按照1:2.5:1.5的重量比,称取丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚苯硫醚,并将这三种物质加入到高速混合机中,于120℃的温度下充分混合,得到树脂母料;
D2:向78重量份所述树脂母料中加入3重量份改性碳纤维XW、为总用量4重量份的85%的改性石墨烯SMX(即3.4重量份)、1.7重量份改性氧化铝YHL、为总用量1.2重量份的75%的偶联剂苯二甲酰-二(三甲氧基硅丙基硫)(即0.9重量份)、1.6重量份分散剂三硬脂酸甘油酯、2.8重量份乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和1.5重量份粒度为40-100nm之间的纳米铜粉,然后在高速混合机中以1500转/分钟的速度继续充分混合10分钟,得到第一基料;
D3:将所述第一基料在双螺杆挤出机中,于140℃的温度下剪切分散,得到第二基料;将所述第二基料、剩余量的15%的改性石墨烯(即0.6重量份)、剩余量的25%的偶联剂(即0.3重量份)、2重量份增强剂聚乙酸乙烯酯乳胶、1.6重量份抗氧剂2,6-二叔丁基-4-羟基苯酚和0.8重量份邻苯二甲酸二丁酯加入混合机中,充分混合30分钟,即得到导电材料,将其命名为SL3。
实施例4-9
实施例4-6:除使用改性碳纤维DXW1代替XW外,其它操作均不变,从而重复实施了实施例1-3,得到实施例4-6,将得到的塑料顺次命名为SL4、SL5和SL6。
实施例7-9:除使用改性碳纤维DXW2代替XW外,其它操作均不变,从而重复实施了实施例1-3,得到实施例7-9,将得到的塑料顺次命名为SL7、SL8和SL9。
实施例10-18
实施例10-12:除使用改性石墨烯DSMX1代替SMX外,其它操作均不变,从而重复实施了实施例1-3,得到实施例10-12,将得到的塑料顺次命名为SL10、SL11和SL12。
实施例13-15:除使用改性石墨烯DSMX2代替SMX外,其它操作均不变,从而重复实施了实施例1-3,得到实施例13-15,将得到的塑料顺次命名为SL13、SL14和SL15。
实施例16-18:除使用改性石墨烯DSMX3代替SMX外,其它操作均不变,从而重复实施了实施例1-3,得到实施例16-18,将得到的塑料顺次命名为SL16、SL17和SL18。
实施例19-21
除使用纳米氧化铝颗粒DYHL代替YHL外,其它操作均不变,从而重复实施了实施例1-3,得到实施例19-21,将得到的塑料顺次命名为SL19、SL20和SL21。
实施例22-33
实施例22-24:除使用γ-叔丁基过氧丙基三甲氧基硅烷代替苯二甲酰-二(三甲氧基硅丙基硫)外,其它操作均不变,从而重复实施了实施例1-3,得到实施例22-24,将得到的塑料顺次命名为SL22、SL23和SL24。
实施例25-27:除使用γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷代替苯二甲酰-二(三甲氧基硅丙基硫)外,其它操作均不变,从而重复实施了实施例1-3,得到实施例25-27,将得到的塑料顺次命名为SL25、SL26和SL27。
实施例28-30:除使用γ-氯丙基三乙氧基硅烷代替苯二甲酰-二(三甲氧基硅丙基硫)外,其它操作均不变,从而重复实施了实施例1-3,得到实施例28-30,将得到的塑料顺次命名为SL28、SL29和SL30。
实施例31-33:除使用丁二酰-二(三甲氧基硅丙基硫)代替苯二甲酰-二(三甲氧基硅丙基硫)外,其它操作均不变,从而重复实施了实施例1-3,得到实施例31-33,将得到的塑料顺次命名为SL31、SL32和SL33。
实施例34-48
实施例34-36:除使用三乙基己基磷酸代替三硬脂酸甘油酯外,其它操作均不变,从而重复实施了实施例1-3,得到实施例34-36,将得到的塑料顺次命名为SL34、SL35和SL36。
实施例37-39:除使用乙烯基双硬脂酰胺代替三硬脂酸甘油酯外,其它操作均不变,从而重复实施了实施例1-3,得到实施例37-39,将得到的塑料顺次命名为SL37、SL38和SL39。
实施例40-42:除使用硬脂酸单甘油酯代替三硬脂酸甘油酯外,其它操作均不变,从而重复实施了实施例1-3,得到实施例40-42,将得到的塑料顺次命名为SL40、SL41和SL42。
实施例43-45:除使用N,N-乙撑双月桂酰胺代替三硬脂酸甘油酯外,其它操作均不变,从而重复实施了实施例1-3,得到实施例43-45,将得到的塑料顺次命名为SL43、SL44和SL45。
实施例46-48:除使用N,N-乙撑双油酸酰胺代替三硬脂酸甘油酯外,其它操作均不变,从而重复实施了实施例1-3,得到实施例46-48,将得到的塑料顺次命名为SL46、SL47和SL48。
实施例49-63
实施例49-51:除使用丙烯酸酯-苯乙烯共聚物代替聚乙酸乙烯酯乳胶外,其它操作均不变,从而重复实施了实施例1-3,得到实施例49-51,将得到的塑料顺次命名为SL49、SL50和SL51。
实施例52-54:除使用聚乙烯醇缩醛胶代替聚乙酸乙烯酯乳胶外,其它操作均不变,从而重复实施了实施例1-3,得到实施例52-54,将得到的塑料顺次命名为SL52、SL53和SL54。
实施例55-57:除使用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物代替聚乙酸乙烯酯乳胶外,其它操作均不变,从而重复实施了实施例1-3,得到实施例55-57,将得到的塑料顺次命名为SL55、SL56和SL57。
实施例58-60:除使用醋酸乙烯酯聚合物代替聚乙酸乙烯酯乳胶外,其它操作均不变,从而重复实施了实施例1-3,得到实施例58-60,将得到的塑料顺次命名为SL58、SL59和SL60。
实施例61-63:除使用乙烯丙烯酸共聚物代替聚乙酸乙烯酯乳胶外,其它操作均不变,从而重复实施了实施例1-3,得到实施例61-63,将得到的塑料顺次命名为SL61、SL62和SL63。
实施例64-72
实施例64-66:除使用2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚代替2,6-二叔丁基-4-羟基苯酚外,其它操作均不变,从而重复实施了实施例1-3,得到实施例64-66,将得到的塑料顺次命名为SL64、SL65和SL66。
实施例67-69:除使用特丁基对苯二酚代替2,6-二叔丁基-4-羟基苯酚外,其它操作均不变,从而重复实施了实施例1-3,得到实施例67-69,将得到的塑料顺次命名为SL67、SL68和SL69。
实施例70-72:除使用N,N-二苯基对苯二胺代替2,6-二叔丁基-4-羟基苯酚外,其它操作均不变,从而重复实施了实施例1-3,得到实施例70-72,将得到的塑料顺次命名为SL70、SL71和SL72。
实施例73-75
除将其中的乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯予以省略外,其它操作均不变,从而重复实施了实施例1-3,得到实施例73-75,将得到的塑料顺次命名为SL73、SL74和SL75。
塑料的性能测试
分别将上述实施例及对比例所得到的样品注塑成型,得到测试用塑料样品。
1、表面电阻的测定
按照标准GB14110的方法和程序,对本发明不同实施例得到的导电材料进行测量,从而测定其各自的表面电阻,结果见下表1。
表1
由此可见,本发明的导电材料具有优异的导电性能(见SL1-SL3)。而当陶瓷纤维未进行如此方法的改性时,电阻值有所升高。而当对于石墨未进行步骤B2的微波处理时,电阻值有显著增大,这证明微波处理的非显而易见性和良好效果性。以及当未进行步骤B3处理或者步骤B3中未加入氨水溶液时,电阻值有进一步的增大,但未进行步骤B3处理时的增大要显著大于步骤B3中未加入氨水溶液时的增大;这证明步骤B3以及在该步骤中加入氨水溶液的必要性和重要性。而当改变偶联剂、增强剂、抗氧剂和省略掉乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯时,电阻值稍有增大。但出人意料的是,当使用其它的分散剂时,电阻值有显著增大(见SL34-SL48),这证明三硬脂酸甘油酯具有最好的分散效果,即便是与其非常类似的硬脂酸单甘油酯,其电阻值也显著增大。
2、拉伸强度的测定
按照GB1040标准,对本发明不同实施例得到的导电材料进行测量,从而测定其各自的拉伸强度,结果见下表2。
表2
由此可见,本发明的导电材料具有优异的强度,(见SL1-SL3)。而当陶瓷纤维以及氧化铝未进行本发明方法的如此改性时,强度有明显降低。当改变偶联剂时,强度有显著的降低,这证明了苯二甲酰-二(三甲氧基硅丙基硫)具有最好的偶联效果(即便是非常类似的丁二酰-二(三甲氧基硅丙基硫),拉伸强度也有大幅度降低)。当改变增强剂时,拉伸强度降低最为显著,这证明聚乙酸乙烯酯乳胶具有最好的增强效果。
3、耐老化的考察
按照GB9341的标准,分别对刚刚制得的(为0天)和12个月后的本发明不同实施例得到的导电材料进行测量,从而测定其各自的弯曲强度,从而比较了其各自的耐老化性能,结果见下表3。
表3
由此可见,在12个月后,本发明的导电材料仍具有优异的弯曲强度(见SL1-SL3),证明其具有优异的抗老化性。而当其它成分或者改性方法有所改变时,都将导致弯曲强度低于SL1-SL3,其12个月后的弯曲强度降低程度要大于SL1-SL3的降低,证明了其抗老化性要弱于SL1-SL3(尤其是改变增强剂和抗氧剂时)。其中,最为明显的是,当使用不同的抗氧剂时,12个月后弯曲强度有非常显著的巨大降低,这证明了2,6-二叔丁基-4-羟基苯酚具有最好的抗老化性能。
不同制备方法所得到的导电材料的性能测试
对比例1-3:除在步骤D2中一次性加入全部用量的改性石墨烯外(即步骤D3中不再加入改性石墨烯),其它操作均不变,从而重复进行了实施例1-3,得到对比例1-3,将得到的导电材料顺次命名为D1、D2和D3。
对比例4-6:除在步骤D3中一次性加入全部用量的改性石墨烯外(即步骤D2中不再加入改性石墨烯),其它操作均不变,从而重复进行了实施例1-3,得到对比例4-6,将得到的导电材料顺次命名为D4、D5和D6。
对比例7-9:除在步骤D2中一次性加入全部用量的偶联剂外(即步骤D3中不再加入偶联剂),其它操作均不变,从而重复进行了实施例1-3,得到对比例7-9,将得到的导电材料顺次命名为D7、D8和D9。
对比例10-12:除在步骤D3中一次性加入全部用量的偶联剂外(即步骤D2中不再加入偶联剂),其它操作均不变,从而重复进行了实施例1-3,得到对比例10-12,将得到的导电材料顺次命名为D10、D11和D12。
4、分别按照上述相同的方法进行表面电阻的测试,但为了便于对比,仍将SL1-SL3的数据一同列出,具体结果见下表4。
表4
由此可见,当在步骤D2或D3中一次性加入全部的改性石墨烯时,导致表面电阻有明显增大。而一次性加入偶联剂导致表面电阻稍有增大。
5、分别按照上述相同的方法进行拉伸强度的测试,但为了便于对比,仍将SL1-SL3的数据一同列出,具体结果见下表5。
表5
由此可见,当在步骤D2或D3中一次性加入全部的改性石墨烯时,拉伸强度变化不大。而一次性加入偶联剂时,却导致拉伸强度有了显著的降低。
由上表4-5可见,在本发明的制备方法中,改性石墨烯和偶联剂的分批次加入,取得了意想不到的技术效果。
综上所述,本发明提供了一种导电材料、制备方法,其用来制备导电电极的用途和由此制得的导电电极,以及使用该导电电极的土壤修复方法,所述导电材料通过特定组分的选择、改性以及特定的工艺制备方法,从而获得了诸多优异性能,具有良好的科研和生产价值。
应当理解,这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外,也应理解,在阅读了本发明的技术内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动、修改和/或变型,所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种导电材料,所述导电材料包括树脂母料、改性碳纤维、改性石墨烯、改性氧化铝、偶联剂、分散剂、增强剂、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、抗氧剂、邻苯二甲酸二丁酯和纳米铜粉
以重量份计,所述导电材料的具体组分含量如下:
所述改性碳纤维是按照包括如下步骤的方法制备得到的:
A1:将直径为15-25μm的碳纤维截切成0.2-0.5mm的长度,然后在无水乙二醇中充分浸泡60-70分钟,然后在300-350℃下充分干燥,得到干燥纤维,最后向所述干燥纤维上喷射雾化二甲基硅油,并使干燥纤维的表面被雾化二甲基硅油均匀润湿,最后在70℃下干燥30-40分钟,得到油基碳纤维;
A2:将正硅酸异丙酯加入到丙酮和无水乙醇的等体积比混合溶剂中,配制成正硅酸异丙酯的酮醇溶液;
A3:将步骤A1的油基碳纤维加入到所述酮醇溶液中,再加入聚乙烯吡咯烷酮-k30,超声分散2-3小时;过滤,得到纤维,将其在600℃下煅烧40-50分钟,最后自然冷却至常温,即得到所述改性碳纤维;
所述改性石墨烯是按照包括如下步骤的方法制备得到的:
B1:将鳞片石墨加入到质量百分比浓度为98%的浓硫酸中,两者的质量比为1:2;在氧气气氛中于室温下搅拌反应20-30分钟,分离出固体物,并用去离子水充分洗涤,得到弱氧化石墨烯;
B2:将所述弱氧化石墨烯在500W的微波功率下进行微波照射,时间为120-130秒,然后在400℃下保温30-40分钟,最后冷至室温,得到膨化石墨烯;
B3:将硝酸银和上述膨化石墨烯加入到无水乙醇中,充分搅拌均匀,得到前驱液;向该前驱液中滴加水合肼溶液和依NH3计质量含量为25%的氨水溶液,并升温至60℃,在该温度下搅拌反应30-40分钟;离心分离,将分离出的固形物用去离子水和无水乙醇顺次进行洗涤,充分干燥,即得到所述改性石墨烯;
所述改性氧化铝是按照包括如下步骤的方法制备得到的:
C1:将氯化铝加入到三乙二醇中,搅拌均匀得到反应液,然后将NaOH水溶液加入到该反应液中,升温至60-80℃,并在该温度下搅拌反应40-50分钟,反应结束后,自然冷却,离心分离得到沉淀物,将该沉淀物用去离子水充分洗涤2-3次,并充分干燥,得到得到纳米氧化铝颗粒;
C2:将所述纳米氧化铝颗粒均匀分散在无水乙醇中,然后加入正硅酸异丙酯的无水乙醇溶液,加入完毕后,在室温下搅拌反应1-2小时,离心分离,将所得固体在300℃下焙烧40-50分钟,即得所述改性氧化铝;
所述偶联剂为苯二甲酰-二(三甲氧基硅丙基硫);
所述树脂母料为丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚苯硫醚的混合物,丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚苯硫醚的重量比为1:2-3:1-2;
所述导电材料的制备方法包括如下步骤:
D1:按照1:2-3:1-2的重量比,称取丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚苯硫醚,并将这三种物质加入到高速混合机中,于100-120℃的温度下充分混合,得到树脂母料;
D2:向所述树脂母料中加入改性碳纤维、为总用量80-90%的改性石墨烯、改性氧化铝、为总用量70-80%的偶联剂、分散剂、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和纳米铜粉,然后在高速混合机中以1300-1500转/分钟的速度继续充分混合10-20分钟,得到第一基料;
D3:将所述第一基料在双螺杆挤出机中,于130-140℃的温度下剪切分散,得到第二基料;将所述第二基料、剩余量的改性石墨烯、剩余量的偶联剂、增强剂、抗氧剂和邻苯二甲酸二丁酯加入混合机中,充分混合20-30分钟,即得所述导电材料。
2.一种由权利要求1所述导电材料制成的导电电极。
3.权利要求1所述导电材料用来制备导电电极的用途。
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