[0006] 本发明的目的在于提供一种自修复纳米导电聚合物材料的制备方法,该方法所用原料价廉易得,成本低,制备的自修复纳米导电聚合物结构新颖独特、方法简单安全、易于工业化生产,其自修复次数可达46次、自修复率达99%、体积电阻率最低可降至0.06 Ω·cm。有效的解决了现有导电聚合物破坏后无法继续使用,无法满足现代电子工业发展的问题,具有巨大的市场应用前景和良好的经济社会效益。
[0007] 为达到上述发明目的,本发明采用的技术方案是:一种自修复纳米导电聚合物材料的制备方法,包括以下步骤:
[0008] 将带有硫醇基的液态聚硫橡胶滴加入双酚A型环氧树脂中,于10~80℃,于150~350 r·min-1搅拌10~60 min后加入氢氧化钠水溶液,继续搅拌10~45 min;然后调整温度至120~180℃,保持1~5小时;再依次加入导电纳米颗粒、固化剂、催化剂、引发剂,搅拌混合均匀得到混合物;然后将混合物置入模具中,于30~110℃,保温0.2~72 h,得到自修复纳米导电聚合物材料。
[0009] 本发明中,带有硫醇基的液态聚硫橡胶没有特殊要求;双酚A型环氧树脂的羟基含量为0.06~0.35克当量/100克。
[0010] 上述技术方案中,所述带有硫醇基的液态聚硫橡胶与双酚A型环氧树脂的质量比为(0.2~5)∶1。
[0011] 优选的,在加入导电纳米颗粒后,进行超声震荡5~20 min再加入固化剂。可以使导电纳米颗粒在高分子基体中分散均匀,减少导电纳米颗粒在基体中团聚,增强固化后产物的力学性能和提高导电性能。
[0012] 上述技术方案中,混合均匀时的搅拌时间为2~20 min。
[0013] 上述技术方案中,所述氢氧化钠水溶液摩尔浓度为1%~40%;氢氧化钠水溶液的用量为带有硫醇基的液态聚硫橡胶与双酚A型环氧树脂总质量的1‰~1%。
[0014] 上述技术方案中,导电纳米颗粒为导电纳米金属颗粒、导电炭材料颗粒中的一种或者几种。导电纳米金属颗粒可以为单质金属颗粒比如银颗粒、钴颗粒,也可以为合金颗粒,比如铁钴合金颗粒;导电炭材料颗粒可以为导电炭黑。导电纳米金属颗粒可以单用,也可以几种合用,还可以与导电炭材料颗粒合用。颗粒的形貌为球型、多孔状、线型或者片状。
[0015] 上述技术方案中,导电纳米颗粒的用量为带有硫醇基的液态聚硫橡胶与双酚A型环氧树脂总质量的10%~90%。
[0016] 上述技术方案中,所述固化剂为胺类固化剂、酸酐类固化剂中的一种或者几种;所述催化剂为碱类化合物,比如NaOH或KOH或两者的混合物。
[0017] 上述技术方案中,固化剂的用量为带有硫醇基的液态聚硫橡胶与双酚A型环氧树脂总质量的2%~25%;催化剂的用量为带有硫醇基的液态聚硫橡胶与双酚A型环氧树脂总质量的4‰~2.5%。
[0018] 本发明的制备方法简单,得到的产品自修复性能高、自修复与导电兼具、环保,因此本发明还公开了根据上述任意一种方法制备得到的自修复纳米导电聚合物材料。优选的,自修复纳米导电聚合物材料的厚度为2~10mm。
[0019] 由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有下列优点:
[0020] (1)本发明首次公开的自修复纳米导电聚合物材料无需使用具有修复剂的微胶囊,具制备工艺简单,修复率高,同时,避免了微胶囊中的稀释剂挥发所带来的环境污染,其自修复次数可达46次、自修复率达99%、体积电阻率最低可降至0.06 Ω·cm;具有意想不到性。
[0021] (2)本发明公开的自修复纳米导电聚合物材料原料组成合理,各组分相容性好,特别是导电纳米颗粒在有机体系中分散均匀,能够形成良好的导电网络,同时不会造成复合材料应力缺陷而影响其他比如力学性能;产品的硬度、强度可调,修复效果佳,条件易控;制备成本低,环境友好。
[0022] (3)本发明公开的方法操作简单,无需复杂的工艺设备,克服了现有技术工艺参数范围窄,工艺条件苛刻的缺点;并且反应过程无需大型高能耗设备,极易实现大规模工业化生产,具有巨大的市场应用前景和良好的经济社会效益。