一種木薯渣/pe兩相導電復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于導電復合材料技術領域，具體的說是涉及一種木薯渣/PE兩相導電復 合材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 木薯原本產(chǎn)于亞馬遜河流域，是世界三大薯類作物之一，在全國大部分地區(qū)都有 廣泛的種植。我國木薯產(chǎn)業(yè)早已實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，加工技術成熟，是生產(chǎn)淀粉的主要經(jīng)濟作 物之一。廣西作為木薯的主要種植地之一，每年都有大量的木薯在全區(qū)范圍內(nèi)種植。廣西地 區(qū)的木薯主要用于生產(chǎn)木薯淀粉，然而在生產(chǎn)加工過程中，會產(chǎn)生大量的木薯渣廢棄物。木 薯渣里面主要含有少量淀粉和纖維，主要纖維成分包括木質(zhì)素、纖維素和半纖維素。如不加 以合理利用，會造成大量資源的浪費，同時造成嚴重的環(huán)境污染。據(jù)統(tǒng)計，廣西每年木薯淀 粉生產(chǎn)產(chǎn)生的木薯渣達到100萬噸之多。如能加以合理利用，將會帶來非?？捎^的經(jīng)濟效 益。
[0003] 聚乙烯(PE)是五大通用樹脂之一，國內(nèi)外生產(chǎn)量極大，應用范圍廣闊，在日常生活 中的大部分產(chǎn)品都是有PE樹脂制備，但是由于其自身存在的一些缺陷，如電絕緣性，這就大 大限制了其應用范圍。
[0004] 如若可以將絕緣PE和木薯渣制備成導電性能良好的復合材料，就可以在很多方面 得到推廣應用，比如集成電路、化工設備、外包裝材料、航天航空等各個領域。
[0005] 目前，國內(nèi)外對于木薯渣/PE兩相導電復合材料的研究相對較少。何征等通過熔融 共混法制備了炭黑/聚氯乙烯導電復合材料，并研究了炭黑對復合材料導電性能、力學性能 以及微觀結(jié)構(gòu)的影響。研究結(jié)果表明：炭黑含量大于15%時，炭黑顆粒在PVC基體中形成導 電網(wǎng)絡，炭黑的加入使復合材料的拉伸強度先升高后降低，含量為20%達到最大值。李茁實 等制備的聚氯乙烯/炭黑復合型泡沫導電高分子材料，不僅具有可觀的電學及力學性能，同 時還體現(xiàn)出了溫阻特性。
[0006] 公開于該【背景技術】部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應 當被視為承認或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領域一般技術人員所公知的現(xiàn)有技術。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的是提供一種木薯渣/PE兩相導電復合材料及 其制備方法。
[0008] 本發(fā)明提供的技術方案為：
[0009] -種木薯渣/PE兩相導電復合材料，按重量份比包括以下組分:導電填料10-20份、 木薯渣10-20份和PE 60-80份。
[0010] 本發(fā)明還提供了所述的木薯渣/PE兩相導電復合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0011] (1)導電填料的預處理:將導電填料溶于偶聯(lián)劑中，恒溫攪拌后抽濾，置于烘箱中 干燥備用；
[0012] (2)機械球磨處理:按照重量份稱取處理后的導電填料、木薯渣和PE置于循環(huán)水式 球磨機中，在一定溫度下反應0.5-2.5h，轉(zhuǎn)速100-300rpm;
[0013] (3)試樣制備及性能測試:混合均勻的試樣置于自制模具中，在平板硫化機于一定 溫度下熱壓l〇-15min，即得到所述的木薯渣/PE兩相導電復合材料。
[0014] 作為優(yōu)選，步驟(1)中導電材料為石墨。
[0015]作為優(yōu)選，步驟(1)中偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH570。
[0016] 作為優(yōu)選，步驟(1)中導電材料和偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為5:2。
[0017] 作為優(yōu)選，步驟(1)中烘箱的溫度設定為100-110°C。
[0018]作為優(yōu)選，步驟(2)中所述的一定溫度為45_55°C。
[0019] 作為優(yōu)選，步驟(3)中所述的一定溫度為165°C。
[0020] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0021] 1.本發(fā)明的木薯渣/PE兩相導電復合材料具有質(zhì)輕、易加工、耐磨損、抗腐蝕和電 阻率大范圍可調(diào)的優(yōu)點。
[0022] 2.本發(fā)明的方法利用循環(huán)水式球磨機，可以很好地解決導電填料在聚合物中分布 不均勻這一問題，利用機械力帶動球體轉(zhuǎn)動，使得木薯渣與PE及導電填料間相互作用，形成 相互包裹效果，從而提高復合材料導電性能，降低填料用量。
[0023] 3.本發(fā)明的方法是在PE導電復合材料中添加一定量的木薯渣，其主要成分為淀粉 41.7%，粗纖維21.6%，將其用來制備木塑導電復合材料，這將是一類新型的可生物降解的 功能高分子材料，一方面可以將生產(chǎn)過程中的木薯廢棄物加以合理利用，提高經(jīng)濟價值;另 一方面，所制備的木塑導電復合材料在其達到使用壽命之后可以很好地被降解，避免對環(huán) 境造成"白色污染"，符合當前可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。
[0024] 4.本發(fā)明的方法在保證優(yōu)良導電性能的同時減少導電填料的用量，尋找更低成本 的導電填料。
[0025] 5.本發(fā)明的方法利用機械球磨的作用可以將導電填料很好地分散在木薯渣和PE 基體中，導電滲逾閥值較低，工藝簡單，綠色環(huán)保。
【具體實施方式】
[0026] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細描述，但應當理解本發(fā)明的保 護范圍并不受【具體實施方式】的限制。
[0027] 除非另有其它明確表示，否則在整個說明書和權利要求書中，術語"包括"或其變 換如"包含"或"包括有"等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元 件或其它組成部分。
[0028] 實施例1:
[0029] -種木薯渣/PE兩相導電復合材料，按重量份比包括以下組分:導電填料10份、木 薯渣10份和PE80份。
[0030] 所述的木薯渣/PE兩相導電復合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0031] (1)導電填料的預處理:將導電填料溶于偶聯(lián)劑中，恒溫攪拌后抽濾，置于烘箱中 干燥備用；導電材料為石墨;偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH570;步驟(1)中導電材料和偶聯(lián)劑的質(zhì) 量比為5:2;烘箱的溫度設定為100°C;
[0032] (2)機械球磨處理:按照重量份稱取處理后的導電填料、木薯渣和PE置于循環(huán)水式 球磨機中，在溫度45°C下反應0.5h，轉(zhuǎn)速lOOrpm;
[0033] (3)試樣制備及性能測試:混合均勻的試樣置于自制模具中，在平板硫化機于溫度 165°C下熱壓lOmin，即得到所述的木薯渣/PE兩相導電復合材料。
[0034] 實施例2:
[0035] 一種木薯渣/PE兩相導電復合材料，按重量份比包括以下組分：導電填料20份、木 薯渣20份和PE 60份。
[0036] 所述的木薯渣/PE兩相導電復合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0037] (1)導電填料的預處理:將導電填料溶于偶聯(lián)劑中，恒溫攪拌后抽濾，置于烘箱中 干燥備用；導電材料為石墨;偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH570;步驟(1)中導電材料和偶聯(lián)劑的質(zhì) 量比為5:2;烘箱的溫度設定為110°C;
[0038] (2)機械球磨處理:按照重量份稱取處理后的導電填料、木薯渣和PE置于循環(huán)水式 球磨機中，在溫度55°C下反應2.5h，轉(zhuǎn)速300rpm;
[0039] (3)試樣制備及性能測試:混合均勻的試樣置于自制模具中，在平板硫化機于溫度 165°C下熱壓15min，即得到所述的木薯渣/PE兩相導電復合材料。
[0040] 實施例3:
[0041] -種木薯渣/PE兩相導電復合材料，按重量份比包括以下組分:導電填料15份、木 薯渣15份和PE70份。
[0042] 所述的木薯渣/PE兩相導電復合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0043] (1)導電填料的預處理:將導電填料溶于偶聯(lián)劑中，恒溫攪拌后抽濾，置于烘箱中 干燥備用；導電材料為石墨;偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH570;步驟(1)中導電材料和偶聯(lián)劑的質(zhì) 量比為5:2;烘箱的溫度設定為105°C;
[0044] (2)機械球磨處理:按照重量份稱取處理后的導電填料、木薯渣和PE置于循環(huán)水式 球磨機中，在溫度50°C下反應1.5h，轉(zhuǎn)速200rpm;
[0045] (3)試樣制備及性能測試:混合均勻的試樣置于自制模具中，在平板硫化機于溫度 165°C下熱壓12min，即得到所述的木薯渣/PE兩相導電復合材料。
[0046] 分別對實施例1-3中所制備的木薯渣/PE兩相導電復合材料的導電性能進行測定， 結(jié)果見表1。
[0047] 表1本發(fā)明的方法制備的木薯渣/PE兩相導電復合材料的導電性能
[0048]
[0049] 從表1可以看出，本發(fā)明的木薯渣/PE兩相導電復合材料的導電滲逾閥值均低于 6% (質(zhì)量分數(shù)），板材電阻率在0.1-0.2Ω · cm之間。
[0050] 前述對本發(fā)明的具體示例性實施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述 并非想將本發(fā)明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導，可以進行很多改變 和變化。對示例性實施例進行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實際應 用，從而使得本領域的技術人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實施方案以及 各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權利要求書及其等同形式所限定。
【主權項】
1. 一種木薯渣/PE兩相導電復合材料，其特征在于，按重量份比包括以下組分：導電填 料10-20份、木薯渣10-20份和PE 60-80份。2. -種根據(jù)權利要求1所述的木薯渣/PE兩相導電復合材料的制備方法，其特征在于， 包括以下步驟： (1) 導電填料的預處理:將導電填料溶于偶聯(lián)劑中，恒溫攪拌后抽濾，置于烘箱中干燥 備用； (2) 機械球磨處理:按照重量份稱取處理后的導電填料、木薯渣和PE置于循環(huán)水式球磨 機中，在一定溫度下反應0.5-2.5h，轉(zhuǎn)速100-300rpm; (3) 試樣制備及性能測試:混合均勻的試樣置于自制模具中，在平板硫化機于一定溫度 下熱壓l〇-15min，即得到所述的木薯渣/PE兩相導電復合材料。3. 根據(jù)權利要求2所述的木薯渣/PE兩相導電復合材料的制備方法，其特征在于，步驟 (1)中導電材料為石墨。4. 根據(jù)權利要求2所述的木薯渣/PE兩相導電復合材料的制備方法，其特征在于，步驟 (1)中偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH570。5. 根據(jù)權利要求2所述的木薯渣/PE兩相導電復合材料的制備方法，其特征在于，步驟 (1)中導電材料和偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為5:2。6. 根據(jù)權利要求2所述的木薯渣/PE兩相導電復合材料的制備方法，其特征在于，步驟 (1) 中烘箱的溫度設定為100-1 l〇°C。7. 根據(jù)權利要求1所述的木薯渣/PE兩相導電復合材料的制備方法，其特征在于，步驟 (2) 中所述的一定溫度為45-55°C。8. 根據(jù)權利要求1所述的木薯渣/PE兩相導電復合材料的制備方法，其特征在于，步驟 (3) 中所述的一定溫度為165°C。
【專利摘要】本發(fā)明屬于導電復合材料技術領域，具體的說是涉及一種木薯渣/PE兩相導電復合材料及其制備方法。一種木薯渣/PE兩相導電復合材料，其特征在于，按重量份比包括以下組分：導電填料10-20份、木薯渣10-20份和PE？60-80份。本發(fā)明的木薯渣/PE兩相導電復合材料具有質(zhì)輕、易加工、耐磨損、抗腐蝕和電阻率大范圍可調(diào)的優(yōu)點；本發(fā)明的方法利用機械球磨的作用可以將導電填料很好地分散在木薯渣和PE基體中，導電滲逾閥值較低，工藝簡單，綠色環(huán)保。
【IPC分類】C08L97/02, B29B13/10, C08L3/02, C08L23/06, H01B1/24, C08K9/06, C08K3/04, B29C43/02
【公開號】CN105566724
【申請?zhí)枴緾N201610073281
【發(fā)明人】沈芳, 覃杏珍, 鄭為朋, 常亞麗, 黃愛民, 覃宇奔, 馮振飛, 伍娟, 張燕娟, 黃祖強, 胡華宇
【申請人】廣西大學
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年2月2日