一种含导电添加剂的高分子导电膜及其制备方法与流程

本发明涉及材料，具体涉及一种含导电添加剂的高分子导电膜及其制备方法。

背景技术：

1、随着科技的飞速发展，电子材料领域正经历着前所未有的变革。其中，高分子导电膜作为一种新型电子材料，因其独特的性能，使其具有广泛的应用范围，例如在电子器件领域，高分子导电膜可用于制作电容器、电阻器等，在能源领域，高分子导电膜可用于制备太阳能电池、超级电容器等储能期间，因此，制备高性能的高分子导电膜正逐渐引起科研人员和工业界的广泛关注。

2、目前，高分子导电膜的制备方法主要是通过将石墨烯等导电剂与聚酰亚胺等高分子材料混合，再通过挤出、压膜工艺形成，一般而言，想要使制得的高分子导电膜能够表现出良好的导电性，一般需要较大的导电剂添加量，但是这种方式会引起高分子膜的力学强度急剧降低，不具备可加工性，因此，该种方式在实际应用中存在较大的缺陷，不利于规模化生产，基于此，开发一种新型高分子导电膜的制作方法具有重要意义。

3、研究发现，通过在高分子薄膜基体表面涂覆具有导电性能的浆料，可在高分子薄膜表面形成导电层，进而赋予薄膜良好的导电性能，该种方式操作简单，且不会破坏高分子薄膜本身的力学性能，可加工性较强，适合大规模推广，然而，导电浆料中同样需要添加导电添加剂，由于导电添加剂本身容易团聚，难以达到均匀分散，形成稳定导电通路的效果，进而对高分子导电膜的导电性能产生较大的负面影响。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明的目的在于提供一种含导电添加剂的高分子导电膜及其制备方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种含导电添加剂的高分子导电膜，包括薄膜基材和导电涂层；所述导电涂层是通过将导电乳浆涂覆在薄膜基材表面，经烘干形成；

4、所述导电乳浆包括以下重量份的原料：

5、改性聚氨酯预聚乳液                         50-60份；

6、导电添加剂                                 4-8份；

7、所述导电乳浆的制备方法如下所示：

8、向改性聚氨酯预聚乳液中加入导电添加剂，于1000-2000r/min的速率下搅拌混合20-30min，静置脱泡，出料，即可获得聚氨酯型导电乳浆；

9、所述导电添加剂为表面接枝有导电高分子聚合物的炭黑粒子。

10、一种含导电添加剂的高分子导电膜的制备方法，如下所示：

11、使用刮涂法，将导电乳浆均匀涂覆在薄膜基材表面，控制涂覆量为15-30g/cm2，涂布完成后，于80-100℃的温度条件中烘干，即可获得高分子导电膜。

12、作为本发明的进一步方案，所述导电添加剂的制备方法包括以下步骤：

13、步骤a、将对苯二胺和纯化水混合，形成混合液后，将浓硝酸加入至混合液中，接着在0-10℃的温度条件下，将亚硝酸钠加入至混合液中，再加入炭黑粒子，加毕，搅拌分散均匀后，保持4-6h，出料，获得炭黑中间体；

14、步骤b、将炭黑中间体和纯化水混合，经超声处理，形成分散液后，将十二烷基苯磺酸钠加入分散液中，搅拌均匀，接着向分散液加中入噻吩和促进剂，于60-70℃保温6-8h后，再加入3,4-乙烯二氧噻吩，加毕，将温度升高至75-85℃，保温搅拌12-16h后，降温出料，即可获得导电添加剂。

15、上述方案的原理是：首先通过重氮化反应，在炭黑粒子表面引入苯胺基团，获得炭黑中间体，再以该苯胺基团为引发位点，引发噻吩单体和3,4-乙烯二氧噻吩单体在炭黑表面的原位聚合，形成表面接枝有噻吩导电高分子聚合物的炭黑粒子，即导电添加剂。

16、作为本发明的进一步方案，步骤a中，所述炭黑粒子的平均粒径为5μm。

17、作为本发明的进一步方案，步骤b中，所述促进剂为氯化铁或者氯化铝。

18、作为本发明的进一步方案，所述改性聚氨酯预聚乳液的制备方法包括以下步骤：

19、步骤a1、将聚醚多元醇于100-110℃的温度条件下真空脱水1-2h后，将温度降低至60-70℃，加入二异氰酸酯单体和锡催化剂，搅拌混合，在氮气氛围中保温2-3h，形成预聚体；

20、步骤a2、将温度降低至50-60℃，接着将导电型扩链剂加入至预聚体中，持续搅拌2-4h后，停止加热，降温出料，即可获得改性聚氨酯预聚乳液。

21、上述技术方案的原理是：以聚醚多元醇为软段，以二异氰酸酯为硬段，在锡催化剂的作用下进行预聚，形成预聚体，然后以结构中含有大量活性羟基的聚吡咯作为扩链剂进行扩链聚合，形成具有支化聚氨酯分子链结构的改性聚氨酯预聚乳液。

22、作为本发明的进一步方案，步骤a1中，所述二异氰酸酯单体为甲苯-2,4-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或者二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯中的任一种。

23、作为本发明的进一步方案，步骤a1中，所述锡催化剂为辛酸亚锡、二(十二烷基硫)二丁基锡或者二月桂酸二丁基锡中的任一种。

24、作为本发明的进一步方案，所述导电型扩链剂的制备方法如下所示：

25、将聚吡咯与n,n-二甲基甲酰胺搅拌混合，形成均匀溶液，再向溶液中加入卤代醇和氢氧化钾，加毕，开启加热，将温度控制在60-70℃，在不断搅拌条件下保持4-6h后，降温出料，即可获得导电型扩链剂。

26、作为本发明的进一步方案，所述卤代醇为3-溴-1-丙醇、4-溴-1-丁醇、5-溴-1-戊醇、8-溴-1-辛醇或者11-溴-1-十一醇中的任一种。

27、上述技术方案的原理是：聚吡咯结构中含有大量仲胺基，能够在碱性催化剂的作用下，与卤代醇结构中的卤素发生取代，从而在聚吡咯结构中引入大量活性羟基，制得结构中含有大量活性羟基的导电性扩链剂。

28、本发明的有益效果：

29、（1）本发明首先通过在炭黑粒子表面修饰导电高分子聚合物，制得导电添加剂，导电高分子聚合物之间能够产生较大的空间位阻，避免了炭黑粒子之间的相互接触和聚集，从而大大改善了炭黑粒子的分散性，使其能够均匀存在于导电浆料中，此外，由于炭黑粒子重氮化反应修饰的苯胺基团，能够参与导电浆料的烘干固化过程，从而能够与聚氨酯紧密结合，避免使用过程中从涂层表面脱落，导致导电性能下降的问题。

30、（2）为了弥补炭黑粒子相互分离出现导电通路断开的现象，本发明通过制备结构中含有导电型扩链剂的聚氨酯作为成膜物质，在炭黑粒子的空隙处填补导电高分子，进而与炭黑粒子之间相互协同，形成稳定的导电通路，因此能够达到添加少量导电添加剂，即可使导电浆料固化形成的涂层表现出优异导电性能的效果。

31、（3）本发明通过在高分子薄膜基体表面涂覆具有高导电性能的导电浆料，形成表面含有导电涂层的高分子薄膜，可以避免添加大量导电剂导致高分子薄膜发生强度降低的问题，而且该制备方法简单高效，适合规模应用。

32、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。