[0001] 本发明属于新材料领域， 特别涉及一种导电材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 导电高分子及复合材料在电子工业领域如电磁 屏蔽、 静电防护， 航空领域如 雷击防护， 能源领域如电池、 电缆， 其它应用技术领域如传感器、 光电转换器 、 医疗、 微波通讯等都具有重要的应用。 在航空航天应用上， 材料的减重可 以有效节省材料和能源消耗， 在电子器件应用上， 材料的减重也有利于减少材 料消耗和电子产品轻便化。 而减重的一个重要的方法就是使用轻质的泡沫 材料 ， 因此制备轻质的导电泡沫材料也是目前的研究 热点之一。 然而对于现有的导 电泡沫材料的制备过程， 由于导电材料本征的性质或者因为导电改性材 料的引 入， 不可避免带来以下几方面的问题： 泡沫制备工艺的改变和难度的加大、 泡沫导电性不足、 难以制备低密度的导电泡沫材料等。 目前， 导电泡沫的制备 方法可以包括以下几类： a.利用本征导电的材料制备导电泡沫， 如金属、 导电 聚合物。 但由于本征导电的聚合物因为分子链的强共轭 ， 具有高刚性， 通常为 不溶不熔， 难以直接发泡制备聚合物导电泡沫； 金属泡沫通常由模板浸渍并且 烧结的方法制备， 制备要求的条件较高， 此外金属材料密度相对较大； b.惨杂 导电填料随后发泡制备导电泡沫， 这方面的研究最多， 以惨杂包括碳系和金属 系填料为主， 但惨杂填料后同吋带来发泡工艺上的困难， 尤其对于为了达到材 料高导电所需高惨杂量的情况； c.在泡沫体中吸附导电惨杂改性剂， 如用碘蒸 气、 碘溶液进行惨杂改性等， 利用导电聚合物单体吸附原位聚合等， 这种方法 也有缺点就是惨杂不均， 难以应用于闭孔结构的泡沫， 目前的利用导电聚合物 浸渍和改性的惨杂方法也难以达到高的导电率 。

技术问题

[0003] 以上制备方法的导电泡沫制作工艺复杂， 产品为一次成型或模具挤压成型， 成型后无法重新造型， 少量定制模切冲型成本高， 无法回收重复利用， 不环保 ， 导电海绵包裹复杂形状物品贴合度无法达到很 高。

问题的解决方案

技术解决方案

[0004] 本发明的目的在于提供一种工艺简单、 产率高、 易于生产、 能耗低、 使用者 可根据需要造型、 可回收重复利用、 导电性能稳定的粘土基复合材料及其制备 方法。

[0005] 本发明的粘土基复合材料的成份包含：

[0006] 超轻粘土 5-99.99份、 导电填料 0.01-95份、 润滑剂 0-50份； 或超轻粘土 20-99份

、 导电填料 1-80份、 水溶液 0-30份、 润滑剂 0-70份。

[0007] 所述超轻粘土自然风干后收缩率 5%， 符合 GB6675-2014; EN-71,ASTM-D4236 标准， 起基体的作用。

[0008] 所述导电填料包含： 抗静电剂、 铜粉导电胶、 石墨导电胶、 石墨基导电漆、 镀 银铜导电漆， 碳系： 炭黑、 石墨、 碳纤维、 碳纳米管、 胶体石墨、 石墨烯， 金 属系： 金粉、 银粉、 电解铜粉、 片状镍及铝粉、 铁粉， 金属纤维： 黄铜纤维、 不锈钢纤维、 二元合金: 铜 -锡、 铜 -锌、 锡 -钴、 金 -银、 铜 -镍、 锡 -镍、 铝 -镁， 金属氧化物： 氧化锌、 氧化锡、 氧化钛， 镀金属碳、 镀镍石墨纤维、 镀镍玻璃 球、 镀银玻璃球、 镀银玻璃纤维、 镀银云母中的一种或几种的组合， 两种以上 的导电填料可随意组合。

[0009] 所述水溶液包含普通水或浓度 2%的乙二醇， 起补充含水率和搅拌润滑作用。

[0010] 所述润滑剂包含凡士林或丙三醇， 起软化作用。

[0011] 上述粘土基复合材料的制备方法有两种：

[0012] (1) 表面覆盖法

[0013] 将超轻粘土根据需要造型， 自然风干 24-72小吋后喷涂或浸渍或涂刷厚度为 0.01 -0.5cm的导电填料， 待自然风干 8-96小吋后， 制备得到粘土基复合材料； 或将超 轻粘土根据需要造型后， 未风干状态下喷涂或浸渍或涂刷或滚压厚度包 含 0.01-0. 5cm的导电填料， 待自然风干 8-96小吋后， 制备得到粘土基复合材料。

[0014] (2) 共混法

[0015] 将超轻粘土和导电填料一同放入搅拌机， 并根据含水率要达到 30-75%以及软硬 度的需求再添水溶液或润滑剂或两者同吋添加 ， 密封充分搅拌融合后， 将混合 物放入密封容器封存， 制备得到含水率 30-75%软泥状粘土基复合材料； 使用吋 从密封容器内取出软泥状粘土基复合材料， 根据需要造型后， 自然风干 96小吋 即为粘土基复合材料。

[0016] 上述粘土基复合材料的还原、 回收再利用处理方法：

[0017] 表面覆盖法制备的粘土基复合材料的回收处理 ， 将剥离表层导电填料后的超轻 粘土风干、 称重， 破碎成 0.1-0.5cm的颗粒， 按重量的 50-300%加入水溶液一同放 进密封容器， 室温放置 24-96小吋， 取出放入搅拌机充分搅拌融合后放入密封容 器封存， 含水率 30-75%， 恢复得到原软泥状超轻粘土。

[0018] 共混法制备的不添加凡士林的粘土基复合材料 能够进行还原处理， 将风干后的 粘土基复合材料称重破碎成 0.1-0.5cm的颗粒， 按重量的 50-300%加入水溶液一同 放进密封容器， 室温放置 24-96小吋， 取出放入搅拌机充分搅拌融合后放入密封 容器封存， 含水率 30-75%， 恢复得到原软泥状粘土基复合材料， 导电性能保持 不变。

发明的有益效果

有益效果

[0019] 本发明与现有技术相比具有如下优点：

[0020] 1、 制造工艺简单、 产率高、 易于生产、 能耗低、 不产生三废；

[0021] 2、 原材料选取便捷丰富， 成本可控范围广；

[0022] 3、 可提供干湿两种类型的产品： （1) 造型后自然风干的产品、 （2)

含水率 30-75%软泥状的产品； 产品易于操作和使用、 灵活方便快捷； 自然风干 后的产品都可进行二次裁剪切割加工， 产品导电性能稳定；

[0023] 4、 超轻粘土自身比重很小， 一般为 0.25~0.28， 加上导电填料就是产品的重量

， 总体重量轻， 自然风干后不幵裂， 不脱落残澄， 粘土基复合材料可制备有 弹性和无弹性二类产品， 隔音， 减震 （无弹性产品无此功能） ， 防水泼溅， 广品无毒；

[0024] 5、 与其它材质的结合度高， 同纸张、 玻璃、 金属、 塑料、 木材、 皮革、 蕾 丝、 珠片等都有极佳的密合度， 无需胶粘， 产品自然风干后收缩率包含 0.1-5% (超轻粘土占比低， 收缩率相应下降） ， 对于包裹结构复杂的物体更能够表现 出其优势；

[0025] 6、 共混法制备的粘土基复合材料还原后其导电性 能保持不变， 可反复多次使 用， 经济效果显著， 环保节能、 易回收、 低成本。

本发明的实施方式

[0026] 下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的 实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实 施例， 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前 提下所获得的所有其他实 施例， 都属于本发明保护的范围。

[0027] 实施例 1

[0028] 取 3500g超轻粘土， 塑型 500*5cm的圆柱体自然风干 72小吋后， 用 0.4g抗静电剂 在圆柱体顶面喷涂厚度为 0.01cm的涂层， 自然风干 8小吋后， 制得粘土基复合材 料， 测试其表面电阻 10 8欧姆， 该产品有弹性。

[0029] 该粘土基复合材料回收方法： 将 lOOOg剥离了圆柱体顶面喷涂的抗静电剂并风 干后的粘土基复合材料破碎成 0.5cm的颗粒， 按重量的 300%加入普通水 3000g— 同放进密封容器， 室温放置 96小吋， 取出放入搅拌机搅拌 20分钟后放入密封容 器封存， 含水率 75%， 恢复得到原软泥状超轻粘土。

[0030] 实施例 2

[0031] 取 lg超轻粘土， 塑型 10*10*0.05cm的方体自然风干 24小吋后， 用 20g石墨导电 胶在方体表面涂刷面积为 10*10cm、 厚度为 0.5cm的涂层， 自然风干 96小吋后， 制得粘土基复合材料， 测试其表面电阻 10 4欧姆， 该产品无弹性。

[0032] 实施例 3

[0033] 取 20g超轻粘土， 塑型 10*10*0.5cm的方体， 用 3g石墨基导电漆在方体表面喷 涂面积为 10*10cm、 厚度为 0.05cm的涂层， 自然风干 96小吋后， 制得粘土基复 合材料， 测试其表面电阻 10 ⁴ 欧姆， 该产品有弹性。

[0034] 实施例 4

[0035] 取 20g超轻粘土， 塑型 10*10*0.5cm的方体， 将其浸渍于抗静电剂中， 待外部表 面全部沾满后取出， 使用抗静电剂 5g、 涂层厚度为 0.05cm， 自然风干 48小吋后 ， 制得粘土基复合材料， 测试其表面电阻 10 欧姆。

[0036] 实施例 5

[0037] 取 20g超轻粘土， 塑型 10*10*0.5cm的方体自然风干 72小吋后， 用 3g石墨导电胶 在方体表面涂刷面积为 10*10cm、 厚度为 0.1cm的涂层， 自然风干 48小吋后， 制 得粘土基复合材料， 测试其表面电阻 10 ⁵ 欧姆。

[0038] 实施例 6

[0039] 取 20g超轻粘土， 塑型 10*10*0.5cm的方体自然风干 72小吋后， 将其侵渍于镀 银铜导电漆中， 待外部表面全部沾满后取出， 使用镀银铜导电漆 6g、 涂层厚度 为 O. lcm, 自然风干 96小吋后， 制得粘土基复合材料， 测试其表面电阻 10 ³ 欧姆

， 该产品有弹性。

[0040] 实施例 7

[0041] 取 20g超轻粘土， 塑型 6*6*0.8cm的方体， 将 2g石墨粉均匀地覆盖在方体 6*6cm 的表面， 石墨粉的厚度为 0.2cm， 再用滚筒压辊压成 10*10*0.5cm的方体， 待自 然风干 96小吋后去除表面剩余石墨粉填料， 制得粘土基复合材料， 测试其表面 电阻 10 欧姆， 该产品有弹性。

[0042] 该粘土基复合材料的回收方法： 将 5.6g剥离了表层石墨粉并风干后的粘土基复 合材料， 破碎成 O. lcm的颗粒， 按重量的 100%加入普通水 5.6g—同放进密封容器 ， 室温放置 48小吋， 取出放入搅拌机搅拌 10分钟后放入密封容器封存， 含水率 5 0% , 恢复得到原软泥状超轻粘土。

[0043] 实施例 8

[0044] 取 20g超轻粘土， 塑型 6*6*0.8cm的方体，

将 4g铝镁合金粉均匀地覆盖在方体 6*6cm的表面， 铝镁合金粉的厚度为 0.2cm， 再用滚筒压辊压成 10*10*0.5cm的方体， 待自然风干 96小吋后去除表面剩余铝镁 合金粉填料， 制得粘土基复合材料， 测试其表面电阻 10 ¹¹ 欧姆， 该产品有弹性

[0045] 实施例 9

[0046] 取超轻粘土 20g、 碳纤维 0.3g， 一同放入搅拌机密封搅拌 20分钟， 取出塑成 10*10*0.5cm的方体， 自然风干 96小吋， 制得粘土基复合材料， 测试其 表面电阻 10 10欧姆， 该产品有弹性。

[0047] 该粘土基复合材料还原方法： 将自然风干后的 6g粘土基复合材料破碎成 0.2cm 的颗粒， 同 18g普通水一同放入密封容器内， 室温放置 24小吋后， 取出放入搅拌 机搅拌 10分钟， 取出放入密封容器封存， 含水率 75%， 恢复得到原软泥状粘土基 复合材料； 从密封容器取出塑成 10*10*0.5cm的方体， 自然风干 96小吋， 测试其 表面电阻 10 ¹⁰ 欧姆。

[0048] 实施例 10

[0049] 取超轻粘土 10g、 黄铜粉 40g， 一同放入搅拌机密封搅拌 20分钟，

取出塑成 10*10*0.5cm方体， 自然风干 96小吋， 制得粘土基复合材料， 测试其 表面电阻 10 7欧姆， 该产品无弹性。

[0050] 实施例 11

[0051] 取超轻粘土 20g、 石墨粉 0.1g、 碳纤维 10g、 凡士林 70g， 一同放入搅拌机密封 搅拌 20分钟， 取出塑成 10*10*0.5cm的方体， 自然风干 96小吋， 制得粘土基复 合材料， 测试其表面电阻 10 3欧姆， 该产品有弹性。

[0052] 该粘土基复合材料无法还原。

[0053] 实施例 12

[0054] 取超轻粘土 20g、 氧化锡 0.1g、 黄铜纤维 10g， 一同放入搅拌机密封搅拌 20分钟 ， 取出塑成 10*10*0.5cm的方体， 自然风干 96小吋， 制得粘土基复合材料， 测 试其表面电阻 10 3欧姆， 该产品无弹性。

[0055] 实施例 13

[0056] 取超轻粘土 20g、 石墨粉 10g、 黄铜粉 0.1g、 水 14ml， 一同放入搅拌机密封搅 拌 20分钟， 取出塑成 10*10*0.5cm的方体， 自然风干 96小吋， 制得粘土基复合材 料， 测试其表面电阻 10 3欧姆， 该产品无弹性。

[0057] 实施例 14

[0058] 取超轻粘土 20g、 氧化锡 40g， 一同放入搅拌机密封搅拌 20分钟，

取出塑成 10*10*0.5cm的方体， 自然风干 96小吋， 制得粘土基复合材料， 测试 其表面电阻 10 ⁹ 欧姆， 该产品无弹性。 [0059] 该粘土基复合材料还原方法： 将 45g自然风干后的粘土基复合材料破碎成 0.1cm 的颗粒， 同 22g普通水一同放入密封容器内， 室温放置 96小吋后， 取出放入搅拌 机搅拌 10分钟， 取出放入密封容器封存， 含水率 33%， 恢复得到原软泥状粘土基 复合材料； 从密封容器取出塑成 10*10*0.5cm的方体， 自然风干 96小吋， 测试 其表面电阻 10 ⁹ 欧姆。

[0060] 以上实施例产品室温制备， 产品测试温度 20°C， 湿度 55%; 测试仪器: TRACK MODEL-100表面电阻测试仪； 搅拌机： 和面机； 超轻粘土： 美阳阳

， 型号 MMY-8424, 浙江省金华金彩商贸有限公司； 石墨粉： AR级分析纯碳含 量 98%， 天津登科化学试剂有限公司； 抗静电剂： DAPOO大普型号： DP-303-1

， 东莞市大普防静电设备有限公司；

石墨基导电漆： 德国 CRAMOLIN型号： 1281411 ; 石墨导电胶： 久七牌 DY-50南 京喜力特胶粘剂有限公司； 碳纤维： 北京晶龙特碳科技有限公司石墨毡 l-5mm 短切碳纤维； 镀银铜导电漆： 深圳市誉佰年科技有限公司； 黄铜粉： 纯度 99.99 河北省邢台市鑫昊耐磨合金材料有限公司； 铝镁合金粉： 型号 AZ91河北省邢台 市鑫昊耐磨合金材料有限公司； 黄铜纤维： 长度 4-6mm直径 40-60μηι日本日立化 成公司； 氧化锡： 分析纯 99.8%天津福晨化学试剂厂。

[0061] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点 ， 其目的在于让熟悉此项技术的 人士能够了解本发明的内容并加以实施， 并不能以此限制本发明的保护范围， 凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰 ， 都应涵盖在本发明的保护范围 内。