專利名稱：一種相分離導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種相分離導(dǎo)電高分子復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
導(dǎo)電復(fù)合材料以高分子材料為基體，加入一定數(shù)量的導(dǎo)電填料(如炭黑、石墨、碳纖維，金屬粉，金屬纖維、金屬氧化物等)組合而成，兼有高分子材料的加工特性和導(dǎo)電填充物的可導(dǎo)電性，并且其電阻可以在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。由于較好的綜合性能，導(dǎo)電高分子復(fù)合材料具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，如用作防靜電材料、半導(dǎo)體材料、導(dǎo)電材料、電熱材料以及電磁屏蔽材料等。這些材料在電子通信、能源、熱控等多個行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。其中， 聚合物基正溫度系數(shù)(PTC)的導(dǎo)電復(fù)合材料在電路過載保護(hù)裝置、自控溫發(fā)熱器件和傳感器等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。問題在于大多數(shù)導(dǎo)電復(fù)合材料的滲流閾值和室溫電阻率比較高，且力學(xué)性能較差。導(dǎo)電粒子在高分子基體中的分布狀態(tài)隨填料濃度變化過程是一種典型的滲流過程，當(dāng)復(fù)合材料中導(dǎo)電填料濃度較低時，導(dǎo)電填料孤立地分布在高分子基體中，粒子間接觸的幾率較小，在基體中多以短鏈狀存在，材料導(dǎo)電性能較差；當(dāng)導(dǎo)電填料濃度接近或超過它的臨界含量時，基體中的導(dǎo)電粒子開始相互接觸形成無限連通的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，復(fù)合材料的導(dǎo)電性急劇增加；當(dāng)導(dǎo)電填料濃度超過這一臨界值時，再添加導(dǎo)電填料對材料的導(dǎo)電性也不會有更大的貢獻(xiàn)，因此材料的導(dǎo)電性隨導(dǎo)電填料增加量變化不大。但是導(dǎo)電填料在高分子基體中要形成導(dǎo)電通路需要填充較多的填料，這就增加了材料成本。以炭黑為例，炭黑與單一聚合物共混制備導(dǎo)電材料，通常需要填充15% 20%質(zhì)量份數(shù)的炭黑。高填充會帶來一些不利影響，如增加復(fù)合體系的熔體黏度，加工性能變差；降低材料的沖擊強(qiáng)度；炭黑粒子易脫落，造成潔凈室的污染等。而且，由于電阻率對炭黑用量關(guān)系曲線在滲流閾值附近非常陡峭，炭黑含量的微小變化就能引起導(dǎo)電性質(zhì)突變，很難精確控制適中的電阻率，重現(xiàn)性較差。因此，降低導(dǎo)電填料填充量是改善導(dǎo)電高分子復(fù)合材料性能的關(guān)鍵。但是如何在降低導(dǎo)電填料的用量的同時，保持材料的導(dǎo)電能力和PTC強(qiáng)度，一直是導(dǎo)電復(fù)合材料研究的一個難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決高分子復(fù)合材料如何在降低導(dǎo)電填料用量的同時保持材料的導(dǎo)電能力的問題，提供一種導(dǎo)電填料用料少、PTC強(qiáng)度高、材料加工性能好的相分離導(dǎo)電高分子復(fù)合材料。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下一種相分離導(dǎo)電高分子復(fù)合材料，由以下重量份的物質(zhì)組成
3連續(xù)相樹脂60-95 份分散相樹脂5-40 份導(dǎo)電填料5-15 份相容劑0.1-5 份抗氧劑0.1-2 份潤滑劑0.1-5 份所述連續(xù)相樹脂為聚丙烯樹脂；所述分散相樹脂為SBS樹脂；所述導(dǎo)電填料為改性炭黑，其粒徑為30 IOOnm不等，其改性方法為將炭黑加入濃硝酸溶液中，在90 95°C反應(yīng)12 14h，過濾，水洗至中性后烘干即可。所述相容劑為馬來酸酐接枝聚烯烴，能夠提高聚丙烯樹脂和SBS樹脂的相容性， 增加導(dǎo)電填料的分散性；所述抗氧劑為抗氧劑1076、抗氧劑1010、抗氧劑168中的一種或幾種；所述潤滑劑為季戊四醇硬脂酸脂(PETS) ,N,N-乙撐雙硬脂酸酰胺(EBS)及改性撐雙硬脂酸酰胺(TAF)中的一種或幾種，潤滑劑的加入有利于導(dǎo)電炭黑的分散，使材料的表面電阻率降低，提高導(dǎo)電率。本發(fā)明的原理為在不同的基體中，導(dǎo)電炭黑具有選擇性分布的特點(diǎn)，按照本發(fā)明方案中的成分配比，聚丙烯樹脂形成連續(xù)相，SBS樹脂形成分散相，同時SBS樹脂在聚丙烯基體連續(xù)相樹脂當(dāng)中形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電通路，因此聚丙烯相中的導(dǎo)電炭黑能夠更加均勻地分散，且在單位體積中的分布密度增大，從而更易于產(chǎn)生導(dǎo)電通路，復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)良的導(dǎo)電性能。本發(fā)明一種相分離導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的制備方法為(I)按各組分配方含量稱取原料；(2)將稱取的聚丙烯樹脂、SBS樹脂、導(dǎo)電填料、相容劑、抗氧劑、潤滑劑在高速混合機(jī)中混合均勻；(3)將已混合均勻的原料置于雙螺桿機(jī)中，從喂料口加料，經(jīng)熔融擠出成形，控制擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速為200-320r/min，喂料轉(zhuǎn)速為15_40r/min，切粒機(jī)轉(zhuǎn)速為400-800r/min。 其中9段溫控區(qū)的溫度分別為I區(qū)80-100°C，2區(qū)110-130°C，3至5區(qū)180-250°C，6至9 區(qū) 190-250°C，機(jī)頭溫度為 190-250°C ；(4)將上一步擠出成形的產(chǎn)品，進(jìn)行輻照交聯(lián)，用6tlCo伽馬射線進(jìn)行輻射，輻射劑量為300 800kGy，得到輻射后產(chǎn)品。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明通過研究人員大量的實(shí)驗(yàn)研究，確定了導(dǎo)電復(fù)合材料的最佳組成和配比， 通過采用不同粒徑大小的炭黑，同時對炭黑進(jìn)行氧化改性，增加了炭黑表面的極性基團(tuán)，抑制了炭黑粒子高溫時的自團(tuán)聚作用，導(dǎo)電填料用料少即可到達(dá)炭黑的滲流閾值；通過相容劑、抗氧劑、潤滑劑等助劑的加入，改善了材料的機(jī)械加工性能，另外彈性體SBS樹脂也可增加復(fù)合體系的韌性；對擠出成形的產(chǎn)品采用輻照交聯(lián)，使材料形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使導(dǎo)電粒子被交聯(lián)結(jié)構(gòu)所固定，從而使材料的重復(fù)穩(wěn)定性和PTC強(qiáng)度得到提高。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。實(shí)施例I一種相分離導(dǎo)電高分子復(fù)合材料，由以下重量份的物質(zhì)組成
聚丙烯樹脂60份SBS樹脂5份導(dǎo)電填料5份相容劑0.1份抗氧劑0.1份潤滑劑0.1份實(shí)施例2一種相分離導(dǎo)電高分子復(fù)合材料，由以下重量份的物質(zhì)組成
聚丙烯樹脂95份SBS樹脂5份導(dǎo)電填料5份相容劑0.1份抗氧劑0.1份潤滑劑0.1份實(shí)施例3一種相分離導(dǎo)電高分子復(fù)合材料，由以下重量份的物質(zhì)組成
聚丙烯樹脂60份SBS樹脂40份導(dǎo)電填料15份相容劑5份抗氧劑2份潤滑劑5份實(shí)施例4一種相分離導(dǎo)電高分子復(fù)合材料，由以下重量份的物質(zhì)組成聚丙烯樹脂80份SBS樹脂20份導(dǎo)電填料10份相容劑2.5份抗氧劑I份潤滑劑3份上述4實(shí)施例的具體制備方法為(I)對炭黑進(jìn)行改性將炭黑加入濃硝酸(以浸沒炭黑為最低量)溶液中，在90 95°C反應(yīng)12 14h，過濾，水洗至中性后烘干即可。(2) 一種相分離導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的制備按各組分配方含量稱取原料，將各原料在高速混合機(jī)中混合均勻，再將混好原料置于雙螺桿機(jī)中，從喂料口加料，經(jīng)熔融擠出成形，控制擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速為280r/min，喂料轉(zhuǎn)速控制在30r/min，切粒機(jī)轉(zhuǎn)速為600r/ min。其中9段溫控區(qū)的溫度分別為I區(qū)85°C，2區(qū)120°C，3至5區(qū)200°C，6至9區(qū)220°C， 機(jī)頭溫度為230°C ;將擠出成形的產(chǎn)品，進(jìn)行輻照交聯(lián)，用6°Co伽馬射線進(jìn)行輻射，輻射劑量為400kGy,得到福射后廣品。對以上實(shí)施例制備的材料進(jìn)行相關(guān)性能測試，結(jié)果如下表所示
權(quán)利要求
1. 一種相分離導(dǎo)電高分子復(fù)合材料，其特征在于由以下重量份的物質(zhì)組成連續(xù)相樹脂60-95 份分散相樹脂5-40 份導(dǎo)電填料5-15 份相容劑0.1-5 份抗氧劑0.1-2 份潤滑劑0.1-5 份所述連續(xù)相樹脂為聚丙烯樹脂；所述分散相樹脂為SBS樹脂；所述導(dǎo)電填料為改性炭黑，其粒徑為30 IOOnm不等，其改性方法為將炭黑加入濃硝酸溶液中，在90 95°C反應(yīng)12 14h，過濾，水洗至中性即可。
2.按照權(quán)利要求I所述的相分離導(dǎo)電高分子復(fù)合材料，其特征在于其制備方法為(1)按各組分配方含量稱取原料；(2)將稱取的聚丙烯樹脂、SBS樹脂、導(dǎo)電填料、相容劑、抗氧劑、潤滑劑在高速混合機(jī)中混合均勻；(3)將已混合均勻的原料置于雙螺桿機(jī)中，從喂料口加料，經(jīng)熔融擠出成形，控制擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速為200-320r/min，喂料機(jī)轉(zhuǎn)速為15_40r/min，切粒機(jī)轉(zhuǎn)速為400-800r/min。其中9段溫控區(qū)的溫度分別為I區(qū)80-100°C，2區(qū)110-130°C，3至5區(qū)180_250°C，6至9區(qū) 190-250°C，機(jī)頭溫度為 190-250°C ；(4)將上一步擠出成形的產(chǎn)品，進(jìn)行輻照交聯(lián)，用6°Co伽馬射線進(jìn)行輻射，輻射劑量為 300 800kGy，得到輻射后產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種相分離導(dǎo)電高分子復(fù)合材料，其組成為連續(xù)相樹脂60-95份；分散相樹脂5-40份；導(dǎo)電填料5-15份；相容劑0.1-5份；抗氧劑0.1-2份；潤滑劑0.1-5份，按照本發(fā)明方案中的成分配比，聚丙烯樹脂形成連續(xù)相，SBS樹脂形成分散相，同時SBS樹脂在聚丙烯基體連續(xù)相樹脂當(dāng)中形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電通路。在制備過程中對擠出成形的產(chǎn)品采用輻照交聯(lián)，進(jìn)一步提高了材料的重復(fù)穩(wěn)定性和PTC強(qiáng)度。本發(fā)明在降低導(dǎo)電填料的用量的同時，保持了材料的導(dǎo)電能力和PTC強(qiáng)度，可以作為一種優(yōu)良的PTC材料使用。
文檔編號C08K9/02GK102604215SQ201210054000
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月1日
發(fā)明者張?zhí)鞓s, 李 杰, 王健, 王凱, 王晶 申請人:聚威工程塑料(上海)有限公司