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具有優(yōu)異的抗沖擊強(qiáng)度的導(dǎo)電樹脂復(fù)合材料和導(dǎo)電樹脂組合物及其制備方法與流程

文檔序號(hào):12029504閱讀:211來源:國(guó)知局
具有優(yōu)異的抗沖擊強(qiáng)度的導(dǎo)電樹脂復(fù)合材料和導(dǎo)電樹脂組合物及其制備方法與流程
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求分別于2016年3月29日和2016年9月30日向韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的第10-2016-0037770號(hào)和第10-2016-0126580號(hào)韓國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán),其全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。本發(fā)明涉及導(dǎo)電樹脂復(fù)合材料和導(dǎo)電樹脂組合物及其制備方法,更具體地涉及具有優(yōu)異的抗沖擊強(qiáng)度(impactstrength)的導(dǎo)電樹脂復(fù)合材料和導(dǎo)電樹脂組合物及其制備方法。
背景技術(shù)
:通常,聚合物的各種物理性質(zhì)可以通過分子設(shè)計(jì)獲得。與其他材料相比,聚合物也具有優(yōu)異的加工性、機(jī)械強(qiáng)度、電絕緣性、透光性、批量生產(chǎn)性等,并且在各種高科技工業(yè)領(lǐng)域已被用作重要新型材料,如在半導(dǎo)體、電氣工業(yè)、航空航天、國(guó)防工業(yè)、顯示器、替代能源等領(lǐng)域。然而,與無機(jī)材料相比,這種聚合物材料的熱能和機(jī)械物理性能較低,因此,需要改善將用作新材料的聚合物材料的物理性能。在這方面,當(dāng)將聚合物材料應(yīng)用于需要導(dǎo)電性的領(lǐng)域時(shí),將導(dǎo)電填料加入到聚合物材料中,以便為聚合物材料提供所需的導(dǎo)電性,從而改善其物理性能。在這種情況下,通常使用諸如碳納米管(cnt)或石墨的碳材料作為導(dǎo)電填料,以提供聚合物材料的導(dǎo)電性。當(dāng)將添加劑包含在聚合物材料中以改善導(dǎo)電性或機(jī)械物理性能時(shí),添加劑作為樹脂組合物中的雜質(zhì)起作用,這通常導(dǎo)致聚合物材料的抗沖擊強(qiáng)度降低。為了提高這種抗沖擊強(qiáng)度,通常將沖擊改性劑(impactmodifiers)與導(dǎo)電填料一起添加到樹脂組合物中。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù),作為用于制備樹脂復(fù)合材料的樹脂組合物,向其中摻入沖擊改性劑和導(dǎo)電填料或制備這種樹脂復(fù)合材料時(shí),通過將基質(zhì)聚合物樹脂、導(dǎo)電填料和沖擊改性劑熔融混合制備導(dǎo)電母料。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:本發(fā)明的一個(gè)方面可以提供一種在基質(zhì)樹脂中包含沖擊改性劑和導(dǎo)電填料的樹脂組合物,其可以通過使沖擊改性劑疇(domain)精細(xì)且均勻地分散并使導(dǎo)電填料形成網(wǎng)狀物(network)來改善樹脂復(fù)合材料的抗沖擊性和導(dǎo)電性。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面,導(dǎo)電樹脂復(fù)合材料包含樹脂基質(zhì);分散在基質(zhì)中的沖擊改性劑疇,該疇的平均粒徑為5μm以下(不包括0);和分散在基質(zhì)中導(dǎo)電填料。該疇的尺寸分布可以具有3μm以下的標(biāo)準(zhǔn)偏差?;谔盍系目傊亓浚?0%以上的填料可以存在于基質(zhì)中和基質(zhì)與該疇之間的界面處。該疇和填料之間的界面能高于基質(zhì)和填料之間的界面能?;趶?fù)合材料的總重量,該疇的含量可以為1wt%-40wt%,填料的含量為0.1wt%-20wt%?;|(zhì)可以包括選自聚酰胺、聚碳酸酯、聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯硫醚和聚醚醚酮中的至少一種樹脂。樹脂可以是聚碳酸酯。該疇可以包括選自聚烯烴彈性體、聚苯乙烯彈性體、熱塑性聚氨酯、聚酯聚合物、氯乙烯樹脂和丙烯酸共聚物中的至少一種。該疇可以包括聚烯烴彈性體。聚烯烴彈性體可以為乙烯和辛烯的共聚物或乙烯和丁烯的共聚物。填料可以是選自碳納米管、炭黑、石墨、石墨烯和碳纖維中的至少一種。復(fù)合材料可具有10kgfcm/cm-65kgfcm/cm的缺口izod抗沖擊強(qiáng)度(notchedizodimpactstrength)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面,具有優(yōu)異的抗沖擊強(qiáng)度的導(dǎo)電樹脂組合物可包含:樹脂和包含沖擊改性劑和導(dǎo)電填料的母料,其中,對(duì)于填料,沖擊改性劑的界面能高于樹脂的界面能。導(dǎo)電樹脂組合物可以包含基于組合物的總重量的0.1wt%-50wt%的母料,并且其中母料可以包含基于母料的總重量的1wt%-50wt%的導(dǎo)電填料?;|(zhì)樹脂可以包括選自聚酰胺、聚碳酸酯、聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯硫醚和聚醚醚酮中的至少一種。沖擊改性劑可以為選自聚烯烴彈性體、聚苯乙烯彈性體、熱塑性聚氨酯、聚酯聚合物、氯乙烯樹脂和丙烯酸共聚物中的至少一種。聚烯烴彈性體可以為乙烯和辛烯的共聚物或乙烯和丁烯的共聚物。填料可以是選自碳納米管、炭黑、石墨、石墨烯和碳纖維中的至少一種。根據(jù)本發(fā)明的另一方面,制備具有優(yōu)異的抗沖擊強(qiáng)度的導(dǎo)電樹脂復(fù)合材料的方法可以包括:將包含沖擊改性劑與導(dǎo)電填料的母料與樹脂共混以制備導(dǎo)電樹脂組合物;并將該組合物熔融混合以制備復(fù)合材料,該復(fù)合材料包含:包含樹脂的樹脂基質(zhì);包含沖擊改性劑的沖擊改性劑疇,該疇分散在基質(zhì)中并具有5μm以下的平均粒徑;和分散在復(fù)合材料中的導(dǎo)電填料。該方法還可以包括熔融混合沖擊改性劑和填料以制備母料。該方法還可以包括熔融混合沖擊改性劑、填料和樹脂以制備母料。組合物可以包含基于組合物的總重量的1wt%-40wt%的沖擊改性劑和0.1wt%-20wt%的填料。基質(zhì)樹脂可以包括選自聚酰胺、聚碳酸酯、聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯硫醚和聚醚醚酮中的至少一種。沖擊改性劑可以是選自聚烯烴彈性體、聚苯乙烯彈性體、熱塑性聚氨酯、聚酯聚合物、氯乙烯樹脂和丙烯酸共聚物中的至少一種。聚烯烴彈性體可以是乙烯和辛烯的共聚物或乙烯和丁烯的共聚物。填料可以是選自碳納米管、炭黑、石墨、石墨烯和碳纖維中的至少一種。附圖說明結(jié)合附圖將從以下的詳細(xì)描述更清楚地理解本發(fā)明上述的和其它的方面、特征和優(yōu)點(diǎn)并,在附圖中:圖1a示出了在包含兩種非均相聚合物的樹脂復(fù)合材料中,聚合物中的cnt主要以疇的形式存在的分散;圖1b示出了在包含兩種非均相聚合物的樹脂復(fù)合材料中,聚合物中的碳納米管(cnt)主要以基質(zhì)的形式存在的分散;圖1c示出了在包含兩種非均相聚合物的樹脂復(fù)合材料中,cnt存在于基質(zhì)聚合物和疇聚合物之間的界面處的分散;圖2示出了用于測(cè)量界面能的接觸角測(cè)量方法的要素;圖3概念性地示出了導(dǎo)電填料的轉(zhuǎn)移(transition)現(xiàn)象,這取決于與聚合物的親和性;圖4a、4b和4c為根據(jù)實(shí)施例2獲得的樹脂復(fù)合材料模制品的表面的掃描電子顯微鏡(sem)圖像;圖5a、5b和5c為根據(jù)比較例1獲得的樹脂復(fù)合材料模制品的表面的sem圖像;和圖6是根據(jù)比較例4得到的樹脂復(fù)合材料模制品的表面的sem圖像。具體實(shí)施方式以下,參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行說明。然而,本發(fā)明可以以許多不同的形式來例示,并且不應(yīng)被理解為限于本文所闡述的具體實(shí)施方案。更準(zhǔn)確的說,提供這些實(shí)施方案是為了使得本發(fā)明更徹底和完整,并將向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分傳達(dá)本發(fā)明的范圍。在通篇說明書中,應(yīng)當(dāng)理解,當(dāng)提到諸如層、區(qū)域或晶片(襯底)的元件“在(另一元件)上”或“連接至”或“結(jié)合至”另一元件時(shí),其可以直接“在(另一元件)上”或直接“連接至”或“結(jié)合至”另一元件,或者可以存在介于二者之間的其它元件。相反,當(dāng)提到元件“直接位于(另一元件)上”或“直接連接至”或“直接結(jié)合至”另一個(gè)元件時(shí),不存在介于二者之間的其他元件或?qū)?。相同的附圖標(biāo)記始終表示相同的元件。本文中使用的術(shù)語“和/或”包括相關(guān)的所列項(xiàng)目中的任何一個(gè)或相關(guān)的所列項(xiàng)目中一個(gè)或多個(gè)的所有組合。很明顯,盡管“第一”、“第二”、“第三”等術(shù)語可以在本文中用于描述各種構(gòu)件、部件、區(qū)域、層和/或部分,但是這些構(gòu)件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)受這些術(shù)語的限制。這些術(shù)語僅用于將一個(gè)成員、組件、區(qū)域、層或部分與另一個(gè)區(qū)域、層或部分區(qū)分開來。因此,下面討論的第一構(gòu)件、部件、區(qū)域,層或部分可以被稱為第二構(gòu)件、部件、區(qū)域、層或部分,而不脫離示例性實(shí)施方案的教導(dǎo)。在本文中可以使用諸如“在……上”、“上”、“在……下”和“下”等的空間相對(duì)術(shù)語以便于描述一個(gè)元件相對(duì)于另一個(gè)元件的關(guān)系,如圖所示。應(yīng)當(dāng)理解,空間相對(duì)術(shù)語旨在包括除了附圖中所示的取向之外的、裝置在使用或操作中的不同取向。例如,如果圖中的裝置翻轉(zhuǎn),則相對(duì)于其它元件被描述為“在……上”或“上”的元件將相對(duì)于其它元件或特征取向?yàn)椤霸凇隆被颉跋隆?。因此,術(shù)語“在……上”可以包括在其上和在其下的取向,這取決于圖的特定方向取向。該裝置可以以其他方式取向(旋轉(zhuǎn)90度或在其它取向),可以對(duì)本文使用的空間相對(duì)描述進(jìn)行相應(yīng)地解釋。本文所用的術(shù)語僅描述特定的實(shí)施方案,本發(fā)明不限于此。本文中使用的單數(shù)形式“一種(a,an)”和“該(the)”也旨在包括復(fù)數(shù)形式,除非上下文另有明確指示。將進(jìn)一步理解,當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包括”和/或“包含”時(shí),其明確了所述特征、整數(shù)、步驟、操作、構(gòu)件、元件和/或其組合的存在,但不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、構(gòu)件、元件和/或其組合。以下,參照解釋本發(fā)明的實(shí)施方案的示意圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行說明。在附圖中,例如,由于制造技術(shù)和/或公差,可以估計(jì)所示形狀的改變。因此,本發(fā)明的實(shí)施方案不應(yīng)被解釋為限于本文所示的區(qū)域的特定形狀,例如包括由制造導(dǎo)致的形狀變化。以下實(shí)施方案也可以單獨(dú)構(gòu)成,也可以作為其中的幾種的組合構(gòu)成。下面描述的本發(fā)明的內(nèi)容可以具有各種配置,并且在本文中僅提出所需的配置,但本發(fā)明不限于此。本發(fā)明的目的是提供一種獲得具有優(yōu)異抗沖擊性并同時(shí)包含導(dǎo)電填料以提供導(dǎo)電性的樹脂復(fù)合材料的方法,由此獲得的樹脂復(fù)合材料及其樹脂組合物。通常,將導(dǎo)電填料加入到樹脂中以提供聚合物材料的導(dǎo)電性。然而,在這種情況下,添加的導(dǎo)電填料會(huì)顯著降低抗沖擊性。因此,添加沖擊改性劑以抑制抗沖擊性的劣化。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)電樹脂復(fù)合材料通常通過直接共混并熔融混合基質(zhì)樹脂、沖擊改性劑和導(dǎo)電填料來制備。當(dāng)簡(jiǎn)單地加入沖擊改性劑以提供抗沖擊特性時(shí),基質(zhì)樹脂中作為疇存在的沖擊改性劑的尺寸和分布不均勻。因此,沒有顯示出樹脂復(fù)合材料的電物理性能和抗沖擊性。例如,現(xiàn)有技術(shù)僅通過調(diào)整添加的沖擊改性劑的含量來提高導(dǎo)電樹脂復(fù)合材料的抗沖擊性,或通過另外混合其它添加劑增強(qiáng)分散性。然而,并沒有考慮到樹脂復(fù)合材料中沖擊改性劑的形態(tài)、導(dǎo)電填料的部署(disposition)等對(duì)導(dǎo)電性和抗沖擊性的影響。然而,本發(fā)明人的研究表明,導(dǎo)電填料和沖擊改性劑具有例如基質(zhì)中的特定形態(tài),并且當(dāng)采用特定方法對(duì)基質(zhì)樹脂、沖擊改性劑和導(dǎo)電填料進(jìn)行混合(compounded)時(shí),可以得到這樣的形態(tài),從而完成本發(fā)明。根據(jù)實(shí)施例的樹脂復(fù)合材料可以包括均勻分散在基質(zhì)樹脂中的沖擊改性劑和導(dǎo)電填料,從而提高抗沖擊性和導(dǎo)電性。在樹脂復(fù)合材料中,基質(zhì)樹脂可以是樹脂復(fù)合材料的主要成分,并且可以根據(jù)樹脂復(fù)合材料的用途和目的適當(dāng)選擇和使用,但不限于該用途和目的。例如,可以使用熱塑性樹脂作為基質(zhì)樹脂。詳細(xì)地,熱塑性樹脂的實(shí)例可以是聚酰胺、聚碳酸酯樹脂、聚酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、丙烯酸樹脂、聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯硫醚或聚醚醚酮,其中之一可以使用單獨(dú)使用,其中兩種或更多種可以混合使用。對(duì)沖擊改性劑沒有特別限制,只要材料具有與橡膠相似的性質(zhì),并且可以對(duì)其它樹脂履行抗沖擊功能,就可以將該材料適當(dāng)?shù)貞?yīng)用于示例性實(shí)施方案。作為具有橡膠性能的沖擊改性劑,可以使用熱塑性彈性體(tpe)。盡管沒有特別的限制,但是沖擊改性劑的實(shí)例可以包括聚烯烴彈性體(poe),即選自高密度聚乙烯(hdpe)、低密度聚乙烯(ldpe)、線性低密度聚乙烯(lldpe)、乙烯-α-烯烴共聚物(如乙烯辛烯共聚物、乙烯丁烯共聚物等)、用選自α,β-不飽和二羧酸和α,β-不飽和二羧酸衍生物的化合物改性的改性高密度聚乙烯、改性低密度聚乙烯、改性線型低密度聚乙烯和改性乙烯-α-烯烴共聚物;至少一種聚苯乙烯彈性體,其選自由芳香族乙烯基化合物和共軛二烯化合物構(gòu)成的嵌段共聚物、通過氫化由芳香族乙烯基化合物和共軛二烯化合物構(gòu)成的嵌段共聚物而得到的氫化嵌段共聚物、通過用選自α,β-不飽和二羧酸和α,β-不飽和二羧酸衍生物的化合物改性該嵌段共聚物獲得的改性嵌段共聚物以及通過使用選自α,β-不飽和二羧酸和α,β-不飽和二羧酸衍生物的化合物改性該氫化嵌段共聚物得到的改性氫化嵌段共聚物;熱塑性苯乙烯嵌段共聚物(tps),如苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(sebs)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(sbs)、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯(seps)或seps-v;熱塑性聚氨酯(tpu);熱塑性聚酯基聚合物(tpee);氯乙烯樹脂;丙烯酸共聚物,如乙烯-丙烯酸乙酯(eea)、乙烯-丙烯酸甲酯(ema)等;熱塑性聚酰胺(tpae);和類似物。在上述沖擊改性劑中,poe是更理想的。poe可以是乙烯和α-烯烴的共聚物,并且可以具有0.900g/cm3以下的密度。更優(yōu)選poe的密度范圍為0.857g/cm3-0.885g/cm3,poe的熔融指數(shù)(mi)為0.5g/min-30g/min(190℃、2.16kg)。此外,導(dǎo)電填料可以是用于為樹脂復(fù)合材料提供導(dǎo)電性的添加劑,但沒有特別限制,只要其可以被普遍使用即可。根據(jù)實(shí)施例,可以使用碳材料作為導(dǎo)電填料。這種碳材料的實(shí)例可以為碳納米管(cnt)、炭黑、石墨、石墨烯和碳纖維,其中一種可以單獨(dú)使用,或者兩種或更多種可以彼此組合使用。更可取的是使用cnt。可以加入沖擊改性劑以補(bǔ)償由于包含導(dǎo)電填料而劣化的抗沖擊性。沖擊改性劑可以作為基質(zhì)樹脂中的疇存在?;|(zhì)中的疇越小,疇的分布越均勻,基質(zhì)樹脂的抗沖擊性越強(qiáng)。根據(jù)實(shí)施例,沖擊改性劑可以以疇的形式存在于基質(zhì)樹脂中。例如,沖擊改性劑可以以顆粒狀態(tài)存在,其中疇可以在被彼此間隔開的同時(shí)被分散。沖擊改性劑的疇可以理想地存在于基質(zhì)樹脂中,同時(shí)具有5μm以下的平均粒徑(不包括0)。沖擊改性劑可以以如上所述的具有小顆粒的疇的形式均勻地分散在樹脂復(fù)合材料中,從而有助于提高樹脂復(fù)合材料的抗沖擊性。該疇可以具有例如1μm-5μm、2μm-4μm的平均粒徑。疇的尺寸可以使用各種方法測(cè)量,并且根據(jù)實(shí)施例,可以將五個(gè)izod沖擊試樣(astmd256)在液氮中斷裂,可以分別隨機(jī)捕獲斷裂樣品的斷裂表面的10個(gè)sem圖像(×5k放大率),并且可以對(duì)總共50個(gè)圖像中的該疇的尺寸取平均值,并且可以使用平均值。這不意味著樹脂復(fù)合材料中完全不存在粒徑為5μm以上的疇,并且在樹脂復(fù)合材料的一部分中可能存在粒徑為5μm以上的疇。然而,粒徑為5μm以上的疇可以被可取地限制為占所有疇的10wt%??扇〉?,粒徑為5μm以上的疇的wt%較小。例如,粒徑為5μm以上的疇的含量為5wt%以下、3wt%以下、1wt%以下或0.5wt%以下是可取的,并且最可取的是在樹脂復(fù)合材料中不存在這樣的疇。當(dāng)粒徑為5μm以上的疇的含量為10wt%以上時(shí),樹脂復(fù)合材料中的基質(zhì)樹脂與沖擊改性劑的相容性較差,因此,疇分布不均勻,并且機(jī)械強(qiáng)度顯著降低。此外,樹脂復(fù)合材料模制品的特性偏差不合需要地增加。此外,疇的尺寸的標(biāo)準(zhǔn)偏差較小并且為3μm以下是可取的。例如,標(biāo)準(zhǔn)偏差可以為3μm以下、2μm以下,1μm以下或0μm。根據(jù)實(shí)施例,作為形成樹脂復(fù)合材料的樹脂,基質(zhì)樹脂和沖擊改性劑可取地對(duì)導(dǎo)電填料具有不同的親合力。此外,與沖擊改性劑相比,基質(zhì)樹脂可取地具有更大的對(duì)導(dǎo)電填料的親和力。圖1概念性地示出了在包括基質(zhì)樹脂和沖擊改性劑的樹脂復(fù)合材料中存在導(dǎo)電填料的一個(gè)方面。導(dǎo)電填料可以通過均勻分散在基質(zhì)中并相互形成的網(wǎng)狀物來提供優(yōu)異的導(dǎo)電性。然而,如圖1a所示,沖擊改性劑可以在基質(zhì)樹脂中形成疇,當(dāng)導(dǎo)電填料主要存在于沖擊改性劑的疇內(nèi)時(shí),導(dǎo)電填料不顯示導(dǎo)電性,因?yàn)槠洳荒苄纬删W(wǎng)狀物。相反,當(dāng)基質(zhì)樹脂與沖擊改性劑相比具有更大的與導(dǎo)電填料的親和力時(shí),導(dǎo)電填料主要位于具有更大親和力的基質(zhì)樹脂中,如圖1b所示,或者位于基質(zhì)樹脂和沖擊改性劑疇之間的界面處,如圖1c所示。當(dāng)導(dǎo)電填料以上述形式存在時(shí),導(dǎo)電填料可相互形成網(wǎng)狀物,以表現(xiàn)出優(yōu)異的導(dǎo)電性。因此,根據(jù)實(shí)施例,基質(zhì)樹脂與導(dǎo)電填料的親和力可取地大于沖擊改性劑與導(dǎo)電填料的親和力。親和力用基質(zhì)樹脂和沖擊改性劑對(duì)于導(dǎo)電填料的界面能表示,界面能越高,親和力越低。材料的界面能可以通過材料表面上各種不同原子或分子之間的力的總和來確定,并且可以分為極性分量和非極性(色散)分量。因此,可以使用接觸角測(cè)量方法和以下方程式來測(cè)量界面能。在這種情況下,使用去離子水(di)水和二碘甲烷的兩種溶液。γs=γl·cosθ+γsl(楊氏方程,youngequation)這里,θ是接觸角;γs是固體表面自由能;γ1是液面自由能;γsl是固/液界面自由能;并且它們的關(guān)系示意圖如圖2所示(在上式中,p表示極性,d表示色散(dispersion))。根據(jù)實(shí)施例,“導(dǎo)電填料存在于基質(zhì)和疇之間的界面處”是指單個(gè)導(dǎo)電填料可以跨越疇和基質(zhì)而存在,即從單個(gè)導(dǎo)電填料的角度來看,單個(gè)導(dǎo)電填料的一部分存在于基質(zhì)中,該單個(gè)導(dǎo)電填料的剩余部分存在于疇中,如圖1c所示。基質(zhì)樹脂中的相鄰的沖擊改性劑疇之間的間隔可以根據(jù)沖擊改性劑相對(duì)于基質(zhì)樹脂的含量而變化,并且不總是恒定的。因此,相鄰疇之間的間隔沒有特別限定。例如,當(dāng)形成疇的沖擊改性劑的含量較低時(shí),相鄰疇之間的間隔可能較大,當(dāng)疇的尺寸較小時(shí),相鄰疇之間的間隔較小。當(dāng)相鄰疇之間的間隔被表示為平均值時(shí),該間隔可以為例如10μm以下,或者2μm以上且5μm以下。當(dāng)疇的尺寸較小且相鄰疇之間的間隔較小時(shí),可以確定疇均勻地分散在樹脂復(fù)合材料中,因此可以進(jìn)一步提高抗沖擊性。根據(jù)實(shí)施例的導(dǎo)電填料可取地存在于基質(zhì)樹脂中或在基質(zhì)樹脂和沖擊改性劑之間的界面處。如上所述,由于導(dǎo)電填料通過相互形成網(wǎng)狀物來為樹脂復(fù)合材料提供優(yōu)異的導(dǎo)電性,導(dǎo)電填料可取地存在于基質(zhì)樹脂中以形成網(wǎng)狀物,或者存在于基質(zhì)樹脂和沖擊改性劑之間的界面處以形成網(wǎng)狀物。就使用少量導(dǎo)電填料獲得優(yōu)異的導(dǎo)電性而言,使盡可能多的導(dǎo)電填料存在于基質(zhì)樹脂中或在界面處是合適的。然而,這并不表示所有的導(dǎo)電填料都不存在于沖擊改性劑的疇內(nèi),并且10wt%以下的諸如cnt的導(dǎo)電填料存在于沖擊改性劑中。根據(jù)實(shí)施例的樹脂復(fù)合材料可以利用導(dǎo)電填料的行為特性來制備,該導(dǎo)電填料的行為特性取決于基質(zhì)樹脂或沖擊改性劑與導(dǎo)電填料之間的親和力。如上所述,根據(jù)實(shí)施例,使用與導(dǎo)電填料具有高親和力的聚合物作為基質(zhì)樹脂,使用與基質(zhì)樹脂相比具有較低的與導(dǎo)電填料的親和力的聚合物作為沖擊改性劑。在這種情況下,當(dāng)通過將上述三種組分,例如基質(zhì)樹脂聚合物(以下也稱為“聚合物”)、沖擊改性劑和導(dǎo)電填料,共混并熔融混合來制備樹脂復(fù)合材料時(shí),導(dǎo)電填料存在于與其具有高親和力的基質(zhì)樹脂中。然而,由于與基質(zhì)樹脂聚合物的相容性問題,沖擊改性劑可能不會(huì)形成均勻的疇,可能會(huì)產(chǎn)生大量超過10μm的巨大疇,在某些情況下,基質(zhì)樹脂和沖擊改性劑只以連續(xù)相存在,不能形成疇,因此抗沖擊性降低。此外,沖擊改性劑的擠出期間可能發(fā)生過量的模頭膨脹(dieswelling)現(xiàn)象。因此,本發(fā)明可以提出通過熔融混合沖擊改性劑和導(dǎo)電填料來制備母料,然后將所制備的母料與基質(zhì)樹脂聚合物熔融混合。當(dāng)使用包括沖擊改性劑和導(dǎo)電填料的母料時(shí),與沖擊改性劑相比,包含在母料中的導(dǎo)電填料對(duì)基質(zhì)樹脂聚合物具有高親和力,因此導(dǎo)電填料可向基質(zhì)樹脂聚合物遷移。圖3概念性地說明了如上所述的導(dǎo)電填料的行為。因此,導(dǎo)電填料可以存在于基質(zhì)樹脂中,或者存在于基質(zhì)樹脂和poe之間的界面處以相互形成網(wǎng)狀物,poe可以在形成微疇(microdomains)的同時(shí)均勻地分散在基質(zhì)中,并且可以獲得具有形成在其中的均勻微疇的形態(tài)的樹脂復(fù)合材料,如圖4a所示。沖擊改性劑形成微疇的原因尚不清楚,但是當(dāng)用諸如cnt等的導(dǎo)電填料浸漬沖擊改性劑時(shí),沖擊改性劑的粘度較高,這有利于在基質(zhì)樹脂中形成疇。此外,存在于界面處的導(dǎo)電填料(例如cnt等)可以防止導(dǎo)電填料在向?qū)ζ渚哂休^高親合力的基質(zhì)樹脂遷移的過程中的疇再聚集。同時(shí),已經(jīng)遷移到基質(zhì)樹脂的導(dǎo)電填料(例如cnt等)可增加基質(zhì)樹脂的粘度,從而增加剪切應(yīng)力,導(dǎo)致沖擊改性劑的疇的尺寸減小。因此,也可以穩(wěn)定地形成樹脂復(fù)合材料的形態(tài)。與實(shí)施例不同,當(dāng)基質(zhì)樹脂聚合物、沖擊改性劑和導(dǎo)電填料同時(shí)共混并熔融混合時(shí),如上所述,由于導(dǎo)電填料和基質(zhì)樹脂之間的親和力,基質(zhì)樹脂聚合物、沖擊改性劑和導(dǎo)電填料彼此熔融混合。然而,可能無法起到細(xì)化沖擊改性劑的疇尺寸的功能,且由于沖擊改性劑與基質(zhì)樹脂之間的兼容性問題,沖擊改性劑可能會(huì)聚集從而增加疇尺寸。該過程在圖5a中示出,其中改善抗沖擊性的效果顯著降低。此外,當(dāng)基質(zhì)樹脂聚合物和導(dǎo)電填料熔融混合以形成母料,然后將母料與沖擊改性劑熔融混合時(shí),導(dǎo)電填料可以存在于對(duì)其具有親和力的基質(zhì)樹脂中,由于基質(zhì)樹脂和沖擊改性劑之間的兼容性問題,僅僅沖擊改性劑不能穩(wěn)定地形成疇,并且基質(zhì)和沖擊改性劑形成連續(xù)相,因此顯著降低了改善抗沖擊性的效果,如圖6所示。因此,為了制備根據(jù)實(shí)施例的樹脂復(fù)合材料,需要使用包含基質(zhì)樹脂聚合物以及包含沖擊改性劑和導(dǎo)電填料的母料的組合物。對(duì)包含沖擊改性劑和導(dǎo)電填料的母料的制備沒有特別限制,母料可以使用常規(guī)的母料制備方法制備,并且可以使用常用的捏合機(jī)或單螺桿擠出機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)用于母料的制備。例如,當(dāng)使用雙螺桿擠出機(jī)時(shí),沖擊改性劑可以供應(yīng)到雙螺桿擠出機(jī)的主供應(yīng)單元,導(dǎo)電填料可以供應(yīng)到其側(cè)供應(yīng)單元,或沖擊改性劑和導(dǎo)電填料一起供應(yīng)至主供應(yīng)單元,使沖擊改性劑和導(dǎo)電填料可以熔融混合從而制備母料。隨后,從雙螺桿擠出機(jī)的模頭擠出的熔融線料(meltedstrand)在冷卻水槽中冷卻,得到固化的線料,并且通過切割機(jī)獲得顆粒狀母料。對(duì)母料的形狀沒有特別限制,母料的形狀為例如球形或片狀。接下來,樹脂復(fù)合材料可以通過將所制備的沖擊改性劑和導(dǎo)電填料的母料(沖擊改性劑-導(dǎo)電填料母料)與基質(zhì)樹脂聚合物共混并熔融混合而制備。此外,沖擊改性劑-導(dǎo)電填料母料和基質(zhì)樹脂共混并熔融混合以制備第二母料(secondarymasterbatch),即沖擊改性劑-導(dǎo)電填料-基質(zhì)樹脂聚合物母料,然后通過將第二母料與基質(zhì)樹脂聚合物共混并熔融混合來制備根據(jù)實(shí)施例的導(dǎo)電樹脂復(fù)合材料。在這種情況下,根據(jù)需要,在制備第二母料的過程中,通過進(jìn)一步將導(dǎo)電填料如cnt等與基質(zhì)樹脂聚合物一起加入來調(diào)節(jié)第二母料至所需的含量比。如上所述,通過熔融混合以產(chǎn)生第二母料,可以額外地提供將導(dǎo)電填料均勻分散在基質(zhì)樹脂聚合物中的機(jī)會(huì),以及獲得更均勻地分布導(dǎo)電填料(如cnt等)和疇的效果。例如,在上述熔融混合過程中,包含在母料中的導(dǎo)電填料可以向與沖擊改性劑相比具有更高親和力的基質(zhì)樹脂遷移,因此導(dǎo)電填料可以位于基質(zhì)樹脂中或基質(zhì)樹脂與沖擊改性劑之間的界面處。此外,另外添加的導(dǎo)電填料分散在基質(zhì)樹脂中。在組合物中,根據(jù)樹脂復(fù)合材料所要求的導(dǎo)電性和抗沖擊性來調(diào)整沖擊改性劑和導(dǎo)電填料的母料,對(duì)該母料未作具體限定,并且該母料可以包括,以母料為100wt%計(jì),1wt%-50wt%的導(dǎo)電填料。例如,以母料為100wt%計(jì),導(dǎo)電填料的含量為5wt%-40wt%、5wt%-30wt%、5wt%-25wt%、10wt%-30wt%、10wt%-25wt%或10wt%-20wt%。基于基質(zhì)樹脂聚合物和母料的總重量,基質(zhì)樹脂聚合物和母料可包含0.1wt%-50wt%的母料。例如,基于基質(zhì)樹脂聚合物和母料的總重量,基質(zhì)樹脂聚合物和母料可以包含1wt%-50wt%、1wt%-45wt%、5wt%-45wt%、5wt%-40wt%、5wt%-30wt%、5wt%-25wt%、10wt%-30wt%、10wt%-25wt%或15wt%-25wt%的母料。根據(jù)需要,組合物還可以包含通常加入到樹脂組合物中的添加劑。對(duì)可以添加到根據(jù)實(shí)施例的組合物中的添加劑沒有特別限制,添加劑的實(shí)例可以為增強(qiáng)強(qiáng)度的增強(qiáng)填料、用于改善cnt分散性的分散劑、用于改善樹脂相容性的相容劑、抗氧化劑和紫外光穩(wěn)定劑。此外,考慮到樹脂復(fù)合材料所需的物理性質(zhì)等,根據(jù)需要,組合物還可以包含除基質(zhì)樹脂以外的其它樹脂。對(duì)增強(qiáng)填料沒有特別限制,只要其通常用于樹脂組合物中即可,并且增強(qiáng)填料的實(shí)例可以為玻璃纖維、滑石、碳酸鈣和粘土。根據(jù)實(shí)施例獲得的樹脂復(fù)合材料可包含,以基質(zhì)樹脂聚合物、沖擊改性劑和導(dǎo)電填料為100wt%計(jì),1wt%-40wt%的沖擊改性劑、0.1wt%-20wt%的導(dǎo)電填料,其余為基質(zhì)樹脂聚合物。例如,樹脂復(fù)合材料含有2wt%-20wt%的沖擊改性劑、0.5wt%-5wt%的導(dǎo)電填料,其余為基質(zhì)樹脂聚合物。當(dāng)使用缺口izod測(cè)量樹脂復(fù)合材料的izod抗沖擊強(qiáng)度時(shí),根據(jù)實(shí)施例獲得的樹脂復(fù)合材料按照沖擊改性劑和所使用的導(dǎo)電填料的量具有不同的izod抗沖擊強(qiáng)度。然而,當(dāng)沖擊改性劑和導(dǎo)電填料的量相同時(shí),與通過同時(shí)添加各個(gè)成分制備的樹脂復(fù)合材料相比,所述樹脂復(fù)合材料的抗沖擊性具有最小10%至最高600%的提高。例如,根據(jù)實(shí)施例的樹脂復(fù)合材料可以具有10kgfcm/cm-65kgfcm/cm的缺口izod抗沖擊強(qiáng)度。此外,根據(jù)實(shí)施例的樹脂復(fù)合材料可以具有上述抗沖擊強(qiáng)度,并且可以具有1.0×101-1.0×109,更優(yōu)選1.0×101-1.0×106的電阻值。實(shí)施例在下文中,將參照以下實(shí)施例1-7對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。然而,實(shí)施例1-7僅用于說明目的,并不旨在限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1-7將poe(sk綜合化學(xué)株式會(huì)社,solumer875l)作為沖擊改性劑供給到具有40φ、l/d=48的條件并具有總共12個(gè)機(jī)筒(barrel)的雙螺桿擠出機(jī)的主進(jìn)料器,并將多壁cnt(mwcnt)(其中壁數(shù)為7-10,純度為84%,縱橫比為350)作為導(dǎo)電填料供給到側(cè)進(jìn)料器,將沖擊改性劑和導(dǎo)電填料共混并熔融混合,制備poe/mwcnt母料。然后,通過使用雙螺桿擠出機(jī)熔融混合作為基質(zhì)樹脂聚合物的聚碳酸酯樹脂(pc)(樂天化學(xué)株式會(huì)社,hopelexpc-1220)和poe/mwcnt母料制備注塑制品(injectionmoldedarticle)。這里,調(diào)節(jié)pc、poe和mwcnt的含量至如表1所示的含量比。對(duì)于所制備的注塑制品,測(cè)量拉伸強(qiáng)度(astmd638)、彎曲彈性模量(astmd790)、抗沖擊強(qiáng)度(astmd256)和表面電阻(jisk7194),并且測(cè)量結(jié)果如表3所示。使用掃描電子顯微鏡(sem)捕獲根據(jù)實(shí)施例2獲得的注塑制品的表面的圖像,所得圖像提供于圖4a、4b和4c中。比較例1同時(shí)共混pc、poe和mwcnt,以表2所示的含量比進(jìn)行熔融混合以制備注塑制品。對(duì)于所制備的注塑制品,測(cè)量與實(shí)施例1相同的物理性能,所得測(cè)量結(jié)果示于表4中。使用sem捕獲根據(jù)比較例1獲得的注塑制品的表面的圖像,并且所得到的圖像示于5a、5b和5c中。比較例2如表2所示,制備100wt%的聚碳酸酯樹脂以制備注塑制品。對(duì)于所制備的注塑制品,測(cè)量與實(shí)施例1相同的物理性能,所得測(cè)量結(jié)果示于表4中。比較例3如表2所示,以樹脂組合物為100wt%計(jì),將97wt%的聚碳酸酯樹脂和3wt%的cnt直接共混并熔融混合以制備注塑制品。對(duì)于所制備的注塑制品,測(cè)量與實(shí)施例1相同的物理性能,所得測(cè)量結(jié)果示于表4中。比較例4通過將pc作為基質(zhì)樹脂供給到與實(shí)施例1相同的雙螺桿擠出機(jī)的主進(jìn)料器中,將mwcnt作為導(dǎo)電填料供應(yīng)到其側(cè)進(jìn)料器,并熔融混合所提供的pc和mwcnt來制備pc/mwcnt母料。通過使用相同設(shè)備共混并熔融混合作為沖擊改性劑的poe和pc/mwcnt母料來制備注塑制品。這里,所使用的pc、poe和mwcnt及其含量與實(shí)施例1相同,如表2所示。對(duì)于所制備的注塑制品,測(cè)量與實(shí)施例1相同的物理性能,所得測(cè)量結(jié)果示于表4中。此外,使用sem捕獲根據(jù)比較例4獲得的注塑制品的表面的圖像,所得圖像如圖6所示。對(duì)于表3和4的疇尺寸,將相同的五個(gè)izod沖擊試樣(astmd256)在液氮中斷裂,使用sem以5k(×5000)放大率對(duì)izod沖擊試樣分別隨機(jī)捕獲10張圖像,測(cè)量總共50張sem圖像中的疇尺寸,對(duì)該疇尺寸取平均值并提供在表3和4中。在這里,當(dāng)疇不具有圓形形狀時(shí),基于最大距離測(cè)量疇尺寸?!颈?】實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5實(shí)施例6實(shí)施例7pc(wt%)80809492878787poe(wt%)17.41735109.59cnt(wt%)2.633330.51【表2】比較例1比較例2比較例3比較例4pc(wt%)801009780poe(wt%)170017cnt(wt%)3033【表3】【表4】在表3中,在使用聚烯烴彈性體和cnt制備母料,然后將母料與聚碳酸酯樹脂共混并熔融混合的實(shí)施例1-7的情況下,注塑制品的抗沖擊強(qiáng)度顯著增加。在表4中,示出了與不包括導(dǎo)電填料的比較例2的純pc的抗沖擊強(qiáng)度值接近的抗沖擊強(qiáng)度值。然而,含有相同量的poe和cnt的比較例1和4的注塑制品具有顯著降低的抗沖擊強(qiáng)度值。由此,實(shí)施例1-7說明沖擊改性劑可以通過均勻地分布在基質(zhì)中而增加抗沖擊性。此外,根據(jù)實(shí)施例2獲得的注塑制品的表面的sem圖像說明沖擊改性劑均勻分布。然而,在示出了根據(jù)比較例1獲得的注塑制品的表面的圖5中,cnt可以主要選擇性地存在于pc(即基質(zhì))中,但是比較例1的注塑制品具有其中poe疇的分布和尺寸不均勻的形態(tài),因此顯著降低改善抗沖擊性的效果。此外,在示出了根據(jù)比較例4獲得的注塑制品的表面的圖6中,poe以連續(xù)相存在,因此不會(huì)出現(xiàn)疇的形狀。如上所述,根據(jù)實(shí)施例,可以通過選擇性地將導(dǎo)電填料分散在基質(zhì)樹脂聚合物中或分散在基質(zhì)樹脂聚合物和沖擊改性劑之間的界面處來確保優(yōu)異的導(dǎo)電性。此外,根據(jù)另一實(shí)例,導(dǎo)電填料以微粒(microparticle)的形式均勻地分散在基質(zhì)中以及基質(zhì)與疇之間的界面處,從而抑制導(dǎo)電填料的團(tuán)聚,并且減小疇的尺寸。結(jié)果,可以解決由于添加導(dǎo)電填料而引起的抗沖擊強(qiáng)度的降低。雖然上面已經(jīng)示出和描述了示例性實(shí)施方案,但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是,在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍的情況下,可以進(jìn)行修改和變化。當(dāng)前第1頁12
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