專利名稱：一種聚碳酸酯/聚乙烯合金導電復合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚碳酸酯/聚乙烯合金導電復合材料及其制備技術(shù)。
技術(shù)背景
導電塑料具有普通塑料的優(yōu)點(質(zhì)量輕、價格低、耐腐蝕、易成型等)，同時擁有類 金屬的導電特性，是一種理想的抗靜電、電磁屏蔽材料。以上這些功能的實現(xiàn)通常是通過在塑料基體中加入逾滲閾值濃度以上的導電填 料來實現(xiàn)的，主要包括導電炭黑，金屬粉，金屬纖維，石墨纖維，碳纖維，碳納米管等。而導 電炭黑是其中應用最為廣泛的導電填料。然而，導電炭黑填充熱塑性導電復合材料在實際的生產(chǎn)和應用中還存在不少問 題，如在單一聚合物基體中添加的導電炭黑的含量需達到一較高濃度才能使最終的復合材 料具有較好的導電性能。高的導電炭黑添加量至少產(chǎn)生如下不良后果1、材料成本的增加。 2、材料綜合物理性能劣化，尤其是韌性。因此，降低整個體系的導電炭黑添加滲濾值是導電 炭黑填充熱塑性導電復合材料的一個非常重要的研究和開發(fā)方向。中國專利CN 101531786A中公開了一種黑色啞光導電塑料的制備方法。整個制備 過程分為三步，第一步，先在雙螺桿擠出機上制備炭黑導電母粒；第二步，在雙螺桿擠出機 上制備 光母粒；第三步，將前兩步的母粒與聚苯乙烯，聚酰胺，增韌劑按一定比例混合抽 粒即得 光導電聚苯乙烯。該材料的導電性能是通過兩步來完成的，第一，制備高濃度炭黑 導電母粒；第二，將導電母粒與聚合物基體共混抽粒稀釋。該專利使用的是特導電碳黑(比 表面積達1000m2/g以上)，與普通高導碳黑相比，價格要高很多，且添加量仍需8-12份。制 備過程包括兩步擠出工藝，生產(chǎn)成本比一步擠出工藝的要高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種低導電炭黑含量且綜合性 能優(yōu)良的聚碳酸酯/聚乙烯合金導電復合材料。本發(fā)明的另一個目的在于提供上述聚碳酸酯/聚乙烯合金導電復合材料的制備 方法。為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種聚碳酸酯/聚乙烯合金導電復合材料，由以下重量份的組分組成聚碳酸酯50-80份聚乙烯樹脂10-30份導電炭黑6-12份相容劑2-6份。在上述聚碳酸酯/聚乙烯合金導電復合材料中，還可以添加有如下重量份的組 分熱穩(wěn)定劑0.1-0. 3份。
在上述聚碳酸酯/聚乙烯合金導電復合材料中，還可以添加有如下重量份的組 分加工助劑0.1-0. 3份。 在上述聚碳酸酯/聚乙烯合金導電復合材料中，所述的聚碳酸酯的熔體流動速率 為 5 30g/10min(300°C, 1. 2Kg ASTM D-1238)。在上述聚碳酸酯/聚乙烯合金導電復合材料中，所述的聚乙烯樹脂為粉狀，其熔 體流動速率為 0. 2 30g/10min(190°C，2. 16kg ISOl 133)。在上述聚碳酸酯/聚乙烯合金導電復合材料中，所述的導電炭黑為高結(jié)構(gòu)導電炭 黑，其氮氣吸附值為150 400m2/g。 在上述聚碳酸酯/聚乙烯合金導電復合材料中，所述的相容劑優(yōu)選為N-苯基馬來 酰胺-苯乙烯共聚物、乙烯_丙烯酸丁酯_甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物、馬來酸酐接枝聚 烯烴中的一種或幾種的混合物。主要作為聚碳酸酯和聚乙烯兩相不相容體系的相容劑。在上述聚碳酸酯/聚乙烯合金導電復合材料中，所述的熱穩(wěn)定劑優(yōu)選為酚類、胺 類、亞磷酸酯類、半受阻酚類、丙烯?；倌軋F、硫代酯類中的一種或幾種的混合物。在上述聚碳酸酯/聚乙烯合金導電復合材料中，所述的加工助劑優(yōu)選為低分子酯 類、金屬皂類、硬脂酸復合酯類、酰胺類中的一種或幾種的混合物。上述聚碳酸酯/聚乙烯合金導電復合材料的制備方法，包括如下步驟(1)導電聚乙烯基體的制備將聚乙烯樹脂、導電炭黑、熱穩(wěn)定劑和加工助劑在高 混機中混合均勻后，進入到同向雙螺桿擠出機中，在190°C -220°C的溫度下熔融擠出造粒。(2)將聚碳酸酯、相容劑和導電聚乙烯基體混合均勻后直接于注塑機中注塑最終 得到產(chǎn)品。導電炭黑填充熱塑性導電復合材料要達到導電的目的，必須滿足兩個基本條件 (1)導電炭黑分布所在的介質(zhì)在整個體系中是連續(xù)的(此處指的是廣義上的連續(xù)，允許介 質(zhì)間存在微小間隙，對應導電機理中的隧道效應)。(2)導電炭黑粒子之間是導通的。包括 兩個方面a，導電炭黑粒子之間是金屬接觸的；b，導電炭黑粒子之間存在微小間隙。相當 于電容，在高壓高頻作用下電子很容易躍遷。在導電炭黑填充單一基體體系中，導電炭黑分布的連續(xù)介質(zhì)只能是整個聚合物基 體，導電炭黑的導通滲濾體積是整個聚合物基體，因此添加量較多。而本發(fā)明中所采用的是 聚碳酸酯和聚乙烯的兩相不相容體系，通過選擇合理的聚合物種類，合適的配方比例和加 工工藝，使整個體系形成兩相雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)，并利用導電炭黑對于不同聚合物親和性不同 的特點將導電炭黑基本分布于其中的少組分相聚乙烯中，使得整個體系的導電炭黑導通滲 濾有效體積大為減小，因此使得整個體系導通所需的導電炭黑添加量也大為減少。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果(1)本發(fā)明整個復合材料的導電性能是通過形成兩相雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)，使導電炭黑 選擇性的分布于其中的少組分連續(xù)相，通過讓少組分連續(xù)相導電來使得整個復合材料體系 也同樣具有優(yōu)異的導電性能。與稀釋導電母粒相比，其有效導通滲濾體積大大減小，因此使 得整個復合材料的導電炭黑填充滲濾值大為降低。(2)與高濃度導電母粒的生產(chǎn)過程相比，本發(fā)明第一步導電聚乙烯基體的生產(chǎn)過 程加入的導電炭黑明顯減少，加工便利性提高。
(3)本發(fā)明整個生產(chǎn)過程只包括一步擠出工藝，與稀釋導電母粒過程相比，減少了 一步擠出過程，有效降低生產(chǎn)成本。(4)可通過改變最終注塑成型過程中各種物料的比例來方便的調(diào)節(jié)最終產(chǎn)品的各 項性能。
具體實施方式

實施例1導電聚乙烯基體的制備將80公斤的熔體流動速率為0. 9g/10min的低密度聚乙 烯，20公斤的高結(jié)構(gòu)導電炭黑，0.2公斤的復合穩(wěn)定劑(抗氧劑1010 抗氧劑168 = 1 1 質(zhì)量比)和0. 2公斤的硬脂酸鈣在轉(zhuǎn)速700rpm的高混機中混合10分鐘后，加入到螺桿轉(zhuǎn) 速為400rpm的同向雙螺桿擠出機中進行擠出造粒，熔融擠出溫度為190°C。將65公斤的聚碳酸酯，30公斤的導電聚乙烯基體和5公斤的乙烯-丙烯酸丁 酯_甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物混合均勻后直接注塑成型，注塑溫度為240°C，最終得到
女口
廣 PFt ο上述產(chǎn)品具有很低的表面電阻率，能達到105 Ω，缺口沖擊強度能達到70ΚJ/ m2(IS0180-93)，熱變形溫度> 120°C (IS075/1,1. 8MPa)。具體性能如表1所示表 1 實施例2導電聚乙烯基體的制備將140公斤熔體流動速率為0. 9g/10min的低密度聚乙烯，60公斤的高結(jié)構(gòu)導電炭黑，0.5公斤的復合穩(wěn)定劑(抗氧劑1010 抗氧劑168 = 1 1
質(zhì)量比)和0. 5公斤的硬脂酸鋅在轉(zhuǎn)速700轉(zhuǎn)/分的高混機中混合10分鐘后，加入到螺桿
轉(zhuǎn)速為400rpm的同向雙螺桿擠出機中進行擠出造粒，熔融擠出溫度為220°C。將130公斤的聚碳酸酯，60公斤的導電聚乙烯基體和10公斤的馬來酸酐接枝聚乙
烯混合均勻后直接注塑成型，注塑溫度為280°C，最終得到產(chǎn)品。上述產(chǎn)品具有很低的表面電阻率，能達到IO5 Ω，具體性能如表2所示表權(quán)利要求
一種聚碳酸酯/聚乙烯合金導電復合材料，其特征在于，由以下重量份的組分組成聚碳酸酯 50-80份聚乙烯樹脂10-30份導電炭黑 6-12份相容劑2-6份。
2.如權(quán)利要求1所述的聚碳酸酯/聚乙烯合金導電復合材料，其特征在于，還添加有如 下重量份的組分熱穩(wěn)定劑0. 1-0. 3份。
3.如權(quán)利要求1或2所述的聚碳酸酯/聚乙烯合金導電復合材料，其特征在于，還添加 有如下重量份的組分加工助劑0. 1-0. 3份。
4.如權(quán)利要求1所述的聚碳酸酯/聚乙烯合金導電復合材料，其特征在于，所述的聚碳 酸酯的熔體流動速率為 5 30g/10min(300°C,l. 2Kg ASTM D-1238)。
5.如權(quán)利要求1所述的聚碳酸酯/聚乙烯合金導電復合材料，其特征在于，所述的聚乙 烯樹脂為粉狀，其熔體流動速率為0. 2 30g/10min(190°C，2. 16kgIS01133)。
6.如權(quán)利要求1所述的聚碳酸酯/聚乙烯合金導電復合材料，其特征在于，所述的導電 炭黑為高結(jié)構(gòu)導電炭黑，其氮氣吸附值為150 400m2/g。
7.如權(quán)利要求1所述的聚碳酸酯/聚乙烯合金導電復合材料，其特征在于，所述的相 容劑為N-苯基馬來酰胺-苯乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯_甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚 物、馬來酸酐接枝聚烯烴中的一種或幾種的混合物。
8.如權(quán)利要求1所述的聚碳酸酯/聚乙烯合金導電復合材料，其特征在于，所述的熱穩(wěn) 定劑為酚類、胺類、亞磷酸酯類、半受阻酚類、丙烯酰基官能團、硫代酯類中的一種或幾種的 混合物。
9.如權(quán)利要求1所述的聚碳酸酯/聚乙烯合金導電復合材料，其特征在于，所述的加工 助劑為低分子酯類、金屬皂類、硬脂酸復合酯類、酰胺類中的一種或幾種的混合物。
10.權(quán)利要求1所述聚碳酸酯/聚乙烯合金導電復合材料的制備方法，包括如下步驟(1)導電聚乙烯基體的制備將聚乙烯樹脂、導電炭黑、熱穩(wěn)定劑和加工助劑在高混機 中混合均勻后，進入到同向雙螺桿擠出機中，在190°c -220°C的溫度下熔融擠出造粒。(2)將聚碳酸酯、相容劑和導電聚乙烯基體混合均勻后直接于注塑機中注塑最終得到產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚碳酸酯/聚乙烯合金導電復合材料及其制備方法，由以下重量份的組分組成聚碳酸酯50-80份，聚乙烯樹脂10-30份，導電炭黑6-12份，相容劑2-6份。制備方法將聚乙烯樹脂、導電炭黑、熱穩(wěn)定劑和加工助劑在高混機中混合均勻后，進入到同向雙螺桿擠出機中，在190℃-220℃的溫度下熔融擠出造粒。將聚碳酸酯、相容劑和導電聚乙烯基體混合均勻后直接于注塑機中注塑最終得到產(chǎn)品。本發(fā)明整個復合材料的導電炭黑填充滲濾值大為降低，而綜合性能優(yōu)良。制備方法的加工便利性提高，生產(chǎn)成本降低。
文檔編號B29C47/92GK101870807SQ201010138779
公開日2010年10月27日 申請日期2010年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月29日
發(fā)明者姜蘇俊, 寧凱軍, 寧方林, 易慶鋒, 蔣智強, 蔡彤旻, 陳健, 龍杰明 申請人:金發(fā)科技股份有限公司;上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司