一種導(dǎo)電母粒及其制備方法和應(yīng)用
【專利說明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明屬于導(dǎo)電材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種導(dǎo)電母粒及其制備方法和應(yīng) 用。
【背景技術(shù)】
[0003] 在制備導(dǎo)電母粒過程中，炭黑在導(dǎo)電母粒中的含量是需要解決的一個重要問題。 導(dǎo)電母粒的體積電阻率通常隨炭黑含量的增加而降低，但炭黑含量增加的同時會帶來一些 負(fù)面影響，如使得導(dǎo)電母粒的表觀粘度增加而影響母粒的可紡性、導(dǎo)致力學(xué)性能降低、表面 質(zhì)量下降。目前降低聚合物基炭黑導(dǎo)電復(fù)合體系滲濾閾值的有效途徑是在復(fù)合體系中引入 與基體相容性較差的第三相，且該相能夠在基體中形成連續(xù)結(jié)構(gòu)，炭黑能夠選擇性富集在 該相中或兩相界面處，從而在復(fù)合體系中形成導(dǎo)電通道，即產(chǎn)生雙逾滲作用，可以有效降低 炭黑的填充量。在現(xiàn)有專利中還未見報道。
[0004] 中國專利CN103897368A公開了一種導(dǎo)電聚碳酸酯復(fù)合材料及其制品和制備方 法，其以炭黑A和炭黑B為導(dǎo)電填料，一步法制備得導(dǎo)電材料，其導(dǎo)電性和韌性性能良好，但 炭黑含量都需10%以上，高填充炭黑勢必對產(chǎn)品的沖擊性能和表面質(zhì)量有負(fù)面影響。
[0005] 因此，本發(fā)明所克服的問題是尋求一種合適的導(dǎo)電母粒，使其達(dá)到雙逾滲作用的 復(fù)合體系結(jié)構(gòu)，在保證導(dǎo)電性能的同時復(fù)合體系中炭黑含量進(jìn)一步降低，進(jìn)而不影響材料 的力學(xué)或其他性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明根據(jù)目前炭黑導(dǎo)電母粒及其制備得到的導(dǎo)電材料技術(shù)中的不足，提供了一 種導(dǎo)電母粒及其制備方法和應(yīng)用。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)： 本發(fā)明提供了一種導(dǎo)電母粒，包括如下按重量百分比計的原料制成： 聚乙烯/炭黑復(fù)合物 50~90% 聚碳酸酯/硅灰石復(fù)合物1〇~50% 所述聚乙烯/炭黑復(fù)合物包括以下按重量百分比計的原料制成： 聚乙烯85~95% 炭黑 5~15% 所述聚碳酸酯/硅灰石復(fù)合物包括以下按重量百分比計的原料制成： 聚碳酸酯80~98% 硅灰石 2~20%。
[0008] 進(jìn)一步地，本發(fā)明提供一種由所述的導(dǎo)電母粒制備得到的導(dǎo)電材料，包括如下按 重量百分比計的原料制成： 導(dǎo)電母粒 10~30% 聚碳酸酯 70~90%。
[0009] 本發(fā)明以炭黑（CB)和聚乙烯（PE)為導(dǎo)電填料，復(fù)合到聚碳酸酯（PC)中，導(dǎo)電母粒 復(fù)合體系中加入了 PC-硅灰石，使材料具有雙重滲濾的特點(diǎn)。將CB和硅灰石分別與PE和 PC共混，通過乙醇或丙酮輔助分散-熱壓法促使CB粒子相PC相迀移，但由于PC中的硅灰 石的阻礙作用，迀移只能集中在PE與PC相的界面。導(dǎo)電母粒在PC中的雙滲濾作用使得在 低導(dǎo)電粒子含量下復(fù)合材料具有顯著的導(dǎo)電性能。
[0010] 現(xiàn)有的炭黑導(dǎo)電母粒，CB的填充量大，導(dǎo)電性能提高但力學(xué)性能差。本發(fā)明通過 PE-CB與PC-硅灰石復(fù)合，通過乙醇或丙酮輔助分散-熱壓法促使CB粒子相PC相迀移，但 由于PC中的硅灰石的阻礙作用，迀移只能集中在PE與PC相的界面，從而得到共連續(xù)結(jié)構(gòu)， 在低CB逾滲閾值下得到導(dǎo)電性能良好又不影響材料的力學(xué)性能。
[0011] 本發(fā)明提供的導(dǎo)電母粒的制備方法，包括如下步驟： 51. 將聚碳酸酯和硅灰石在180~220°C下熔融擠出，制備得到聚碳酸酯/硅灰石復(fù)合 物； 52. 將聚乙烯和炭黑進(jìn)行共混后，加入乙醇或丙酮，攪拌，超聲，干燥后得到聚乙烯/ 炭黑復(fù)合物； 53. 將Sl中所得的聚碳酸酯/硅灰石復(fù)合物和S2中所得的聚乙烯/炭黑復(fù)合物混合 后熱壓成型即得所述導(dǎo)電母粒。
[0012] 優(yōu)選地，所述S2中超聲時間為30~60min。
[0013] 優(yōu)選地，所述S3中熱壓成型溫度為180~200°C，所述熱壓成型時間為3~8min。
[0014] 進(jìn)一步地，本發(fā)明提供所述的導(dǎo)電材料的制備方法，將導(dǎo)電母粒與聚碳酸酯進(jìn)行 混合后，在240~260°C下熔融，擠出，切粒，即得所述導(dǎo)電材料。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果： 本發(fā)明通過乙醇（或丙酮）輔助分散-熱壓法使CB粒子分布在PE與PC相的界面，從 而得到連續(xù)結(jié)構(gòu)，所制備得到的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)獲得了極好的導(dǎo)電性能，且其炭黑含量較低， 力學(xué)性能基本不受影響，所述制備方法簡單，易于實(shí)現(xiàn)大量生產(chǎn)，具備極強(qiáng)的應(yīng)用價值。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行具體描述，有必要在此指出的是本實(shí)施例只用于對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，但不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員 可以根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
[0017] 除非特別說明，本發(fā)明采用的試劑、方法和設(shè)備為本技術(shù)領(lǐng)域常規(guī)試劑、方法和設(shè) 備。
[0018] 其中，本發(fā)明中各項性能根據(jù)以下儀器和方法獲得： 體積電阻率：采用EST121型數(shù)字超高電阻、微電流測量儀，依據(jù)GB/T1410-2006測試 拉伸強(qiáng)度：采用萬能材料試驗機(jī)，依據(jù)ASTM/D638測試 彎曲強(qiáng)度：采用萬能材料試驗機(jī)，依據(jù)ASTM/D790測試 沖擊強(qiáng)度：采用沖擊試驗機(jī)，依據(jù)GB/T1043測試 實(shí)施例1: (I)導(dǎo)電母粒的制備：將PC與硅灰石在180-220°c下熔融擠出，制備PC-硅灰石復(fù)合粒 子，將CB和PE共混后加入無水乙醇進(jìn)行機(jī)械攪拌和40min超聲分散處理，得到PE-CB復(fù)合 粒子的懸濁液；真空干燥后PE-CB與PC-硅灰石按80:20復(fù)合粒子放入模具中190°C下熱 壓成型5min得到導(dǎo)電母粒。
[0019] (2)導(dǎo)電母粒在PC中應(yīng)用：20份導(dǎo)電母粒與100份PC混合均勻后，在240-260°C 的溫度下熔融擠出、切粒，得到導(dǎo)電PC復(fù)合材料。
[0020] 其中，PE、CB、PC、硅灰石、PC 的添加重量份數(shù)為 14. 4:1. 6:3. 8:0. 2:100。
[0021] 實(shí)施例2: (1)導(dǎo)電母粒的制備：將PC與硅灰石在180-220°C下熔融擠出，制備PC-硅灰石復(fù)合粒 子，將CB和PE共混后加入無水乙醇進(jìn)行機(jī)械攪拌和40min超聲分散處理，得到PE-CB復(fù)合 粒子的懸濁液；真空干燥后PE-CB與PC-硅灰石按80:20復(fù)合粒子放入模具中190°C下熱 壓成型5min得到導(dǎo)電母粒。
[0022] (2)導(dǎo)電母粒在PC中應(yīng)用：20份導(dǎo)電母粒與100份PC混合均勻后，在240-260°C 的溫度下熔融擠出、切粒，得到導(dǎo)電PC復(fù)合材料。
[0023] 其中，PE、CB、PC、硅灰石、PC 的添加重量份數(shù)為 12. 8:3. 2:3. 8:0. 2:100。
[0024] 實(shí)施例3: (1)導(dǎo)電母粒的制備：將PC與硅灰石在180-220°C下熔融擠出，制備PC-硅灰石復(fù)合粒 子，將CB和PE共混后加入無水乙醇進(jìn)行機(jī)械攪拌和40min超聲分散處理，得到PE-CB復(fù)合 粒子的懸濁液；真空干燥后PE-CB與PC-硅灰石按50:50復(fù)合粒子放入模具中190°C下熱 壓成型5min得到導(dǎo)電母粒。
[0025] (2)導(dǎo)電母粒在PC中應(yīng)用：30份導(dǎo)電母粒與100份PC混合均勻后，在240-260°C 的溫度下熔融擠出、切粒，得到導(dǎo)電PC復(fù)合材料。
[0026] 其中，PE、CB、PC、硅灰石、PC 混合重量比為 10. 5:4. 5:14. 25: 0· 75:100。
[0027] 對比例1~3:-步法制備導(dǎo)電PC復(fù)合材料 對比例1: 按比例將PE、CB、PC、硅灰石、PC按14. 4:1. 6:3. 8:0. 2:100混合均勻后，在240-260°C 的溫度下熔融擠出、造粒，得到導(dǎo)電PC復(fù)合材料。
[0028] 對比例2: 方法同對比例 1，PE、CB、PC、硅灰石、PC 按 12. 8:3. 2:3. 8:0. 2:100。
[0029] 對比例3: 方法同對比例 1，PE、CB、PC、硅灰石、PC 按 10. 5:4. 5:14. 25: 0· 75:100。
[0030] 實(shí)施例1~3和對比例1~3的測試性能見表1。
[0031] 表1 CN 105176044 A 說明書 4/4 頁
從實(shí)施例1~3和對比例1~3的體積電阻率數(shù)值對比來看，由于采用了分步法制備相應(yīng) 的復(fù)合物，然后進(jìn)行熔融后制備得到的導(dǎo)電材料，其體積電阻率降低了 1〇5~1〇1(]個數(shù)量級， 顯示了其極佳的導(dǎo)電性能，并且實(shí)施例1~3中炭黑的含量為I. 3~3. 5%，相比較于目前的炭 黑復(fù)合導(dǎo)電材料，其炭黑含量大大降低，在制備低含量炭黑導(dǎo)電材料，且不影響其相應(yīng)的力 學(xué)性能及其他性能的導(dǎo)電材料中有極大的應(yīng)用價值。
[0032] 以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能 因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制，但凡采用等同替換或等效變換的形式所獲得的技 術(shù)方案，均應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種導(dǎo)電母粒，其特征在于，包括如下按重量百分?jǐn)?shù)計的原料制成： 聚乙烯/炭黑復(fù)合物 50~90% 聚碳酸酯/硅灰石復(fù)合物1〇~50% 所述聚乙烯/炭黑復(fù)合物包括以下按重量百分比計的原料制成： 聚乙烯85~95% 炭黑 5~15% 所述聚碳酸酯/硅灰石復(fù)合物包括以下按重量百分比計的原料制成： 聚碳酸酯80~98% 硅灰石 2~20%。2. -種由權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電母粒制備得到的導(dǎo)電材料，其特征在于，包括如下按 重量百分比計的原料制成： 導(dǎo)電母粒 10~30% 聚碳酸酯 70~90%。3. -種權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電母粒的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：51. 將聚碳酸酯和硅灰石在180~220°C下熔融擠出，制備得到聚碳酸酯/硅灰石復(fù)合 物；52. 將聚乙烯和炭黑進(jìn)行共混后，加入乙醇或丙酮，攪拌，超聲，干燥后得到聚乙烯/ 炭黑復(fù)合物；53. 將Sl中所得的聚碳酸酯/硅灰石復(fù)合物和S2中所得的聚乙烯/炭黑復(fù)合物混合 后熱壓成型即得所述導(dǎo)電母粒。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)電母粒的制備方法，其特征在于，所述S2中超聲時間為 30~60min。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)電母粒的制備方法，其特征在于，所述S3中熱壓成型溫度 為180~200°C，所述熱壓成型時間為3~8min。6. -種權(quán)利要求2所述的導(dǎo)電材料的制備方法，其特征在于，將導(dǎo)電母粒與聚碳酸酯 進(jìn)行混合后，在240~260°C下熔融，擠出，切粒，即得所述導(dǎo)電材料。7. -種權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電母粒在制備高分子導(dǎo)電材料中的應(yīng)用。8. -種權(quán)利要求2所述的導(dǎo)電材料在制備高分子導(dǎo)電材料中的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種導(dǎo)電母粒，包括如下按重量百分比計的原料制成：聚乙烯/炭黑復(fù)合物？50~90%；聚碳酸酯/硅灰石復(fù)合物10~50%；所述聚乙烯/炭黑復(fù)合物包括以下按重量百分比計的原料制成：聚乙烯85~95%；炭黑5~15%；所述聚碳酸酯/硅灰石復(fù)合物包括以下按重量百分比計的原料制成：聚碳酸酯80~98%；硅灰石2~20%。本發(fā)明還提供由所述導(dǎo)電母粒制備得到的導(dǎo)電材料，包括如下按重量百分比計的原料制成：導(dǎo)電母粒？10~30%；聚碳酸酯70~90%。本發(fā)明導(dǎo)電母粒在聚碳酸酯中形成了雙逾滲復(fù)合體系，使得在低炭黑含量下達(dá)到顯著的導(dǎo)電性能，能夠克服現(xiàn)有材料中炭黑含量高帶來的力學(xué)性能降低等缺陷。
【IPC分類】C08J3/22, C08L23/06, C08K3/34, C08L69/00, C08K3/04
【公開號】CN105176044
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】翟好聃
【申請人】東莞市保特高分子材料科技有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年10月21日