含多維碳納米材料的導電聚碳酸酯基粒料、其製法及應用的製作方法
2023-11-02 20:53:07 2
本發明涉及一種注塑母料，特別涉及一種含多維度碳納米材料的注塑用導電聚碳酸酯基粒料及其製法與應用，例如，注塑後在汽車工業、電子產品和油氣工業等領域中的應用，屬於通用工程塑料領域。
背景技術：
：聚碳酸酯是一種常用工程塑料，有著非常廣的應用範圍以及非常快的發展勢頭。它的應用於玻璃裝配業、汽車工業和電子、電器工業等。當將聚碳酸酯應用於抗靜電材料時，其表面電阻需達到106～109Ω，如此才能實現較好的防靜電功能。目前，在工業生產中抗靜電聚碳酸酯有著很大的應用市場，但是現有的抗靜電聚碳酸酯產品存在諸多不足，例如：如導電劑的添加量大，熔指較低流動性差，導致不方便注塑或注塑後的產品形貌較差，以及，注塑成型後由於表麵塑料富集導致表面電阻大，導電劑量多而易於析出等。技術實現要素：本發明的主要目的在於提供一種含多維碳納米材料的導電聚碳酸酯基粒料，以克服現有技術中的不足。本發明的另一目的在於提供一種製備所述含多維碳納米材料的導電聚碳酸酯基粒料的方法。本發明的又一目的在於提供所述含多維碳納米材料的導電聚碳酸酯基粒料的應用。為實現前述發明目的，本發明採用的技術方案包括：一種含多維碳納米材料的導電聚碳酸酯基粒料，其包含按重量份計算的如下組分：納米多維碳材料0.5-3份、增韌劑10-15份、助分散劑0.5-3份，助劑0-3份以及聚碳酸酯75-85份；其中所述納米多維碳材料主要由納米導電炭黑，碳納米管以及石墨烯組成。在一較佳實施方案之中，所述納米多維碳材料包含：納米導電炭黑10wt％-45wt％，碳納米管10wt％-45wt％，石墨烯10wt％-45wt％。優選的，所述納米多維碳材料亦可被認為是多維納米導電劑，其由零維的納米導電炭黑，一維的碳納米管，二維的石墨烯物理共混組成。進一步的，所述增韌劑可以為PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)PBT(聚對苯二甲酸丁二醇酯)等聚酯；MBS(甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、苯乙烯三元共聚物)或ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)或三元乙丙橡膠等嵌段共聚物的一種或多種，且不限於此。進一步的，所述助分散劑至少選自微納米級別的無機填料，所述無機填料包括納米二氧化矽、納米碳酸鈣、滑石粉、納米空心玻璃微珠或鈦白粉，且不限於此。進一步的，所述助劑包括抗氧劑、潤滑劑和阻燃劑中的任一種或兩種以上的組合，也可以是其它助劑。進一步的，所述聚碳酸酯包括商業化的聚碳酸酯或者改性聚碳酸酯。在一實施方案之中，所述含多維碳納米材料的導電聚碳酸酯基粒料的製備方法包括：取0.5-4重量份納米多維碳材料、10-15重量份增韌劑、0.5-3重量份助分散劑，0-3重量份助劑以及75-85重量份聚碳酸酯充分混合，然後加入雙螺杆擠出機在260-270℃(具體根據物料牌號而定)擠出，再冷卻、切粒。在一更為具體的實施方案之中，一種含多維碳納米材料的導電聚碳酸酯基粒料的製備方法可以包括：首先，將作為基體的聚碳酸酯置於真空環境中120℃條件下乾燥4小時以上，然後將零維度的納米導電炭黑，一維度的碳納米管以及二維的石墨烯按照所需的比例進行物理共混備用。按照多維納米碳材料0.5-3份，增韌劑10-15份，助分散劑0.5-3份，其他助劑0-3份，聚碳酸酯基體75-85份的配方配料，然後用雙螺杆擠出機擠出，切粒。得到的粒料在注塑前再按照真空120℃乾燥4小時，之後可注塑成型得到抗靜電複合材料。一種抗靜電複合材料，主要是由所述的含多維碳納米材料的導電聚碳酸酯基粒料在260-270℃(具體根據物料種類而定)下注塑形成。進一步的，所述抗靜電複合材料的表面電阻為105Ω～102Ω。與現有技術相比，本發明的優點包括：(1)通過採用零維的納米導電炭黑，一維的碳納米管和二維的石墨烯以簡單物理共混組成納米多維碳材料，並將其作為導電添加劑添加於母料中，因納米碳材料具有多種不同維度，其能夠在非常低的濃度下在基體中搭建形成更加有效的導電網絡，在實現低濃度高導電效果的同時保持了聚碳酸酯的高熔指，有利於注塑工藝；(2)因採用的納米碳材料具有多種不同維度，可形成均勻穩定的多維碳材料網絡結構，可以使注塑產品表面的塑料富集現象被大幅度抑制，同時能夠實現低表面電阻，即，具備優良的抗靜電性能或電磁屏蔽性能，並有效消除了導電劑的表面析出現象。(3)在原料中添加的增韌劑不僅有增韌作用，同時由於起到體積排除的效果，從而也增加了材料的導電性能。具體實施方案下面結合實施例對本發明做進一步的說明。該領域熟練技術人員根據上述
發明內容對本發明在工藝上或者配方上做出的非本質改進和調整，仍然屬於本發明的保護範圍。實施例1該含多維碳納米材料的導電聚碳酸酯基粒料包括如下組分(以重量分計)：多維納米碳材料3份PBT(長春化工100-211M)10份MBS(EXL-2620，羅門哈斯)2份納米二氧化矽(平均粒徑637nm)0.5份聚碳酸酯(韓國LG1201-15)84.5份；其中，多維納米碳材料包含：納米導電炭黑(T80)0.9份，碳納米管(平均長度861nm)1.2份，石墨烯(中科院寧波材料所製備，平均厚度3nm，平均直徑5μm)0.9份。該導電聚碳酸酯基粒料的製備工藝包括：首先將聚碳酸酯在120℃真空乾燥4小時，然後原料按以上配比進行物理混合，然後用雙螺杆擠出並造粒，加工溫度265℃,轉速250r/min。乾燥後注塑成型得到抗靜電複合材料。實施例2該含多維碳納米材料的導電聚碳酸酯基粒料包括如下組分(以重量分計)：多維度碳納米材料3份(其中納米導電炭黑0.9份，碳納米管0.9份，石墨烯1.2份)PBT(長春化工100-211M)10份MBS(EXL-2620，羅門哈斯)2份滑石粉(平均粒徑49μm)3份聚碳酸酯(韓國LG1201-15)82份；其中，多維納米碳材料包含：納米導電炭黑(T80)0.9份，碳納米管(平均長度861nm)0.9份，石墨烯(中科院寧波材料所製備，平均厚度3nm，平均直徑5μm)1.2份。該導電聚碳酸酯基粒料的製備工藝包括：首先將聚碳酸酯在120℃真空乾燥4小時，然後原料按以上配比進行物理混合，然後用雙螺杆擠出並造粒，加工溫度265℃，轉速250r/min。乾燥後注塑成型得到抗靜電複合材料。對照例1：該注塑用導電聚碳酸酯基粒料的組分及製備工藝與實施例2基本相同，不同之處僅在於，未添加前述多維度碳納米材料。對照例2：該注塑用導電聚碳酸酯基粒料的組分及製備工藝與實施例1基本相同，不同之處僅在於，採用5重量份的碳納米管(平均長度861nm)替代了前述多維度碳納米材料。對照例3：該注塑用導電聚碳酸酯基粒料的組分及製備工藝與實施例1基本相同，不同之處僅在於，採用1重量份的納米導電炭黑(T80)替代了前述多維度碳納米材料。對照例4：該注塑用導電聚碳酸酯基粒料的組分及製備工藝與實施例1基本相同，不同之處僅在於，採用3重量份的石墨烯(中科院寧波材料所製備，平均厚度3nm，平均直徑5μm)替代了前述多維度碳納米材料。前述實施例1-2所獲抗靜電複合材料注塑後產品的力學性能、表面電阻及熔指如下表1所示。表1實施例1-2所獲抗靜電複合材料的力學性能、表面電阻及熔指測試結果樣品表面電阻Ω缺口衝擊強度KJ/m2熔指g/10min實施例18.2*1039.118.6實施例21.1*1047.616.7表2對照例1-4所獲抗靜電複合材料的力學性能、表面電阻及熔指測試結果樣品表面電阻Ω缺口衝擊強度KJ/m2熔指g/10min對照例1＞101412.118.3對照例25.2*1048.917.5對照例37.7*10410.019.1對照例43.7*1049.219.2應當理解，上述實施例僅為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。當前第1頁1 2 3