CN101283415B - 导电聚酰胺组合物及其用途、以及印刷聚酰胺物品的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种导电性聚酰胺组合物，所述组合物包括基体聚酰胺、导电添加剂和聚酰胺低聚物，其中，相对于基体聚酰胺和低聚物的总量，所述聚酰胺低聚物的含量优选为0.5至20wt％，并且，所述聚酰胺低聚物优选具有1000至50000g/mol的重均分子量Mw。

Description

导电聚酰胺组合物及其用途、以及印刷聚酰胺物品的方法
本发明涉及一种导电性聚酰胺组合物。
由WO03/0935390已知上述组合物。已知组合物为物品形式，所述物品的表面已被金属包覆，从而使该表面对于静电印刷具有导电性。
在汽车应用中，聚酰胺部件通常与金属部件以一体和组合形式存在。这些金属部件本身导电并适用于静电印刷。通常希望在同一个工艺步骤中印刷整个物品并且最终聚酰胺部件也具有导电性。还希望所得到的聚酰胺部件具有与金属部件相同的外观。
已知组合物具有如下缺陷，经包覆和经印刷的聚酰胺部件的外观与所述金属部件的外观不同。
本发明的目的在于，提供一种聚酰胺组合物并提供一种物品，所述物品可以静电印刷或电解印刷，并且在印刷后具有与印刷的金属部件完全相同或几乎相同的外观。
该目的根据本发明得以实现，本发明中，所述组合物或物品包括基体聚酰胺、导电添加剂和聚酰胺低聚物。
该组合物可以采用需要组合物具有导电性的印刷工艺进行印刷，并且印刷后具有与印刷金属类似的外观，而没有表面缺陷。
由US 2003/0055 154已知含有导电添加剂的聚酰胺组合物。据称所述组合物适用于计算机机箱，从而保护内部免受电磁波影响。该专利文献中报道了导电性添加剂(通常为碳纤维)的存在会导致表面不规整，这是因为为了得到所希望的导电性需要大量导电性添加剂。在该申请中通过应用具有特定尺寸的碳纤维来解决这个问题。
在本申请中，除了聚酰胺和导电性添加剂以外，还存在聚酰胺低聚物。发现这种低聚物的存在会使导电性组合物在存在较小量的导电性添加剂的情况下具有一定的导电率，或得到一种在具有较少导电性添加剂的情况下具有一定导电性的组合物。因此，根据本发明的组合物为静电印刷或 电解印刷提供了足够的导电性，同时防止了表面缺陷的出现。
在根据本发明的组合物中，合适的基体聚酰胺包括脂族聚酰胺，其可以为支化聚酰胺，诸如聚酰胺-6、聚酰胺-4，6、聚酰胺-6，6、聚酰胺-11、聚酰胺-12；半芳族聚酰胺，例如MXD6、聚酰胺-6，I/6，T、聚酰胺-6，6/6，T；全芳族聚酰胺和所列聚酰胺的共聚物和共混物。优选选择的为聚酰胺-6、聚酰胺-6，6或聚酰胺-4，6，或其混合物或具有其结构单元的共聚酰胺。
合适的导电性添加剂为例如金属和纤维的导电性粉末或纤维。导电性粉末添加剂的例子为碳黑。优选地，导电性添加剂为纤维状导电添加剂。更优选地，导电性添加剂为碳纤维。甚至更优选地，导电性添加剂为具有如下尺寸的碳纤维，其直径为3至20微米，优选为5至10微米。加工后其在最终成型制品中的平均长度为200至400微米，优选为250至300微米。从长度为3至15mm，通常为5至10mm的碳纤维出发，利用常规成型工艺可以得到上述长度。根据所需导电程度，相对于组合物的总量，组合物中纤维的含量为0.5至20wt％。
采用优选用量1至15wt％的导电性添加剂已得到足以适用于静电印刷和电解印刷的导电性，该导电性根据ISO 60093-1980所测量的表面电阻表示，可以为100至104Ohm/square。优选地，表面电阻为5×100至5×103Ohm/square。应注意表面电阻是表面导电率的倒数。
组合物还包括聚酰胺低聚物。这种低聚物是具有一定重均分子量的小分子聚酰胺，所述重均分子量优选小于组合物中基体聚酰胺的“缠点之间的分子量”。在聚酰胺-6的情况下，上述“缠点之间的分子量”例如为5000g/mol。优选地，重均分子量至多为5000g/mol，优选至多为4000g/mol，更优选至多为3000g/mol。所述分子量优选也不能太低，从而避免例如降低玻璃化转变温度的风险。优选地，重均分子量大于约1000g/mol。
优选地，所述组合物包括分子量至少为10000g/mol的基体聚酰胺和分子量至多为5000g/mol的聚酰胺低聚物。
更优选地，所述组合物包括分子量至少为15000g/mol的基体聚酰胺和分子量至多为4000g/mol的聚酰胺低聚物。
相对于基体聚酰胺和低聚物的总量，根据本发明的组合物包含0.5至20wt％的低聚物。发现相对于基体聚酰胺和低聚物的总量，低聚物用量为1至10wt％，就足以使导电性添加剂的用量显著降低而得到所需导电性，或者在给定用量的添加剂的情况下使导电性显著提高。
根据本发明的组合物可以进一步包括常用添加剂。这些添加剂的例子包括，阻燃剂、填料(具体为矿物填料)、脱模剂和润滑剂。通常在汽车应用中，所述组合物还可以包括玻璃纤维和填料。通常，组合物中基体聚酰胺的含量为40至95wt％。填料的用量可以至多为40wt％，优选为10至40wt％，玻璃纤维的用量可以至多为50wt％，优选为5至50wt％。其它功能添加剂以本领域技术人员已知的常用有效量存在。
根据本发明的组合物可用于形成静电印刷和电解印刷物品，该组合物具有良好的印刷性能，当印刷时具有金属状外观和平滑的表面。上述物品的例子为外部机车部件、内部机车部件和置于发动机罩下的机车部件，诸如反射镜外罩、门把手、加油门、支架、行李架、举升门把柄、进气歧管、发动机、阀和凸轮盖。
本发明进一步涉及用于印刷聚酰胺物品的方法，所述方法包括对所述物品施加电压，其中，所述物品包括本发明的组合物。用于印刷导电性物品(施加电压)的方法本身是已知的，包括粉末涂敷和湿涂料静电喷涂印刷。
如果在印刷物品前由于一些其它原因不得不涂敷底漆，发现将这种底漆转移到含有本发明组合物的物品上比转移到非导电性物品上明显更有效。然而，通常可以避免涂敷导电性底漆。这对环境和成本都有利，因为导电性底漆通常含有有害的不得不进行回收的污染溶剂。
通过以下实施例对本发明进行阐述。
实施例I和对比例A
将表1中具体说明的两种聚酰胺组合物注塑成具有如下尺寸的扁平圆盘，其直径为5.0cm，厚度为3.0cm。根据ISO 60093-1980测量上述两个片材的表面电阻。所测量的数值也列在表1中。显然，与不含低聚物的组 合物相比，含有低聚物的组合物的表面电阻低约23倍。
表1
  实施例I 对比例A
组分 wt％ wt％
聚酰胺-6，ηrel为2.35(在25℃的甲酸中为1g/dl) 57.6  60
聚酰胺-4，6低聚物，Mw 2000  2.4  
针状硬脂酸钙，L/D＝15∶1  25  25
 4mm玻璃纤维，直径10μm  7  7
圆形碳纤维，长度3.2mm，直径7μm  8  8
表面电阻(Ohm/square) 520  12000

Claims (23)

1.一种导电性聚酰胺组合物，所述组合物包括基体聚酰胺、导电添加剂和聚酰胺低聚物，其中，所述组合物包括，相对于基体聚酰胺和低聚物的总量，含量为0.5至20wt％的聚酰胺低聚物，其中所述聚酰胺低聚物具有1000至5000g/mol的重均分子量Mw，所述基体聚酰胺具有至少10000g/mol的重均分子量。
2.如权利要求1所述的组合物，其中，所述聚酰胺低聚物是聚酰胺-4，6低聚物。
3.如权利要求1至2中任意一项所述的组合物，其中，所述基体聚酰胺选自由聚酰胺-6、聚酰胺-6，6或聚酰胺-4，6、它们的混合物和具有它们的结构单元的共聚酰胺组成的组。
4.如权利要求1至2中任意一项所述的组合物，其中，相对于所述组合物的总量，所述添加剂的含量为0.5至20wt％。
5.如权利要求3所述的组合物，其中，相对于所述组合物的总量，所述添加剂的含量为0.5至20wt％。
6.如权利要求1至2中任意一项所述的组合物，其中，所述导电添加剂为碳纤维。
7.如权利要求3所述的组合物，其中，所述导电添加剂为碳纤维。
8.如权利要求4所述的组合物，其中，所述导电添加剂为碳纤维。
9.如权利要求5所述的组合物，其中，所述导电添加剂为碳纤维。
10.如权利要求6所述的组合物，其中，所述碳纤维具有5至10微米的直径和200至400微米的长度。
11.如权利要求7至9中任意一项所述的组合物，其中，所述碳纤维具有5至10微米的直径和200至400微米的长度。
12.如权利要求1至2中任意一项所述的组合物，还包括至多40wt％的填料和/或至多50wt％的玻璃纤维。
13.如权利要求3所述的组合物，还包括至多40wt％的填料和/或至多50wt％的玻璃纤维。
14.如权利要求4所述的组合物，还包括至多40wt％的填料和/或至多50wt％的玻璃纤维。
15.如权利要求5所述的组合物，还包括至多40wt％的填料和/或至多50wt％的玻璃纤维。
16.如权利要求6所述的组合物，还包括至多40wt％的填料和/或至多50wt％的玻璃纤维。
17.如权利要求7所述的组合物，还包括至多40wt％的填料和/或至多50wt％的玻璃纤维。
18.如权利要求8所述的组合物，还包括至多40wt％的填料和/或至多50wt％的玻璃纤维。
19.如权利要求9所述的组合物，还包括至多40wt％的填料和/或至多50wt％的玻璃纤维。
20.如权利要求10所述的组合物，还包括至多40wt％的填料和/或至多50wt％的玻璃纤维。
21.如权利要求11所述的组合物，还包括至多40wt％的填料和/或至多50wt％的玻璃纤维。
22.如权利要求1至21中任意一项所述的组合物在静电印刷物品和电解印刷物品中的用途。
23.用于印刷聚酰胺物品的方法，所述方法包括对所述物品施加电压，其中，所述物品包括权利要求1至21中任意一项所述的组合物。
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