CN101671458B - 一种超低电阻高分子导电粒料产品及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的超低电阻高分子导电粒料通过添加纳米级高性能导电碳黑及其它各种助剂，并采用特殊的改性制造工艺，可使高分子材料制成其表面电阻≤8.0ohm/sq，体积电阻为≤0.50ohm.cm。该材料是一种电性能均匀稳定，具有永久性导电功能，产品载体材料的机械性能受损较小的高性能导电塑料。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种超低电阻高分子导电粒料产品及其制备方法。
背景技术
高分子聚合物的导电功能的形成原理，是指采取一定措施降低高分子聚合物的体积电阻和表面电阻，使聚合物本身积聚的静电荷很快释放，从而保证了高分子聚合物材料多种加工方式的适应性和制品使用的安全性。
对高分子聚合物的导电改性主要有两大类方法，一类结构型导电高分子材料，是指高分子本身有导电性或经化学改性后具有导电性，另一类是复合型导电高分子材料，是指在聚合物中加入各种具有导电性能的填料，以在高分子物质的表面和内部形成导电性。
复合型高分子聚合物导电改性，根据其采用的具体方法不同，一般分为以下三种：表面处理法、导电填料分散复合法、导电填料层积复合法。表面处理法是指在塑料聚合物表面进行导电处理以达到较高的导电率，包括金属热喷涂法，镀层法和导电涂层法。用导电填料分散复合法制备导电复合材料的步骤为：①选择导电填料和基体树脂；②配料；③共混；④成型(挤出、注塑、模压等)；⑤电性能测试。现在采用的导电填料分散复合法主要存在的问题有：导电填料在制品中的分布往往不均匀，从而使制成品各处的电导率不一致；导电填料与基体树脂之间的粘结性一般较差，尤其当导电填料含量较高时这一情况尤为明显。导电填料层积层合法是将金属网、板、丝、毯等作为中间层、两侧再层压上塑料基材或利用双层平行挤出方法制成一层为导电树脂，另一层为普通树脂的复合制品。该类型产品由于使用后产生的诸多局限，所以以上的制造方法目前已经很少使用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的导电填料分散复合法的缺陷，提供一种电性能均一稳定的超低电阻高分子导电粒料，其采用的技术方案如下所述。
一种超低电阻高分子导电粒料，其包含按重量百分比计的如下组分范围：
导电炭黑 36.00％-48.00％
偶联剂 1.20％-2.20％
POE-乙烯-辛烯共聚物树脂基体 35.00％-45.00％
润滑助剂 1.00％-2.50％
润滑助剂 0.80％-2.50％
分散剂 4.00％-10.00％
抗氧化助剂 0.10％-0.12％
粉体二氧化硅 8.00％-12.00％
其中所述的偶联剂选自铝酸酯或钛酸酯。
本发明的另一目的在于提供一种超低电阻高分子导电粒料的制备方法，其采用如下步骤：
(1)对导电炭黑做改性处理：
脱水干燥：300L高速捏合机，1000转/分；
工艺温度：100-120℃；时间：40分钟。
其目的在于打开导电炭黑材料内存在的“团聚”态，使之具备亲油状态；
(2)对粉体二氧化硅进行预处理：
脱水干燥：300L高速捏合机，1000转/分，；工艺温度：100-120℃；
脱水时间：40分钟；
(3)活化处理：将相应比例的偶联剂作为活化剂加入到粉体二氧化硅中，用高速捏合设备作粉体二氧化硅材料的活化工艺装置。其中，高速捏合机的转速为1000转/分，工艺温度设为100℃～120℃，捏合时间20～40分钟，其间注意控制温度及清除水份。
(4)配料：
POE-乙烯-辛烯共聚物树脂基体 35.00％-45.00％
润滑助剂 1.00％-2.50％
润滑助剂 0.80％-2.50％
分散剂 4.00％-10.00％
抗氧化助剂 0.10％-0.12％
粉体二氧化硅(经偶联) 8.00％-12.00％
将以上材料以低速方式搅拌均匀，搅拌机转速：300转/分；
(5)以上经过搅拌均匀后的物料投入挤出机料罐，同时在挤出机侧位料罐内加入经过改性处理的导电炭黑，一起按设定的喂料比例进入挤出机，进行第一次混炼；
其中配料：导电炭黑(进入第一侧喂装置)28.00％-30.00％；
经(4)混合均匀的物料(进入主喂装置)；
混炼工艺：双螺杆挤出机，转速：320转/分，总料温：180-195℃，电流：28A，熔体压力：5.5.6.8kg/cm2，造粒，筛选；
(6)将以上经过第一次混炼的粒料投入第二侧喂料罐，进行第二次混炼；
其中配料：导电炭黑(进入第二侧喂装置) 8.00％-18.00％；
经过第一次造粒的原生态粒料(进入主喂装置)；
混炼工艺：双螺杆挤出机，转速：350转/分，总料温：170-185℃，电流：25A，熔体压力：5.0-6.0kg/cm2，经造粒，筛选后包装，其中超低电阻聚烯烃导电粒料产品筛选的工艺标准是：Φ3×3mm/粒。
具体实施方式
现结合具体实施例，对本发明做进一步的描述。
实施例
针对导电性能、材料的力学性能和制品加工质量等的具体要求，各种材料及助剂在聚合物载体中，筛选和优化一个相对适当的配方比例是关键。
高性能超低电阻高分子导电粒料产品在本实施例的材料配方如下(组分以质量半分含量计算)：
1.高性能导电炭黑 48％
2.偶联剂-铝酸脂 1.9％
3.POE-乙烯-辛烯共聚物树脂基体 35％
4.润滑助剂-EBS 1.0％
5.流变润滑助剂-SC-GQO-00 1.0％
6.分散剂-Wax 5％
7.抗氧化助剂-B900 0.1％
8.粉体二氧化硅(经偶联) 8％
一种超低电阻高分子导电粒料的制备方法，其采用如下步骤：
(1)对导电炭黑做改性处理：
脱水干燥：300L高速捏合机，1000转/分；
工艺温度：100-120℃；时间：40分钟。
其目的在于打开导电炭黑材料内存在的“团聚”态，使之具备亲油状态；
(2)对粉体二氧化硅进行预处理：
脱水干燥：300L高速捏合机，1000转/分，；工艺温度：100-120℃；
脱水时间：40分钟；
(3)活化处理：将1.9％的铝酸酯作为偶联剂加入到粉体二氧化硅中，用高速捏合设备作粉体二氧化硅材料的活化工艺装置。其中，高速捏合机的转速为1000转/分，工艺温度设为100℃～120℃，捏合时间20～40分钟，其间注意控制温度及清除水份。
(4)配料：
POE-乙烯-辛烯共聚物树脂基体 35.00％
润滑助剂-EBS 1.00％
流变润滑助剂(上海三承SC-GQO-00) 1.0％
分散剂-Wax 5.00％
抗氧化助剂-B900 0.10％
粉体二氧化硅(经偶联) 8.00％
将以上材料以低速方式搅拌均匀，搅拌机转速：300转/分；
(5)以上经过搅拌均匀后的物料投入挤出机料罐，同时在挤出机侧位料罐内加入经过改性处理的导电炭黑，一起按设定的喂料比例进入挤出机，进行第一次混炼；
其中配料：导电炭黑(进入第一侧喂装置) 30.00％；
经(4)混合均匀的物料(进入主喂装置)；
混炼工艺：双螺杆挤出机，转速：320转/分，总料温：180-195℃，电流：28A；熔体压力：5.5-6.8kg/cm2，造粒，筛选；
(6)将以上经过第一次混炼的粒料投入第二侧喂料罐，进行第二次混炼；
其中配料：导电炭黑(进入第二侧喂装置) 18.00％；
经过第一次造粒的原生态粒料(进入主喂装置)；
混炼工艺：双螺杆挤出机，转速：350转/分，总料温：170-185℃，电流：25A，熔体压力：5.0-6.0kg/cm2，经造粒，筛选后包装，其中超低电阻聚烯烃导电粒料产品筛选的工艺标准是：Φ3×3mm/粒。
由上述的产品生产工艺和产品配方实施例组分的超低电阻高分子导电粒料的技术指标：
基本聚合物 POE
密度 g/cm3 ISO 868 1.12
热变形温度 ℃/ ISO 75 68
熔流指数 g/10min ISO 1133 2.5
断裂强度 MPa ISO R527 13.0
屈服强度 MPa ISO R527 25.0
断裂延伸度 ％ ISO R527 80.0
冲击强度 KL/m2 ISO R180 9.0
表面电阻 Ω/ohm/sq ≤8.0
体积电阻 Ω/ohm.cm ≤0.5
本发明提供的超低电阻高分子导电粒料通过添加纳米级高性能导电碳黑及其它各种助剂，并采用特殊的改性制造工艺，可使高分子材料制成其表面电阻≤8.0ohm/sq，体积电阻为≤0.50ohm.cm。该材料是一种电性能均匀稳定，具有永久性导电功能，产品载体材料的机械性能受损较小的高性能导电塑料。
Claims (2)
1.一种超低电阻高分子导电粒料，其包含按重量百分比计的如下组分范围：
其中所述的偶联剂选自铝酸酯或钛酸酯；
所述超低电阻高分子导电粒料的制备工艺包括：
(1)对导电炭黑做改性处理：
脱水干燥：300L高速捏合机，1000转/分，
工艺温度：100-120℃，时间：40分钟，
(2)对粉体二氧化硅进行预处理：
脱水干燥：300L高速捏合机，1000转/分，工艺温度：100-120℃，
脱水时间：40分钟；
(3)活化处理：将相应比例的偶联剂作为活化剂加入到粉体二氧化硅中，用高速捏合设备作粉体二氧化硅材料的活化工艺装置，其中，高速捏合机的转速为1000转/分，工艺温度设为100℃～120℃，捏合时间20～40分钟；
(4)配料：
将以上材料以低速方式搅拌均匀，搅拌机转速：300转/分；
(5)以上经过搅拌均匀后的物料投入挤出机料罐，同时在挤出机侧位料罐内加入经过改性处理的导电炭黑，一起按设定的喂料比例进入挤出机，进行第一次混炼；
其中配料：导电炭黑 28.00％-30.00％；
经(4)混合均匀的物料；
上述导电炭黑进入第一侧喂装置，上述经(4)混合均匀的物料进入主喂装置；
混炼工艺：双螺杆挤出机，转速：320转/分，总料温：180-195℃，电流：28A，熔体压力：5.5.6.8kg/cm2，造粒，筛选；
(6)将以上经过第一次混炼的粒料投入第二侧喂料罐，进行第二次混炼；
其中配料：导电炭黑 8.00％-18.00％；
经过第一次造粒的原生态粒料；
上述导电炭黑进入第二侧喂装置，上述经过第一次造粒的原生态粒料进入主喂装置；
混炼工艺：双螺杆挤出机，转速：350转/分，总料温：170-185℃，电流：25A，熔体压力：5.0-6.0kg/cm2，经造粒，筛选后包装，其中超低电阻导电粒料产品筛选的工艺标准是：Φ3×3mm/粒。
2.一种超低电阻高分子导电粒料的制备方法，其采用如下步骤：
(1)对导电炭黑做改性处理：
脱水干燥：300L高速捏合机，1000转/分，
工艺温度：100-120℃，时间：40分钟，
(2)对粉体二氧化硅进行预处理：
脱水干燥：300L高速捏合机，1000转/分，工艺温度：100-120℃，
脱水时间：40分钟；
(3)活化处理：将相应比例的偶联剂作为活化剂加入到粉体二氧化硅中，用高速捏合设备作粉体二氧化硅材料的活化工艺装置，其中，高速捏合机的转速为1000转/分，工艺温度设为100℃～120℃，捏合时间20～40分钟；
(4)配料：
将以上材料以低速方式搅拌均匀，搅拌机转速：300转/分；
(5)以上经过搅拌均匀后的物料投入挤出机料罐，同时在挤出机侧位料罐内加入经过改性处理的导电炭黑，一起按设定的喂料比例进入挤出机，进行第一次混炼；
其中配料：导电炭黑28.00％-30.00％；
经(4)混合均匀的物料；
上述导电炭黑进入第一侧喂装置，上述经(4)混合均匀的物料进入主喂装置；
混炼工艺：双螺杆挤出机，转速：320转/分，总料温：180-195℃，电流：28A，熔体压力：5.5.6.8kg/cm2，造粒，筛选；
(6)将以上经过第一次混炼的粒料投入第二侧喂料罐，进行第二次混炼；
其中配料：导电炭黑8.00％-18.00％；
经过第一次造粒的原生态粒料；
上述导电炭黑进入第二侧喂装置，上述经过第一次造粒的原生态粒料进入主喂装置；
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