CN102702710A

CN102702710A - 一种聚碳酸酯多孔材料加工用组合物、聚碳酸酯多孔材料及其制备方法

Info

Publication number: CN102702710A
Application number: CN2012100162187A
Authority: CN
Inventors: 沙月华; 毛宇; 黄骥
Original assignee: Five Lines Material Science And Technology (jiangsu) Co Ltd
Current assignee: Five Lines Material Science And Technology (jiangsu) Co Ltd
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2012-10-03

Abstract

本发明公开一种聚碳酸酯多孔材料加工用组合物、聚碳酸酯多孔材料及其制备方法，所述的组合物以重量百分数计，包含以下组分及其含量：聚碳酸酯65％～88％、导电填料10％～30％和助剂0.1％～5％，所述的助剂至少包括抗氧剂。采用该组合物加工的多孔材料为一种永久抗静电和导电的聚碳酸酯多孔材料。这种多孔材料可以由挤出机等相应设备挤压成型或者注塑成型。同传统材料相比，新发明的多孔材料可以在保持体积电阻率、表面电阻率的基础上降低20％左右的成本。

Description

一种聚碳酸酯多孔材料加工用组合物、聚碳酸酯多孔材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子领域，涉及一种永久抗静电和导电的聚碳酸酯多孔材料加工用组合物、聚碳酸酯多孔材料及其制备方法。

背景技术

抗静电尤其是导电的高分子材料是一种新型功能塑料，在防静电周转箱、燃料过滤器、防爆产品的外壳及结构件等方面具有广泛运用。

通过加导电炭黑、导电碳纳米管生产导电的聚碳酸酯材料已经有中国专利CN101591469A，但因为导电炭黑等粉末在基体中相互接触形成导电网络，一般需要比较大的添加量，一方面增加成本，另一方面可能对基体的性能造成影响。

通过加导电碳纤维方法来制备抗静电和导电的聚碳酸酯材料已经有中国专利CN101215413A，但是碳纤维价格昂贵。

中国专利CN 101840745 A通过加不锈钢纤维来制备抗静电和导电的聚碳酸酯材料，但是这种材料不仅成本昂贵，而且密度也远远高于传统的塑料，塑料质轻的优点大打折扣。

以上专利所述方法都能很好的制备导电的聚碳酸酯材料，但是上述专利所制得的材料或者力学性能差，或者成本昂贵，不能广泛应用到日常生产生活中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚碳酸酯多孔材料加工用组合物。该组合物用于加工聚碳酸酯多孔材料，可以显著降低聚碳酸酯多孔材料的成本。采用该组合物制备的聚碳酸酯多孔材料成本低，且可永久抗静电和导电。

本发明的另一目的在于提供一种聚碳酸酯多孔材料。该聚碳酸酯多孔材料永久抗静电和导电，且成本低。

本发明的另一目的在于提供一种聚碳酸酯多孔材料的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种聚碳酸酯多孔材料加工用组合物，以重量百分数计，包含以下组分及其含量：聚碳酸酯65％～88％、导电填料10％～30％和助剂0.1％～5％，所述的助剂至少包括抗氧剂。优选为：聚碳酸酯72％～84％、导电填料15％～26％和助剂1％～3％。所述的抗氧剂在该组合物的助剂中是不可缺少的。

上述的聚碳酸酯多孔材料加工用组合物，其在于：所述的导电填料是导电碳纤维、导电炭黑、导电金属纤维、导电膨胀石墨、碳纳米管中的一种或几种。所述的导电碳纤维是长纤维或短切碳纤维中的一种或全部。所述的导电金属纤维是不锈钢纤维、铜纤维、铝纤维和银纤维的中的一种或几种。

上述的聚碳酸酯多孔材料加工用组合物，其在于：所述的助剂还包括润滑剂、分散剂、稳定剂和增韧剂中的一种或几种。

一种聚碳酸酯多孔材料，其在于包含发泡剂和上述的聚碳酸酯多孔材料加工用组合物。所述的发泡剂占聚碳酸酯多孔材料组合物重量的0.5％～5％。优选为0.8％～3％。

上述的聚碳酸酯多孔材料，该多孔材料的制备方法有两种：

方法一：将聚碳酸酯多孔材料加工用组合物的所有组分按比例混合后，在220～290℃采用螺杆挤出机进行熔融挤出造粒，得到共混粒料；向所得到的共混粒料中加入发泡剂后，在240～315℃、注射压力为30～80MPa和模温为30～150℃条件下，用注塑机加工成型；

或者，将聚碳酸酯多孔材料加工用组合物的所有组分和发泡剂按比例混合后，在250～290℃采用螺杆挤出机进行熔融挤出直接挤压成型。

上述的聚碳酸酯多孔材料的制备方法，该制备方法有两种：

共混挤出造粒采用双螺杆挤出机，也可以采用单螺杆挤出机。

本发明的有益效果：

加工简单可行，技术容易掌握。所得多孔材料有效降低了制件的密度，从而降低了成本，对关键的永久抗静电和导电几乎没有影响，而对力学性能没有很大的影响。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

按重量百分数计，称取聚碳酸酯(121R，沙特基础工业公司)72％、润滑剂(罗马2型硬脂酸钙，上海奥科化学品有限公司)2％和抗氧剂(168，汽巴精化有限公司)0.5％和导电碳纤维(12K长碳纤，台湾台丽碳纤维)25.5％在270～275℃采用双螺杆挤出机进行熔融共混挤出造粒，然后将上述粒料在室温添加1％发泡剂(LDM10070S，上海杰上杰贸易有限公司)后混匀，在285℃、注射压力为80MPa和模温为90℃条件下，用注塑机注射成样品或部件。

以下是实心样条(未使用发泡剂)和多孔样条(实施例1)的性能检测数据对比：

表1 实施例1的性能检测结果

由表1说明，聚碳酸酯多孔材料相比实心材料密度降低了20％以上，成本也可以降低20％以上。而且多孔的聚碳酸酯材料的体积电阻率和表面电阻率变化很小，导电性能和抗静电作用很好的得到保持。

实施例2

按重量百分数计，称取聚碳酸酯(121R，沙特基础工业公司)74％，润滑剂(罗马2型硬脂酸钙，上海奥科化学品有限公司)0.5％、增韧剂(EM500，LG)2％和抗氧剂(168，汽巴精化有限公司)0.5％和导电碳纤维(TR06U，日本三菱碳纤维)23％在255～260℃采用双螺杆挤出机进行熔融共混挤出造粒，然后将上述粒料在室温添加0.8％发泡剂(LDM10070S，上海杰上杰贸易有限公司)后混匀，在290℃、注射压力为55MPa和模温为100℃条件下，用注塑机注射成样品或部件。

以下是实心样条(未使用发泡剂)和多孔样条(实施例2)的性能检测数据对比：

表2 实施例2的性能检测结果

密度

体积电阻率

表面电阻率

拉伸强度

断裂伸长率

简支梁无缺口冲击

单位

g/cm³

Ω·cm

Ω/sq

MPa

％

kJ/m²

实心样条

1.268

10⁴

110

3.2

34.0

多孔样条

1.003

10⁴

65

1.8

25

由表2说明，同实施例1类似，聚碳酸酯多孔材料相比实心材料密度降低了20％以上，成本也可以降低20％以上。而且多孔的聚碳酸酯材料的体积电阻率和表面电阻率均基本没有变化，导电性能和抗静电作用很好的得到保持。

实施例3

按重量百分数计，称取聚碳酸酯(1225Y，日本帝人集团)87％，润滑剂(罗马2型硬脂酸钙，上海奥科化学品有限公司)2％、分散剂(TM932，仪征天扬化工有限公司)0.8％和抗氧剂(168，汽巴精化有限公司)0.2％和导电炭黑(Ketjenblack EC-300J，阿克苏诺贝尔)10％在275～280℃采用单螺杆挤出机进行熔融共混挤出造粒，然后将上述粒料在室温添加1％发泡剂(LDM10070S，上海杰上杰贸易有限公司)后混匀，在265℃、注射压力为75MPa和模温为90℃条件下，用注塑机注射成样品或部件。

以下是实心样条(未使用发泡剂)和多孔样条(实施例3)的性能检测数据对比：

表3 实施例3的性能检测结果

密度

体积电阻率

表面电阻率

拉伸强度

断裂伸长率

简支梁无缺口冲击

单位

g/cm³

Ω·cm

Ω/sq

MPa

％

kJ/m²

实心样条

1.214

105

10⁵

33

1

31

多孔样条

0.94

10⁵

15

0.7

12

由表3说明，同实施例1类似，聚碳酸酯多孔材料相比实心材料密度降低了20％以上，成本也可以降低20％以上。而且多孔的聚碳酸酯材料的体积电阻率和表面电阻率均基本没有变化，导电性能和抗静电作用很好的得到保持。

实施例4

按重量百分数计，称取聚碳酸酯(1225Y，日本帝人集团)88％、润滑剂(罗马2型硬脂酸钙，上海奥科化学品有限公司)1.7％、抗氧剂(168，汽巴精化有限公司)0.2％、稳定剂(944，汽巴精化有限公司)0.1％和不锈钢纤维母粒(PC750，湖南惠同)10％在270～275℃采用双螺杆挤出机进行熔融共混挤出造粒，然后将上述粒料在室温添加1.2％发泡剂(LDM10070S，上海杰上杰贸易有限公司)后混匀，在285℃、注射压力为70MPa和模温为70℃条件下，用注塑机注射成样品或部件。

以下是实心样条(未使用发泡剂)和多孔样条(实施例4)的性能检测数据对比：

表4 实施例4的性能检测结果

密度

体积电阻率

表面电阻率

拉伸强度

断裂伸长率

简支梁无缺口冲击

单位

g/cm³

Ω·cm

Ω/sq

MPa

％

kJ/m²

实心样条

1.67

10⁶

10⁵

78

3.2

38

多孔样条

1.30

10⁷

10⁵

46

0.7

21

由表4说明，同实施例1类似，聚碳酸酯多孔材料相比实心材料密度降低了20％以上，成本也可以降低20％以上。而且多孔的聚碳酸酯材料的体积电阻率和表面电阻率变化很小，导电性能和抗静电作用很好的得到保持。

实施例5

按重量百分数计，称取聚碳酸酯(1225Y，日本帝人集团)84％、润滑剂(罗马2型硬脂酸钙，上海奥科化学品有限公司)0.9％和抗氧剂(1010，汽巴精化有限公司)0.1％、导电碳纤维(12K长碳纤，台湾台丽碳纤维)10％、导电膨胀石墨(青岛欧尔石墨有限公司)4％和碳纳米管(中国科学院成都有机化学有限公司)1％在275～280℃采用双螺杆挤出机进行熔融共混挤出造粒，然后将上述粒料在室温添加2％发泡剂(LDM10050S，上海杰上杰贸易有限公司)后混匀，在275℃、注射压力为55MPa和模温为60℃条件下，用注塑机注射成样品或部件。

以下是实心样条(未使用发泡剂)和多孔样条(实施例5)的性能检测数据对比：

表5 实施例5的性能检测结果

密度

体积电阻率

表面电阻率

拉伸强度

断裂伸长率

简支梁无缺口冲击

单位

g/cm³

Ω·cm

Ω/sq

MPa

％

kJ/m²

实心样条

1.235

10⁵

43

1

30

多孔样条

0.96

10⁵

30

0.7

17

由表5说明，同实施例1类似，聚碳酸酯多孔材料相比实心材料密度降低了20％以上，成本也可以降低20％以上。而且多孔的聚碳酸酯材料的体积电阻率和表面电阻率均基本没有变化，导电性能和抗静电作用很好的得到保持。

实施例6

按重量百分数计，称取聚碳酸酯(121R，沙特基础工业公司)74％、润滑剂(罗马2型硬脂酸钙，上海奥科化学品有限公司)1.8％和抗氧剂(1076，汽巴精化有限公司)0.2％、发泡剂(LDM10050S，上海杰上杰贸易有限公司)1％和导电碳纤维(12K长碳纤，台湾台丽碳纤维)24％在280～285℃采用双螺杆挤出机进行熔融共混挤出直接挤压成多孔部件。和未添加发泡剂的部件相比，多孔部件的密度从1.27g/cm³降到了1.01g/cm³，而表面电阻率则和实心部件一样，都是10⁴Ω/sq，体积电阻率也和实心部件一样，都是10⁴Ω·cm。

由此说明，聚碳酸酯多孔制件相比实心材料密度降低了20％以上，成本也可以降低20％以上。而且多孔的聚碳酸酯材料的体积电阻率和表面电阻率均基本没有变化，导电性能和抗静电作用很好的得到保持。

实施例7

按重量百分数计，称取聚碳酸酯(121R，沙特基础工业公司)76.5％、和抗氧剂(168和1076，汽巴精化有限公司)0.5％、发泡剂(LDM10070S，上海杰上杰贸易有限公司)0.8％和导电碳纤维(TR06U，日本三菱碳纤维)23％在275～280℃采用双螺杆挤出机进行熔融共混挤出直接挤压成多孔部件。和未添加发泡剂的部件相比，多孔部件的密度从1.26g/cm³降到了1.0g/cm³，而表面电阻率则和实心部件一样，都是10⁴Ω/sq，体积电阻率也和实心部件一样，都是10⁴Ω·cm。

实施例8

按重量百分数计，称取聚碳酸酯(1225Y，日本帝人集团)87％、润滑剂(罗马2型硬脂酸钙，上海奥科化学品有限公司)2.5％和抗氧剂(168和1010，汽巴精化有限公司)0.5％、发泡剂(LDM10070S，上海杰上杰贸易有限公司)1％和导电炭黑(Ketjenblack EC-600JD，阿克苏诺贝尔)10％在255～260℃采用单螺杆挤出机进行熔融共混挤出直接挤压成多孔部件。和未添加发泡剂的部件相比，多孔部件的密度从1.2g/cm³降到了0.94g/cm³，而表面电阻率则和实心部件一样，都是10⁶Ω/sq，体积电阻率也和实心部件一样，都是10⁶Ω·cm。

由此说明，聚碳酸酯多孔制件相比实心材料密度降低了约20％，成本也差不多可以降低20％。而且多孔的聚碳酸酯材料的体积电阻率和表面电阻率均基本没有变化，导电性能和抗静电作用很好的得到保持。

实施例9

按重量百分数计，称取聚碳酸酯(1225L，日本帝人集团)87％、润滑剂(罗马2型硬脂酸钙，上海奥科化学品有限公司)2.7％和抗氧剂(168，汽巴精化有限公司)0.3％、发泡剂(LDM10070S，上海杰上杰贸易有限公司)1.2％和不锈钢纤维母粒(PC750，湖南惠同)10％在265～270℃采用双螺杆挤出机进行熔融共混挤出直接挤压成多孔部件。和未添加发泡剂的部件相比，多孔部件的密度从1.65g/cm³降到了1.3g/cm³，而表面电阻率则和实心部件一样，都是10⁵Ω/sq，体积电阻率也和实心部件一样，都是10⁵Ω·cm。

实施例10

按重量百分数计，称取聚碳酸酯(1225Y，日本帝人集团)83％、润滑剂(罗马2型硬脂酸钙，上海奥科化学品有限公司)1.5％和抗氧剂(168，汽巴精化有限公司)0.5％和导电碳纤维(12K长碳纤，台湾台丽碳纤维)10％和导电炭黑(Ketjenblack EC-600JD，阿克苏诺贝尔)5％和发泡剂(LDM10050S，上海杰上杰贸易有限公司)3％在260～265℃采用双螺杆挤出机进行熔融共混挤出直接挤压成多孔部件。和未添加发泡剂的部件相比，多孔部件的密度从1.23g/cm³降到了0.96g/cm³，而表面电阻率则和实心部件一样，都是10⁵Ω/sq，体积电阻率也和实心部件一样，都是10⁵Ω·cm。

由此说明，聚碳酸酯多孔制件相比实心材料密度降低了超过20％，成本也差不多可以降低20％以上。而且多孔的聚碳酸酯材料的体积电阻率和表面电阻率均基本没有变化，导电性能和抗静电作用很好的得到保持。

由以上实施例说明，同无孔材料相比，新发明的多孔材料可以在保持体积电阻率和表面电阻率的基础上降低20％左右的成本，对于非关键的力学性能，虽然有些相差，但是在大多数场合下不会影响产品的应用，能符合市场要求。

Claims

1.一种聚碳酸酯多孔材料加工用组合物，其特征在于：以重量百分数计，包含以下组分及其含量：聚碳酸酯65％～88％、导电填料10％～30％和助剂0.1％～5％，所述的助剂至少包括抗氧剂。

2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯多孔材料加工用组合物，其特征在于：以重量百分数计，包含以下组分及其含量：聚碳酸酯72％～84％、导电填料15％～26％和助剂1％～3％。

3.根据权利要求1所述的聚碳酸酯多孔材料加工用组合物，其特征在于：所述的导电填料是导电碳纤维、导电炭黑、导电金属纤维、导电膨胀石墨、碳纳米管中的任意一种或几种。

4.根据权利要求3所述的聚碳酸酯多孔材料加工用组合物，其特征在于：所述的导电碳纤维是长纤维或短切碳纤维中的任意一种或全部。

5.根据权利要求3所述的聚碳酸酯多孔材料加工用组合物，其特征在于：所述的导电金属纤维是不锈钢纤维、铜纤维、铝纤维和银纤维的中的任意一种或几种。

6.根据权利要求1所述的聚碳酸酯多孔材料加工用组合物，其特征在于：所述的助剂还包括润滑剂、分散剂、稳定剂和增韧剂中的任意一种或几种。

7.一种聚碳酸酯多孔材料，其特征在于包含发泡剂和权利要求1所述的聚碳酸酯多孔材料加工用组合物。

8.根据权利要求7所述的聚碳酸酯多孔材料，其特征在于：所述的发泡剂占聚碳酸酯多孔材料组合物重量的0.5％～5％；优选为0.8％～3％。

9.根据权利要求7所述的聚碳酸酯多孔材料，其特征在于：该多孔材料的制备方法为：

将权利要求1中聚碳酸酯多孔材料加工用组合物的所有组分按比例混合后，在220～290℃采用螺杆挤出机进行熔融挤出造粒，得到共混粒料；向所得到的共混粒料中加入发泡剂后，在240～315℃、注射压力为30～80MPa和模温为30～150℃条件下，用注塑机加工成型；

或者，将权利要求1中聚碳酸酯多孔材料加工用组合物的所有组分和发泡剂按比例混合后，在250～290℃采用螺杆挤出机进行熔融挤出直接挤压成型。

10.权利要求7所述的聚碳酸酯多孔材料的制备方法，其特征在于：该制备方法为：