CN103087501A

CN103087501A - 一种导电聚苯醚合金及其制备方法

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Publication number: CN103087501A
Application number: CN2013100073544A
Authority: CN
Inventors: 郝源增; 任萍; 郝建鑫; 黄泽宾
Original assignee: SUPER-DRAGON NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Super-Dragon Engineering plastic Co., Ltd.
Priority date: 2013-01-09
Filing date: 2013-01-09
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2033-01-09
Also published as: CN103087501B

Abstract

本发明公开了一种导电聚苯醚合金及其制备方法，所述合金由以下组分组成：聚苯醚树脂，尼龙树脂，导电炭黑，相容剂，增韧剂，偶联剂，抗氧剂，润滑剂，分散剂。该制备方法包括两个步骤：1.以尼龙为基体制备导电母粒；2.将聚苯醚、尼龙、导电母粒、相容剂、增韧剂等共混制备导电聚苯醚合金。本发明采用尼龙作为基体的第二树脂组分，与常规的聚苯醚/聚苯乙烯合金相比，材料的耐热性能更好，并且大大改善了耐油性和耐溶剂性。

Description

一种导电聚苯醚合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及改性塑料领域，具体涉及一种导电聚苯醚合金及其制备方法。

背景技术

聚苯醚（PPO）无毒、透明、相对密度小，具有优良的机械强度、耐应力松驰、耐蠕变性、耐热性、耐水性、耐水蒸汽性、尺寸稳定性，在很宽温度、频率范围内电性能好，不水解、成型收缩率小，难燃有自熄性等一系列优异的性能。

导电高聚物材料作为功能性材料，具有质轻（密度小）、易成型加工、导电性和制品可一次完成、电阻率调节范围广、成本低、结构易调节等特点，在许多领域具有重要的应用。（1）在集成电路相关领域用于电子元器件在周转、保管、搬运过程中使用的周转箱、托盘、支架、封装等；（2）用于医疗、煤矿、纺织等洁净、易爆环境中电器设备的外壳或结构件；（3）用于高压电缆、通信电缆领域做半导体电层，防止导体与半导体间的放电；（4）利用电流通过后电阻产生焦尔能量的原理，在导电塑料上施加电压，可作为热源使用。

导电PPO结合了PPO的优异性能和导电性，在某些特殊领域将具有更加突出的应用潜力。但由于其熔点高，熔融流动性差，加工困难，加入导电填料后会进一步劣化加工性能，同时也会对材料的力学性能造成不良的影响，最终限制其应用。

发明内容

本发明的第一发明目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种导电性能调控范围广、加工性能良好、具有优良的力学性能、耐热性和耐化学性的导电聚苯醚合金的制备方法。

本发明的第二发明目的在于提供一种导电性能调控范围广、加工性能良好、具有优良的力学性能、耐热性和耐化学性的导电聚苯醚合金。

为实现本发明的第一发明目的，本发明采用如下技术手段：一种导电聚苯醚合金的制备方法，包括两个步骤：

S1. 以尼龙为基体制备导电母粒；

S2.将聚苯醚、尼龙、导电母粒、相容剂、增韧剂共混制备导电聚苯醚合金；将导电炭黑预先与尼龙做成导电母粒具有以下好处：1.改善导电炭黑在合金中的分散性，提高导电效率；2.实现导电聚苯醚合金的洁净生产；3.避免由于炭黑颗粒进入电机造成设备短路；4.避免炭黑颗粒进入呼吸道，保护工人健康。

进一步地，所述制备导电母粒的方法如下：

S11.按以下重量百分比提供导电炭黑、尼龙、偶联剂及分散剂；

S12.将偶联剂用白油（TOTAL Plaxene 5100）进行稀释后，加入导电炭黑，在高速搅拌机中搅拌10~20min；

S13.将尼龙、处理过的导电炭黑和分散剂按照比例加入到高速混合机中，混合10~15min；

S14.将混合后的共混物经过挤出机挤出，经模口出来的料条通过切粒机切成颗粒，挤出机各区温度根据选定的不同PA基材及不同的导电炭黑填充量设定；

尼龙：68~94%

导电炭黑：5~30%

偶联剂：0.5~5%

分散剂：0.5~5%。

进一步地，将聚苯醚、尼龙树脂、加工助剂混合物加入到混合机中混合10~15min，然后将混合料从双螺杆挤出机主喂料口加入，将导电母粒或导电母粒与尼龙的混合物从侧喂料口加入；挤出料条经过切粒机切成颗粒；其中聚苯醚、尼龙树脂、加工助剂、导电母粒、偶联剂、分散剂由以下组分按重量比配比：

聚苯醚树脂：20~60%；

尼龙树脂：10~50%；

导电母粒：5~50%；

加工助剂：3~20%；

其中加工助剂包括相容剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂。

为实现本发明的第二发明目的，本发明采用如下技术方案：一种导电聚苯醚合金，其特征在于所述合金由以下组分按重量百分比组成：

聚苯醚树脂：20~60%；

尼龙树脂：10~70%；

导电炭黑：1~15%；

加工助剂：3~20%；

偶联剂：0.2~2%；

分散剂：0.3~2%；

本发明通过在聚苯醚树脂中加入尼龙，采用尼龙共混改性的聚苯醚作为基体树脂，大大改善聚苯醚的加工性能，同时材料具有良好的耐热性和耐化学性。

所述聚苯醚树脂的特征粘度在0.35~0.65dL/g，低于0.35 dL/g树脂的分子量过低，使得合金的机械性能和耐热性能较差，而高于0.65dL/g虽然性能良好，但由于流动性差，带来加工困难。

所述的尼龙为PA6、PA610、PA612、PA66、PA1010、PA1212、PA1012其中的一种或两种以上组成的复合物。

所述的导电炭黑平均粒径小于100nm，表面积大于400m²/g，DBP吸附值（吸附平衡时所消耗DBP量，它代表碳黑结构的大小，吸附值高则碳黑结构高）大于150cm³/100g。表面积越大，DBP吸附值越高，导电炭黑更容易在树脂基体中形成导电通道，导电能力越强。

所述加工助剂包括相对于总量含量的0.5~10%相容剂、2~10%增韧剂、0.2~1%抗氧剂、0.3~2%润滑剂。

所述的相容剂为PPO-g-MAH、SEBS-g-MAH、PS-g-MAH中的一种或两种及以上组成的复合物。

所述的增韧剂为SBS、SEBS、POE-g-MAH、EPDM-g-MAH中的一种或两种及以上组成的复合物。

所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH-550（Y-氯丙基三乙氧基硅烷）或钛酸酯偶联剂NDZ-311[双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯]。

所述的抗氧剂为受阻酚1010、亚磷酸酯168和铜盐组成的复配复合抗氧体系。

所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。

所述的分散剂为氧化聚乙烯蜡或乙撑双硬脂酰胺。

本发明的有益效果：本发明与现有技术相比具有如下积极效果：（1）采用尼龙作为第二树脂组分，与常规的聚苯醚/聚苯乙烯合金相比，材料的耐热性能更好，并且大大改善了耐油性和耐溶剂性；（2）尼龙树脂种类繁多，便于根据实际需要进行选择；（3）采用粒径小、表面积大的超导电炭黑，在较低添加量时即能满足材料特定的导电要求，从而对材料的力学性能、加工性能影响小；（4）对导电炭黑用偶联剂进行预处理并与尼龙做成导电母粒，增强了导电炭黑与尼龙的结合力，使得导电炭黑分散得更加均匀，而且由于尼龙极性比聚苯醚强，导电炭黑选择性分散于尼龙中，形成双连续相结构，达到特定导电性能所需的导电炭黑添加量少；（5）导电母粒从侧喂料加入，避免由于过度分散带来导电性能的下降。

具体实施方式

下面实例将对本发明进行进一步的详述，但是本发明不应受到这些实施例子的限制。

各实施例子按照标准要求注塑成测试用的标准样条并进行测试。

实施例子用到的原料如下：

聚苯醚树脂： LXR040（粘度0.40），蓝星化工新材料股份有限公司；

PA6树脂：PA6 M2800，新会美达锦纶股份有限公司；

PA66树脂：PA66 EPR27，神马实业股份有限公司；

PA1212树脂：PA1212 G1212B01，广垠新材料有限公司；

导电炭黑：ENSACO 350G，瑞士特密高（Timcal）公司；

相容剂：CX-1（PPO-g-MAH，接枝率1.0%），日本出光（Idemitsu）公司；

增韧剂：FG1901（SEBS-g-MAH，接枝率1.7%），美国科腾（Kraton）公司；

FUSN493D（POE-g-MAH），美国杜邦（DuPont）公司；

抗氧剂：1010（四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯），168（三［2.4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯），瑞士汽巴（Ciba）公司；铜盐H3336，德国布吕格曼（Bruggolite）公司；

偶联剂： NDZ-311（市购常规牌号）；

分散剂：氧化聚乙烯蜡AC-316A，美国霍尼韦尔（Honeywell）公司；乙烯基双硬脂酰胺EBS B50，广州润峰化工；实施例子及性能如表1和表2所示，其中表1为导电母粒的组成，表2-1为导电聚苯醚的组成，表2-2为导电聚苯醚的性能，表3-1为对比试验的组成，表3-2为对比试验的性能。

表1 导电母粒的组成

表2-1 导电聚苯醚的组成

表2-2 导电聚苯醚的性能

表3-1 对比试验的的组成

表3-2 对比试验的的组成

从实施例子中可以看出，通过加入导电母粒可以制备导电聚苯醚合金，材料具有良好的力学性能和较高的热变形，表面电阻通过导电母粒的添加量或者导电母粒的浓度进行调节。

通过4组对比试验及实施试验1可以得到以下结论：1.导电炭黑能够有效提高聚苯醚/尼龙合金的导电性能；2.将导电炭黑做成导电母粒的形式不仅可以改善体系的导电性能，而且可以提高体系的力学性能；3.导电母粒加入位置对体系导电性能有很大影响，从侧喂料口加入比从主喂料口加入对体系导电性能的贡献更加显著；4.导电炭黑、树脂、助剂等组分直接从侧喂料口加入比从主喂料口加入可更明显提高体系的导电性能，但由于存在分散不均的问题，对力学性能损害较大。

综上所述，将导电炭黑预先与尼龙做成导电母粒并从侧喂料口加入，既能保证体系具有良好的力学性能，又能显著提高体系导电能力，是制备导电聚苯醚合金的有效方法。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭示的技术范围内，通过轻易的变化或替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims

1.一种导电聚苯醚合金的制备方法，包括两个步骤：

S1. 以尼龙为基体制备导电母粒；

S2.将聚苯醚、尼龙、导电母粒、加工助剂共混制备导电聚苯醚合金；

所述制备导电母粒的方法如下：

S12.将偶联剂用白油按照重量比2：1进行稀释后，加入导电炭黑，在高速搅拌机中搅拌10~20min；

S14.将混合后的共混物经过挤出机挤出，经模口出来的料条通过切粒机切成颗粒；

尼龙：68~94%

导电炭黑：5~30%

偶联剂：0.5~5%

分散剂：0.5~5%。

2.根据权利要求1所述的制备导电聚苯醚合金的方法，其特征在于，将聚苯醚、尼龙树脂、加工助剂混合物加入到混合机中混合10~15min，然后将混合料从双螺杆挤出机主喂料口加入，将导电母粒或导电母粒与尼龙的混合物从侧喂料口加入；挤出料条经过切粒机切成颗粒；其中聚苯醚、尼龙树脂、加工助剂、导电母粒由以下组分按重量比配比：

聚苯醚树脂：20~60%；

尼龙树脂：10~50%；

导电母粒：5~50%；

加工助剂：3~20%。

3.一种导电聚苯醚合金，其特征在于所述合金由以下组分按重量百分比组成：

聚苯醚树脂：20~60%；

尼龙树脂：10~70%；

导电炭黑：1~15%；

偶联剂：0.2~2%

分散剂：0.3~2%

加工助剂：3~20%。

4.根据权利要求4所述的导电聚苯醚合金，其特征在于，所述聚苯醚树脂的特征粘度在0.35~0.65dL/g。

5.根据权利要求4所述导电聚苯醚合金，其特征在于，所述的导电炭黑平均粒径小于100nm，表面积大于400m²/g，邻苯二甲酸二丁酯吸附值大于150cm³/100g。

6.根据权利要求3所述导电聚苯醚合金，其特征在于，所述加工助剂包括相对于总量含量的0.5~10%相容剂、2~10%增韧剂、0.2~1%抗氧剂、0.3~2%润滑剂。

7.根据权利要求6所述导电聚苯醚合金，其特征在于，所述的相容剂为聚苯醚接枝马来酸酐、聚苯乙烯类热塑性弹性体接枝马来酸酐、聚苯乙烯接枝马来酸酐中的一种或两种及以上组成的复合物。

8.根据权利要求6所述导电聚苯醚合金，其特征在于，所述的增韧剂为SBS、SEBS、POE-g-MAH、EPDM-g-MAH中的一种或两种及以上组成的复合物。

9.根据权利要求3所述导电聚苯醚合金，其特征在于，所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH-550或钛酸酯偶联剂NDZ-311。

10.根据权利要求3所述导电聚苯醚合金，其特征在于，所述的分散剂为氧化聚乙烯蜡或乙撑双硬脂酰胺。