CN103304910A - 一种高强度的聚苯乙烯导电塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种导电塑料，特别是涉及一种高强度的导电塑料，属于高分子材料技术领域。包括有按重量份计的如下组分：聚苯乙烯70～90份、聚氯乙烯10～20份、聚氯乙烯蜡10～15份、酚醛树脂5～10份、三正丁基胺5～10份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯5～10份、丁二烯-丙烯腈共聚物10～15份、丙二酸二乙酯3～6份、甲基丙烯酸甲酯2～3份、填料5～10份、银包铜粉10～12份、铝粉5～10份、石墨10～15份、稳定剂5～10份、硅烷偶联剂2～4份。该导电塑料体积电阻率在0.21Ω·cm以下，其纵向拉伸强度和横向拉伸强度都在50MPa左右，对于电磁屏蔽的性能也可以达到50dB以上。

Description

一种高强度的聚苯乙烯导电塑料及其制备方法
 
技术领域
本发明提供了一种导电塑料，特别是涉及一种高强度的导电塑料，属于高分子材料技术领域。
 
背景技术
塑料生产和使用过程上易产生静电，静电会引起各种危害。而且，随着各种通讯、电器的使用，产生了新的“环境污染”，例如：电磁波干扰、射频干扰等。因此有必要开发导电塑料来解决上述问题。
导电塑料是将树脂和导电物质混合，以塑料的加工方式进行加工的功能型高分子材料，主要应用于电子、集成电路包装、电磁波屏蔽等领域。按照电性能分类，可分为：绝缘体、防静电体、导电体、高导体。通常电阻值在1010Ω·cm以上的称为绝缘体； 电阻值在104～109Ω·cm范围内的称作半导体或防静电体；电阻值在104Ω·cm以下的称为导电体；电阻值在100Ω·cm以下甚至更低的称为高导体。
按导电塑料的制作方法分类，可分为结构型导电塑料和复合型导电塑料。结构型导电塑料是高聚物本身或经掺杂之后具有导电性的材料，而填充型导电塑料是本身不具有导电性，但通过加入导电性填充物获得导电性的材料，它是由电绝缘性能较好的合成树脂、塑料和具有优良导电性能的填料及其它添加剂通过混炼造粒，并采用注射、压塑或挤出成型等方法制得。导电填料一般选用纤维状与片状导电材料，包括金属纤维、金属片材、导电碳纤维、导电石墨、导电炭黑、碳纳米管、金属合金填料等，导电炭黑和碳纤维是应用最广的两种导电填料。
复合型导电塑料根据制备方法的不同，又可以分成以下三种：1. 表面处理法。是指在塑料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、干法镀层法、湿法镀层法和导电涂层法，经表面处理后的塑料可以使电荷快速泄漏，防止电磁波和射频干扰。2. 填料分散复合法。是指在塑料内混入导电填料而制成导电塑料。分散相的形态主要有：a. “海岛”结构，以颗粒状分散；b. 分散相纤维化，以大量微细纤维形式分散；c. 分散相层化，以片状或细筋状的层状形式分散。3. 导电填料层积复合法。是将金属网、板、丝毡等作为中间层，两侧再层压上塑料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双层制品，用途电磁干扰/射频干扰屏蔽，控制和减小无线电噪音、电气噪音或无线电干扰。
目前，主要采用的复合型导电塑料，但是，由于在树脂材料中加入了导电材料，会影响到塑料的机械性能，提高导电材料的机械性能成了目前的研究热点。
 
发明内容
本发明的目的是提供一种具有良好机械性能、力学性能导电塑料，采用的技术方案是：
一种高强度的导电塑料，包括有按重量份计的如下组分：聚苯乙烯70～90份、聚氯乙烯10～20份、聚氯乙烯蜡10～15份、酚醛树脂5～10份、三正丁基胺5～10份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯5～10份、丁二烯-丙烯腈共聚物10～15份、丙二酸二乙酯3～6份、甲基丙烯酸甲酯2～3份、填料5～10份、银包铜粉10～12份、铝粉5～10份、石墨10～15份、稳定剂5～10份、硅烷偶联剂2～4份。
石墨的平均粒径最好不大于0.5 μm；
银包铜粉的粒径最好不大于0.5 μm；
稳定剂可以采用钡锌复合稳定剂，例如：Mark AP-529等。
填料可以是碳酸钙、滑石粉或者硫酸钙。
硅烷偶联剂可以是KH560、KH570中的一种。
上述的导电塑料可以通过如下步骤进行制备：
S1：将聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氯乙烯蜡、酚醛树脂、三正丁基胺、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丁二烯-丙烯腈共聚物、丙二酸二乙酯、甲基丙烯酸甲酯、填料、银包铜粉、铝粉、石墨放在高混机中混合均匀，再加入稳定剂、硅烷偶联剂混合均匀；
S2：将步骤S1中混合好的物料，倒入到双螺杆挤出机中，控制挤出参数是：一区，160～170℃、二区，190～200℃、三区，180～190℃、四区，190～200℃、五区，180～190℃、螺杆转速，挤出后通过水槽拉条；
S3：将拉条经过冷却后，通过切料切成颗粒。
 
有益效果
该导电塑料体积电阻率在0.21Ω·cm以下，其纵向拉伸强度和横向拉伸强度都在50 MPa左右，对于电磁屏蔽的性能也可以达到50 dB以上。
 
具体实施方式
实施例1
称取如下按重量份计的原料：聚苯乙烯80份、聚氯乙烯15份、聚氯乙烯蜡12份、酚醛树脂7份、三正丁基胺7份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯7份、丁二烯-丙烯腈共聚物1215份、丙二酸二乙酯5份、甲基丙烯酸甲酯2份、填料7份、银包铜粉11份、铝粉6份、石墨12份、稳定剂8份、硅烷偶联剂3份。
石墨的平均粒径0.4 μm；银包铜粉的粒径0.4 μm；稳定剂是钡锌复合稳定剂Mark AP-529；填料是碳酸钙，硅烷偶联剂是KH560。
制备方法是：
S1：将聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氯乙烯蜡、酚醛树脂、三正丁基胺、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丁二烯-丙烯腈共聚物、丙二酸二乙酯、甲基丙烯酸甲酯、填料、银包铜粉、铝粉、石墨放在高混机中混合均匀，再加入稳定剂、硅烷偶联剂混合均匀；
S2：将步骤S1中混合好的物料，倒入到双螺杆挤出机中，控制挤出参数是：一区，160℃、二区，190℃、三区，180℃、四区，190℃、五区，180℃、螺杆转速，挤出后通过水槽拉条；
S3：将拉条经过冷却后，通过切料切成颗粒。
 
实施例2
称取如下按重量份计的原料：聚苯乙烯90份、聚氯乙烯20份、聚氯乙烯蜡15份、酚醛树脂10份、三正丁基胺10份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯10份、丁二烯-丙烯腈共聚物15份、丙二酸二乙酯6份、甲基丙烯酸甲酯3份、填料10份、银包铜粉12份、铝粉10份、石墨15份、稳定剂10份、硅烷偶联剂4份。
石墨的平均粒径0.3 μm；银包铜粉的粒径0.5 μm；稳定剂采用钡锌复合稳定剂Mark AP-529，填料是滑石粉，硅烷偶联剂是KH570。
制备方法是：
S1：将聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氯乙烯蜡、酚醛树脂、三正丁基胺、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丁二烯-丙烯腈共聚物、丙二酸二乙酯、甲基丙烯酸甲酯、填料、银包铜粉、铝粉、石墨放在高混机中混合均匀，再加入稳定剂、硅烷偶联剂混合均匀；
S2：将步骤S1中混合好的物料，倒入到双螺杆挤出机中，控制挤出参数是：一区， 170℃、二区，200℃、三区，190℃、四区，200℃、五区，190℃、螺杆转速，挤出后通过水槽拉条；
S3：将拉条经过冷却后，通过切料切成颗粒。
 
实施例3
    称取如下按重量份计的原料：聚苯乙烯70份、聚氯乙烯10份、聚氯乙烯蜡10份、酚醛树脂5份、三正丁基胺5份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯5份、丁二烯-丙烯腈共聚物10份、丙二酸二乙酯3份、甲基丙烯酸甲酯2份、填料5份、银包铜粉10份、铝粉5份、石墨10份、稳定剂5份、硅烷偶联剂2份。
石墨的平均粒径0.5 μm；银包铜粉的粒径0.3 μm；稳定剂采用钡锌复合稳定剂Mark AP-529；填料是硫酸钙；硅烷偶联剂是KH570。
制备方法是：
S1：将聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氯乙烯蜡、酚醛树脂、三正丁基胺、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丁二烯-丙烯腈共聚物、丙二酸二乙酯、甲基丙烯酸甲酯、填料、银包铜粉、铝粉、石墨放在高混机中混合均匀，再加入稳定剂、硅烷偶联剂混合均匀；
S2：将步骤S1中混合好的物料，倒入到双螺杆挤出机中，控制挤出参数是：一区，165℃、二区，195℃、三区，185℃、四区，195℃、五区，185℃、螺杆转速，挤出后通过水槽拉条；
S3：将拉条经过冷却后，通过切料切成颗粒。
 
性能试验
将上述实施例所得的导电塑料通常常规的吹塑成型后制成试样，进行性能试验。以市面常见的炭黑填充塑料作用对照。结果表表2所示。
表2 实施例1～实施例3以及对照例的性能测试数据
  试验方法 实施例1 实施例2 实施例3 对照例
体积电阻率(Ω·cm) JJG-1993 0.21 0.20 0.21 0.26
拉伸强度(纵向) MPa GB/T1040.3-2006 50.6 51.1 50.1 42.6
拉伸强度(横向) MPa GB/T1040.3-2006 49.6 52.1 49.6 37.2
电磁屏蔽效能 dB 10～800MHz 50 53 54 43
从表中可以看出，其体积电阻率在0.21Ω·cm以下，其纵向拉伸强度和横向拉伸强度都在50 MPa左右，对于电磁屏蔽的性能也可以达到50 dB以上。

Claims (7)

1.一种高强度的导电塑料，包括有按重量份计的如下组分：聚苯乙烯70～90份、聚氯乙烯10～20份、聚氯乙烯蜡10～15份、酚醛树脂5～10份、三正丁基胺5～10份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯5～10份、丁二烯-丙烯腈共聚物10～15份、丙二酸二乙酯3～6份、甲基丙烯酸甲酯2～3份、填料5～10份、银包铜粉10～12份、铝粉5～10份、石墨10～15份、稳定剂5～10份、硅烷偶联剂2～4份。
2.根据权利要求1所述的高强度的导电塑料，其特征在于：所述的石墨的平均粒径不大于0.5 μm。
3.根据权利要求1所述的高强度的导电塑料，其特征在于：所述的银包铜粉的粒径不大于0.5 μm。
4.根据权利要求1所述的高强度的导电塑料，其特征在于：所述的稳定剂是钡锌复合稳定剂。
5.根据权利要求1所述的高强度的导电塑料，其特征在于：所述的填料是碳酸钙、滑石粉或者硫酸钙。
6.根据权利要求1所述的高强度的导电塑料，其特征在于：所述的硅烷偶联剂是KH560、KH570中的一种。
7.一种根据权利要求1～6任一项所述的高强度的导电塑料的制备方法，包括如下步骤：
S1：将聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氯乙烯蜡、酚醛树脂、三正丁基胺、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丁二烯-丙烯腈共聚物、丙二酸二乙酯、甲基丙烯酸甲酯、填料、银包铜粉、铝粉、石墨放在高混机中混合均匀，再加入稳定剂、硅烷偶联剂混合均匀；
S2：将步骤S1中混合好的物料，倒入到双螺杆挤出机中，控制挤出参数是：一区，160～170℃、二区，190～200℃、三区，180～190℃、四区，190～200℃、五区，180～190℃、螺杆转速，挤出后通过水槽拉条；
S3：将拉条经过冷却后，通过切料切成颗粒。
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