CN104231411A - 一种可交联eva/ccb半导电复合材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可交联EVA/CCB半导电复合材料及制备方法，属于半导电高分子复合材料及其制备技术领域。所述制备方法是乙烯-醋酸乙烯共聚物与三种比表面积不同的导电炭黑以及交联引发剂按照一定比例混炼制得EVA/CCB半导电复合材料。本发明所述材料条件易于控制，加工简便，导电效果好，力学性能良好，并可通过进一步交联提高性能。

Description

一种可交联EVA/CCB半导电复合材料及制备方法
技术领域
本发明属于半导电高分子复合材料及其制备技术领域，特别涉及一种可交联EVA/CCB半导电复合材料的制备方法及应用。
背景技术
乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)是最主要的乙烯共聚物之一，它们被广泛的应用于应用于发泡鞋料、功能性棚膜、包装膜、热熔胶、电线电缆及玩具等领域。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)是电线电缆用塑料领域的新宠，其在较宽的温度范围内具有良好的柔软性、耐冲击性、耐环境应力开裂性，以EVA作为电缆料基体可改善电缆料的力学性能使其满足电缆护套料的技术性能要求，对于电缆料的推广应用具有很大的价值。
导电炭黑(CCB)是一种常见的导电填料，炭黑的微结构本质上是石墨，它与石墨有相关的结晶结构形式，因此是固有的半导体。它在塑料行业中广泛应用，能够在聚合物的内部形成良好的导电通路。但是不同比表面积CCB的微观粒子尺寸不同，它们的在聚合物基体中分散的状态不同，使得半导电复合材料的导电性能相差很大。为使半导电料具有良好的加工性能和物理力学性能，半导电材料应选用具有良好导电性能的导电炭黑。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是高分子基复合材料的导电问题。
本发明提供了一种可交联EVA/CCB半导电复合材料的制备方法，在其中添加不同比表面积的导电炭黑，不需要对导电炭黑进行预处理，即可得到导电性能最佳的EVA/CCB半导电复合材料。
本发明提供的一种乙烯-醋酸乙烯共聚物/导电炭黑半导电复合材料的制备方法，其组分以重量份计算为：
乙酸-醋酸乙烯共聚物100份
导电炭黑1号   10～30份
导电炭黑2号   10～30份
导电炭黑3号  10～30份
交联剂0.3份
抗氧剂0.2份
润滑剂5份
本发明所使用的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)含量为28，熔融指数为2～7g/10min。
本发明所使用的导电炭黑1号牌号为德固赛公司的XPB348，比表面积为40m2/g。
本发明所使用的导电炭黑2号牌号为ENSACOTM 250G，比表面积为65m2/g。
本发明所使用的导电炭黑3号牌号为Printex HV，比表面积为125m2/g。
本发明所使用的交联剂为过氧化二异丙苯，又称硫化剂DCP、过氧化二枯茗。分子式C18H22O2，相对分子质量270.37，分解温度为120～125℃。主要用作乙烯-醋酸乙烯共聚的交联剂，同时提高制品的耐热性和耐候性。
本发明所使用的抗氧剂为挥发性小、耐抽出性好、热稳定性高、持效性长的抗氧剂1010（化学名四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯）。
本发明所使用的润滑剂为含油量低的高效切片石蜡。
本发明所提供的一种可交联乙烯-醋酸乙烯共聚物/导电炭黑半导电复合材料的制备方法为：将乙烯-醋酸乙烯共聚物，导电炭黑(分别添加XPB348，ENSACOTM 250G，Printex HV三者中的某几种按特定比例组合)，过氧化二异丙苯，抗氧剂1010，混合均匀后在密闭式炼胶机125～140℃下，50～200r/min转速下熔融共混5～10分钟，制备出可交联乙烯-醋酸乙烯共聚物/导电炭黑半导电复合材料。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
通过在乙烯-醋酸乙烯共聚物中分别添加三种不同比表面积，不同粒径的导电炭黑来制备EVA/CCB半导电复合材料类。对比XPB348导电炭黑、ENSACOTM 250G、Printex HV导电炭黑三者对复合材料导电性能的影响，可了解不同比表面积导电炭黑在基体树脂中形成导电网络的差异，同时在密炼机提供的剪切应力和摩擦作用下，使得炭黑颗粒在乙烯-醋酸乙烯共聚物中熔融共混时可以均匀的分布于熔体之中，从而在EVA基体树脂中形成连续的导电网络，；而且由于材料中有添加了过氧化二异丙苯，可以通过发生交联反应，在线型大分子中形成三维网状结构，使得制品的强度和弹性，以及耐热性、耐磨性等得到进一步提高。
具体实施方式
以下用具体实施例对本发明进行进一步说明，所述的实施例容易被本领域技术人员掌握和验证。通过实施例对本发明做出说明，并非对本发明做出限制。
本发明采用的EVA生产厂家为联泓集团，EVA含量为28%）
导电炭黑1号（生产厂家为德固赛公司，型号为XPB348）
导电炭黑2号（生产厂家为瑞士特密高，型号为ENSACOTM  250G）
导电炭黑3号（生产厂家为德国欧励隆工程炭集团，型号为Printex HV）
交联剂 过氧化二异丙苯（生产厂家为开封铁塔试剂，化学纯）
抗氧剂四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯生产厂家为上海凯茵化工，型号为1010）
润滑剂为含油量低的高效切片石蜡生产厂家为中石油抚顺石化，型号为58#）
实施例：
EVA/CCB半导电复合材料的制备，配方如表1，制备步骤如下：
（1）    先将EVA树脂、导电炭黑、交联剂过氧化二异丙苯、抗氧剂1010以及润滑剂石蜡按设定好的比例在高速混合机中进行预混。
（2）    将经过高速混合机共混后的混合料通过密闭式炼胶机进行熔融混炼，温度设定为125℃下，转速设置为100r/min，混炼10min后取出产物，再用平板硫化机热压成型，得到EVA/CCB半导电复合材料成品，最后制样测试；
各试样性能如表2。
乙酸-醋酸乙烯共聚物100份
导电炭黑1号10～30份
导电炭黑2号10～30份
导电炭黑3号10～30份
交联剂0.3份
抗氧剂0.2份
润滑剂5份
表1 EVA/CCB半导电复合材料各组分配比
成分 实例1 实例2 实例3 实例4 实例5 实例6 对比7 对比8
EVA 100 100 100 100 100 100 100 100
导电炭黑1号 10 30 20 10 10 10 0 0
导电炭黑2号 20 20 10 10 20 20 0 0
导电炭黑3号 30 10 10 20 15 15 0 0
交联剂DCP 0 0 0 0 0 0.3 0 0.3
抗氧剂1010 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
润滑剂石蜡 5 5 5 5 5 5 5 5
表2 EVA/CCB半导电复合材料的性能
从测试数据可以看出，炭黑的加入会导致材料性能下降，通过不同导电炭黑复配，可以在特定比例的炭黑配合，可以在炭黑含量较少的情况下导电效果良好的EVA/CCB半导电复合材料。炭黑的加入会导致材料性能下降，复配使得炭黑加入量减少，这使材料力学性能不会因为过多的炭黑加入而下降太多，同时交联可以在不过分降低复合材料导电性能的前提下大幅提高材料的力学性能。
附表说明
表3是上述实例中所添加的三种不同比表面积导电炭黑的平均粒径和体积电阻率。
 
表3 三种不同比表面CCB的平均粒径和体积电阻率
导电炭黑 比表面积(m2/g) 平均粒径(nm) 体积电阻率(μΩ·m)
CCB1 40 387.5 672.33
CCB2 65 308 566.47
CCB3 125 211.2 652.33

Claims (9)

1.一种乙烯-醋酸乙烯共聚物/导电炭黑半导电复合材料，其特征在于其组分以重量份计算为：
乙酸-醋酸乙烯共聚物100份
导电炭黑1号   10～30份
导电炭黑2号   10～30份
导电炭黑3号  10～30份
交联剂0.3份
抗氧剂0.2份
润滑剂5份。
2.根据权利要求1所述的一种乙烯-醋酸乙烯共聚物/导电炭黑半导电复合材料，其特征在于所使用的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)含量为28，熔融指数为2～7g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种乙烯-醋酸乙烯共聚物/导电炭黑半导电复合材料，其特征在于所使用的导电炭黑1号比表面积为40m2/g。
4.根据权利要求1所述的一种乙烯-醋酸乙烯共聚物/导电炭黑半导电复合材料，其特征在于导电炭黑2号的比表面积为65m2/g。
5.根据权利要求1所述的一种乙烯-醋酸乙烯共聚物/导电炭黑半导电复合材料，其特征在于导电炭黑3号的比表面积为125m2/g。
6.根据权利要求1所述的一种乙烯-醋酸乙烯共聚物/导电炭黑半导电复合材料，其特征在于所使用的交联剂为过氧化二异丙苯，分子式C18H22O2，相对分子质量270.37，分解温度为120～125℃。
7.根据权利要求1所述的一种乙烯-醋酸乙烯共聚物/导电炭黑半导电复合材料，其特征在于抗氧剂为化学名四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯）。
8.根据权利要求1所述的一种乙烯-醋酸乙烯共聚物/导电炭黑半导电复合材料，其特征在于所使用的润滑剂为含油量低的高效切片石蜡。
9.权利要求1所述的一种乙烯-醋酸乙烯共聚物/导电炭黑半导电复合材料的制备方法，按照下述步骤进行：将乙烯-醋酸乙烯共聚物，导电炭黑(分别添加XPB348，ENSACOTM 250G，Printex HV三者中的某几种按特定比例组合)，过氧化二异丙苯，抗氧剂1010，混合均匀后在密闭式炼胶机125～140℃下，50～200r/min转速下熔融共混5～10分钟，制备出可交联乙烯-醋酸乙烯共聚物/导电炭黑半导电复合材料。
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