CN105086382B - 一种导热型防静电apet复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种导热型防静电apet复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种导热型防静电APET复合材料，其包括以下重量份数的原料：非结晶化聚对苯二甲酸乙二醇酯（APET）100份重、助导电剂1~4 PHR、助导热剂5~15 PHR、相容剂3~6 PHR、助添加剂0.5~2 PHR，本发明同时公开了一种导热型防静电APET复合材料的制备方法。本发明采用非结晶化聚对苯二甲酸乙二醇酯（APET）、助导电剂、助导热剂、相容剂及助添加剂经合理复配，获得具有防静电、热稳定性、导热性及环保性能良好的复合材料。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种导热型防静电APET复合材料及其制备方法。
背景技术
静电是一种客观的自然现象，产生的方式多种，如接触、摩擦等，在高分子材料使用密集的高科技设备中，因静电产生的危害也是显而易见的，譬如容易造成电子设备内部电子元器件的损害，使设备表面容易因静电产生吸附作用而吸尘，还可能使接触机体的人受到伤害等，从而直接或间接的对电子工业、纺织工业、石油工业、兵器工业、橡胶工业以及兴航与军事领域带来静电危害。而在高分子材料使用密集的电子设备中，因设备连续工作时间长，发热量大，且工作稳定性要求高，这就需要我们对这些设备用高分子材料进行防静电及导热处理，提供具有优良导热性及防静电性能的高分子材料。
现有技术中常见的防静电高分子材料通常采用的是表面防静电，即在普通的高分子材料板表面通过镀膜（Coating）技术，形成一层防静电的硬膜，以起到防静电功能。但这种材料的防静电性能不稳定，往往因表面的摩擦或磨损而降低防静电功效，而且导热性能较差，难以满足高科技时代产业界的特殊需要。
发明内容
本发明针对现有技术不足，提供了一种具有良好导热性及防静电性能的APET高分子复合材料及其制备方法。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：
本发明之一种导热型防静电APET复合材料，包括以下重量份数的原料：
非结晶化聚对苯二甲酸乙二醇酯（APET） 100份重，
助导电剂 1~4 PHR，
助导热剂 5~15 PHR，
相容剂 3~6 PHR，
助添加剂 0.5~2 PHR；
所述助导电剂为超导电炭黑，所述超导电炭黑的电阻率为0.8~1.0 Ω·m；所述助导电剂为一种新型的高结构超高导电碳黑，其粒度细、比表面积大、导电性能优异、使用量小，导电性能超过乙炔导电碳黑，对树脂、橡胶等基础材料无影响，可实现导电性和材料性的平衡，而且使用较环保。
所述助导热剂为脂肪酸钡盐、亚磷酸盐及氮化铝的混合物，其占助导热剂的质量份比为1~2：1：10~20，所述氮化铝的粒度为2000~3000目；所述氮化铝导热性好，热膨胀系数小，是良好的耐热冲击材料，而脂肪酸钡盐及亚磷酸盐可提高复合材料的热稳定性。
所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯接枝共聚物PE-g-MAH。
所述助添加剂为抗氧剂、树脂润滑剂、成核剂中的至少一种，所述助添加剂为树脂加工常用添加剂。
作为优选，所述一种导热型防静电APET复合材料，包括以下重量份数的原料：
非结晶化聚对苯二甲酸乙二醇酯（APET） 100份重，
助导电剂 3 PHR，
助导热剂 10 PHR，
相容剂 5 PHR，
助添加剂 1 PHR；
本发明之一种导热型防静电APET复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一
按照重量份数备取原料，包括非结晶化聚对苯二甲酸乙二醇酯（APET） 100份重、助导电剂 1~4 PHR、助导热剂 5~15 PHR、相容剂 3~6 PHR、助添加剂 0.5~2PHR；
步骤二
将所述非结晶化聚对苯二甲酸乙二醇酯、助导电剂、助导热剂、相容剂及助添加剂置于高速混合机中于200~400r/min的转速下搅拌3~10min，得预混匀料；
步骤三
将步骤二所得预混匀料置于双螺杆挤出机中经螺杆剪切，充分熔融混炼后，经挤出、造粒后获得导热型防静电APET复合材料。
进一步地，所述一种导热型防静电APET复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一
按照重量份数备取原料，包括非结晶化聚对苯二甲酸乙二醇酯（APET） 100份重、助导电剂 2 PHR、助导热剂 10 PHR、相容剂 5 PHR、助添加剂 1 PHR；
步骤二
将所述非结晶化聚对苯二甲酸乙二醇酯、助导电剂、助导热剂、相容剂及助添加剂置于高速混合机中于200~400r/min的转速下搅拌3~10min，得预混匀料；
步骤三
将步骤二所得预混匀料置于双螺杆挤出机中经螺杆剪切，充分熔融混炼后，经挤出、造粒后获得导热型防静电APET复合材料。
进一步地，所述双螺杆挤出机条件设置为：一区235~245℃、二区245~255℃、三区255~260℃、四区260~265℃、五区260~265℃、六区255~260℃，机头250~255℃，长径比35~45:1，螺杆转速200~380r/min。
与现有技术相比，本发明具备的有益效果为：本发明采用非结晶化聚对苯二甲酸乙二醇酯（APET）、助导电剂、助导热剂、相容剂及助添加剂经合理复配，获得具有防静电、热稳定性及导热性能良好的复合材料。APET为热塑性环保塑胶产品，其边料与废品可回收利用，其所含化学元素同纸张一样为碳、氧、氢，属可降解性塑料，采用这种材料制成的复合材料丢弃后，最终成为水和二氧化碳，因此本发明提供的导热型防静电APET复合材料同时具备良好的绿色环保性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1：一种导热型防静电APET复合材料，包括以下重量份数的原料：
非结晶化聚对苯二甲酸乙二醇酯（APET） 100份重，
助导电剂 3 PHR，
助导热剂 10 PHR，
相容剂 5 PHR，
助添加剂 1 PHR；
所述助导热剂为脂肪酸钡盐、亚磷酸盐及氮化铝的混合物，其占助导热剂的质量份比为2：1：18；所述助添加剂为抗氧剂、树脂润滑剂、成核剂的混合物。
所述一种导热型防静电APET复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一
按照重量份数备取原料；
步骤二
将所述非结晶化聚对苯二甲酸乙二醇酯、助导电剂、助导热剂、相容剂及助添加剂置于高速混合机中于300r/min的转速下搅拌6min，得预混匀料；
步骤三
将步骤二所得预混匀料置于双螺杆挤出机中经螺杆剪切，充分熔融混炼后，经挤出、造粒后获得导热型防静电APET复合材料。
进一步地，所述双螺杆挤出机条件设置为：一区240℃、二区250℃、三区255℃、四区260℃、五区265℃、六区260℃，机头255℃，长径比40:1，螺杆转速300r/min。
实施例2：一种导热型防静电APET复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一
按照重量份数备取原料，包括非结晶化聚对苯二甲酸乙二醇酯（APET） 100份重、助导电剂 4 PHR、助导热剂 5 PHR、相容剂 6 PHR、助添加剂 0.5PHR；
所述助导热剂为脂肪酸钡盐、亚磷酸盐及氮化铝的混合物，其占助导热剂的质量份比为3：2：30；所述助添加剂为抗氧剂；
步骤二
将所述非结晶化聚对苯二甲酸乙二醇酯、助导电剂、助导热剂、相容剂及助添加剂置于高速混合机中于200r/min的转速下搅拌10min，得预混匀料；
步骤三
将步骤二所得预混匀料置于双螺杆挤出机中经螺杆剪切，充分熔融混炼后，经挤出、造粒后获得导热型防静电APET复合材料。
进一步地，所述双螺杆挤出机条件设置为：一区235℃、二区245℃、三区255℃、四区260℃、五区260℃、六区255℃，机头250℃，长径比35:1，螺杆转速200r/min。
实施例3：一种导热型防静电APET复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一
按照重量份数备取原料，包括非结晶化聚对苯二甲酸乙二醇酯（APET） 100份重、助导电剂 1 PHR、助导热剂 7 PHR、相容剂 4 PHR、助添加剂 1.5PHR；
所述助导热剂为脂肪酸钡盐、亚磷酸盐及氮化铝的混合物，其占助导热剂的质量份比为2：1：14；所述助添加剂为树脂润滑剂、成核剂的混合物；
步骤二
将所述非结晶化聚对苯二甲酸乙二醇酯、助导电剂、助导热剂、相容剂及助添加剂置于高速混合机中于340r/min的转速下搅拌8min，得预混匀料；
步骤三
将步骤二所得预混匀料置于双螺杆挤出机中经螺杆剪切，充分熔融混炼后，经挤出、造粒后获得导热型防静电APET复合材料。
进一步地，所述双螺杆挤出机条件设置为：一区245℃、二区255℃、三区260℃、四区265℃、五区265℃、六区260℃，机头255℃，长径比45:1，螺杆转速380r/min。
实施例4：一种导热型防静电APET复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一
按照重量份数备取原料，包括非结晶化聚对苯二甲酸乙二醇酯（APET） 100份重、助导电剂 2 PHR、助导热剂 13 PHR、相容剂 4 PHR、助添加剂 2PHR；
所述助导热剂为脂肪酸钡盐、亚磷酸盐及氮化铝的混合物，其占助导热剂的质量份比为1：1：16；所述助添加剂为抗氧剂、成核剂的混合物；
步骤二
将所述非结晶化聚对苯二甲酸乙二醇酯、助导电剂、助导热剂、相容剂及助添加剂置于高速混合机中于260r/min的转速下搅拌6min，得预混匀料；
步骤三
将步骤二所得预混匀料置于双螺杆挤出机中经螺杆剪切，充分熔融混炼后，经挤出、造粒后获得导热型防静电APET复合材料。
进一步地，所述双螺杆挤出机条件设置为：一区240℃、二区250℃、三区255℃、四区260℃、五区265℃、六区260℃，机头255℃，长径比38:1，螺杆转速280r/min。
实施例5：一种导热型防静电APET复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一
按照重量份数备取原料，包括非结晶化聚对苯二甲酸乙二醇酯（APET） 100份重、助导电剂 3 PHR、助导热剂 12 PHR、相容剂 5 PHR、助添加剂 1PHR；
所述助导热剂为脂肪酸钡盐、亚磷酸盐及氮化铝的混合物，其占助导热剂的质量份比为1：1：10；所述助添加剂为树脂润滑剂；
步骤二
将所述非结晶化聚对苯二甲酸乙二醇酯、助导电剂、助导热剂、相容剂及助添加剂置于高速混合机中于320r/min的转速下搅拌6min，得预混匀料；
步骤三
将步骤二所得预混匀料置于双螺杆挤出机中经螺杆剪切，充分熔融混炼后，经挤出、造粒后获得导热型防静电APET复合材料。
进一步地，所述双螺杆挤出机条件设置为：一区235℃、二区250℃、三区260℃、四区260℃、五区265℃、六区260℃，机头255℃，长径比42:1，螺杆转速300r/min。
将实施例1~5所得粒料经干燥后，在注射机上注射成型，进行性能测试，其中导热系数按照GB/T 10294-2008标准测试，表面电阻率测试按照ASTM D257标准测试，所得测试结果如下表所示。
| 组成/性能 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 对照例1* | 对照例2* |
| APET 份数 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 助导电剂 PHR | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | / | 3 |
| 助导热剂 PHR | 10 | 5 | 7 | 13 | 12 | 10 | / |
| 相容剂 PHR | 5 | 6 | 4 | 4 | 5 | 5 | 5 |
| 助添加剂 PHR | 1 | 0.5 | 1.5 | 2 | 1 | 1 | 1 |
| 电阻率 Ω·cm | 102 | 102 | 104 | 103 | 102 | 1020 | 103 |
| 导热系数 W/m·K | 3.2 | 2.6 | 2.7 | 3.6 | 3.5 | 3.1 | 1.2 |
*所述对照例1及对照例2的制备方法同实施例1，不同的是，对照例1的原料里不含助导电剂，对照例2的原料里不含助导热剂，对照例1及对照例2所得粒料经干燥后，在注射机上注射成型，进行性能测试，所得测试结果如上表所示。
经对比可知，本发明添加助导电剂及助导热剂对复合材料的防静电及导热性能有较大提升作用，而且本发明中助导电剂采用的超导电炭黑的添加量在3PHR时电阻率已达102Ω·cm；而本发明复合材料的导热系数与助导热剂的添加量成正比，但是助导热剂添加量的增加可能影响复合材料整体的机械力学性能，因此，本发明优选助导热剂添加量为10PHR。
综上，本发明为一种防静电、热稳定性及导热性能良好的复合材料，而且本发明基材APET为环保性能优良的热塑性树脂，本发明同属一种绿色环保高分子复合材料。
Claims (1)
1.一种导热型防静电APET复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：非结晶化聚对苯二甲酸乙二醇酯（APET）100份重，助导电剂3PHR，助导热剂10PHR，相容剂5PHR，助添加剂1PHR；所述助导电剂为超导电炭黑，所述超导电炭黑的电阻率为0.8~1.0Ω·m；所述助导热剂为脂肪酸钡盐、亚磷酸盐及氮化铝的混合物，其占助导热剂的质量份比为1~2：1：10~20，其中，所述氮化铝的粒度为2000~3000目；所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯接枝共聚物PE-g-MAH；所述助添加剂为抗氧剂、树脂润滑剂、成核剂中的至少一种；该复合材料的制备方法包括以下步骤：按照重量份数备取原料，将所述非结晶化聚对苯二甲酸乙二醇酯、助导电剂、助导热剂、相容剂及助添加剂置于高速混合机中于200~400r/min的转速下搅拌3~10min，得预混匀料，将所得预混匀料置于双螺杆挤出机中经螺杆剪切，充分熔融混炼后，经挤出、造粒后获得导热型防静电APET复合材料；所述双螺杆挤出机条件设置为：一区235~245℃、二区245~255℃、三区255~260℃、四区260~265℃、五区260~265℃、六区255~260℃，机头250~255℃，长径比35~45:1，螺杆转速200~380r/min。
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