CN105440679A - Pps复合导电增强材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种PPS复合导电增强材料及其制备方法。本发明的方法为：按重量份数将PPS？20-60份；HDPE？3-10份；导电炭黑3-15份；相容剂2-10份；偶联剂0-1份；抗氧剂0-1份，辅助抗氧剂0-1份；加工助剂0-1份按先后顺序依次加入到高混机中进行分散混合，高混机的转数为100—200转，混合时间为1—10分钟，混合温度为常温，然后将混合好的物料加入到挤出机中进行挤出造粒，挤出机温度为200—350摄氏度，转数为100—1200转之间，玻璃纤维和碳纤维由两个侧喂料口按比例加入。本发明用于解决常规PPS导电材料在具有良好的导电性能的同时，力学性能下降的问题。
Description
技术领域：
本发明涉及一种PPS复合导电增强材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。
背景技术：
聚苯硫醚全称为聚苯基硫醚，简写为PPS，是一种新型高性能热塑性树脂。PPS具有优良的耐高温、耐腐蚀、耐辐射、阻燃、均衡的物理机械性能和极好的尺寸稳定性以及优良的电性能等特点，因此，PPS及其复合材料被广泛用于电子电器、航空航天、汽车运输、特殊化工设备等领域。而PPS（未改性）的电导率一般在10-15—10-18s/cm之间，在高真空环境下甚至可以达到10-20s/cm以下，这是典型的绝缘材料的范畴，因此，在过去相当长的一段时间之内，PPS材料一般是作为一种较好的绝缘材料而得到了广泛的应用。随着社会的发展，材料的使用界限越来越淡化，由于PPS的高耐热性和高耐腐蚀性，在一些需要导电的环境也得到了广泛应用。目前，导电PPS材料主要是利用导电炭黑，金属粉末等常规的添加型填料类导电材料类为主，但是其他性能下降比较严重，最严重的是材料的韧性下降。
发明内容：
本发明的目的是针对上述存在的问题提供一种PPS复合导电增强材料及其制备方法，用于解决常规PPS导电材料在具有良好的导电性能的同时，力学性能下降的问题。
上述的目的通过以下技术方案实现：
PPS复合导电增强材料，按重量份数包括PPS20-60份；HDPE3-10份；碳纤维5-25份；玻璃纤维10-30份；导电炭黑3-15份；相容剂2-10份；偶联剂0-1份；抗氧剂0-1份，辅助抗氧剂0-1份；加工助剂0-1份。
所述的PPS复合导电增强材料，所述的PPS采用融熔指数在200-400g/10min之间的线性或微交联聚苯硫醚
所述的PPS复合导电增强材料，所述的HDPE采用低压法制备的熔融指数在0-3g/10min之间的高密度聚乙烯。
所述的PPS复合导电增强材料，所述的碳纤维为短切碳纤维或长纤维，纤维直径在9-20微米之间。
所述的PPS复合导电增强材料，所述的玻璃纤维为无碱高强短切玻璃纤维或长纱，纤维直径在9-20微米之间。
所述的PPS复合导电增强材料，所述的导电炭黑的粒径小于50个纳米。
所述的PPS复合导电增强材料，所述的相容剂为无规乙烯－丙烯酸酯－马来酸酐三元共聚物（MAH），无规乙烯－丙烯酸酯－甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物（GMA），乙烯－醋酸乙烯酯共聚物（EVA），马来酸酐接枝聚乙烯中的一种或几种组合物。
所述的PPS复合导电增强材料，所述的偶联剂为氨基，乙烯基，环氧基，甲基丙烯酰氧基的三甲氧基，乙氧基硅烷偶联剂中的一种或几种的组合物。
所述的PPS复合导电增强材料，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
所述的PPS复合导电增强材料，所述的辅助抗氧剂为硫醇类抗氧剂
所述的PPS复合导电增强材料，所述的加工助剂为硅酮粉，季戊四醇四硬脂酸酯（PETS）,乙撑双硬脂酰胺（EBS），PE蜡，PP蜡，硬脂酸钙中的一种或几种的组合物。
上述PPS复合导电增强材料的制备方法，该方法为：按重量份数将PPS20-60份；HDPE3-10份；导电炭黑3-15份；相容剂2-10份；偶联剂0-1份；抗氧剂0-1份，辅助抗氧剂0-1份；加工助剂0-1份按先后顺序依次加入到高混机中进行分散混合，高混机的转数为100—200转，混合时间为1—10分钟，混合温度为常温，然后将混合好的物料加入到挤出机中进行挤出造粒，挤出机温度为200—350摄氏度，转数为100—1200转之间，玻璃纤维和碳纤维由两个侧喂料口按比例加入。
所述的复合导电增强材料的制备方法，所述的挤出机采用螺杆直径在20—200mm之间，主机功率为10—500kw，螺杆长径比在35/1以上的带有至少两个侧喂料的直流或者交流同向平行双螺杆挤出机。
有益效果：
本发明利用导电炭黑和碳纤维的复配使用，获得了导电性能优良的增强导电PPS复合材料，由于导电炭黑的加入，减少了碳纤维的使用量，大大减少了复合材料的生产成本。同时利用玻璃纤维对体系的补强作用和高密度聚乙烯和嵌段聚合物体系共同的增韧作用，获得了导电性能和力学性能均衡的性能优良的导电增强复合材料体系，大大拓宽了PPS材料体系的使用范围，使得原本应该是绝缘体的PPS材料可以广泛应用于需要导电，耐热，耐腐蚀，高强度的电子电器，航空航天，以及特殊化工领域，具有广阔的市场前景和战略意义。
具体实施方式：
PPS复合导电增强材料，按重量份数包括聚苯硫醚（PPS）20-60份；高密度聚乙烯（HDPE）3-10份；碳纤维5-25份；玻璃纤维10-30份；导电炭黑3-15份；相容剂2-10份；偶联剂0-1份；抗氧剂0-1份，辅助抗氧剂0-1份；加工助剂0-1份。方案所述的聚苯硫醚为线性或微交联聚苯硫醚，为常规的市售牌号，主要的要求为融熔指数在200-400g/10min之间。
所述的高密度聚乙烯（HDPE）为常规的市售的低压法制备的高密度聚乙烯产品。特殊要求为产品的熔融指数在0-3g/10min之间。
所述的碳纤维为短切碳纤维或长纤，纤维直径在9-20微米之间。
所述的玻璃纤维为常规的市售无碱高强短切玻璃纤维或长纱，纤维直径在9-20微米之间。
所述的导电炭黑为市售的工程塑料专用导电炭黑，粒径小于50个纳米。
所述的相容剂为无规乙烯－丙烯酸酯－马来酸酐三元共聚物（MAH），无规乙烯－丙烯酸酯－甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物（GMA），乙烯－醋酸乙烯酯共聚物（EVA），马来酸酐接枝聚乙烯等的一种或几种组合物。
所述的偶联剂为氨基，乙烯基，环氧基，甲基丙烯酰氧基的三甲氧基或乙氧基硅烷偶联剂。如市售的KH550，KH560硅烷偶联剂的一种或几种的组合物。
所述的抗氧剂为常规的受阻酚类抗氧剂，如：2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双（3，5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚（1076）、四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯（1010）等其中的一种或几种的组合物。
所述的辅助抗氧剂为硫醇类抗氧剂如：硫代二丙酸双酯、双十二碳醇酯、双十四碳醇酯和双十八碳醇酯。或者亚磷酸酯类辅助抗氧剂主要有：亚磷酸三辛酯、三癸酯、三（十二碳醇）酯和三(十六碳醇)酯，三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（168）等其中的一种或几种的组合物。
所述的加工助剂为硅酮粉，季戊四醇四硬脂酸酯（PETS）,乙撑双硬脂酰胺（EBS），PE蜡，PP蜡，硬脂酸钙等工程塑料用内外润滑剂的一种或几种的组合物。
上述PPS复合导电增强材料的制备方法，该方法为：按重量份数将PPS20-60份；HDPE3-10份；导电炭黑3-15份；相容剂2-10份；偶联剂0-1份；抗氧剂0-1份，辅助抗氧剂0-1份；加工助剂0-1份按先后顺序依次加入到高混机中进行分散混合，高混机的转数为100—200转，混合时间为1—10分钟，混合温度为常温，然后将混合好的物料加入到挤出机中进行挤出造粒，挤出机温度为200—350摄氏度，转数为100—1200转之间，玻璃纤维和碳纤维由两个侧喂料口按比例加入。
所述的复合导电增强材料的制备方法，所述的挤出机采用螺杆直径在20—200mm之间，主机功率为10—500kw，螺杆长径比在35/1以上的带有至少两个侧喂料的直流或者交流同向平行双螺杆挤出机。
实施例1：
将52份PPS，5份HDPE，2份MAH，0.2分KH550加入到高混机中经高混机混合3分钟，混合转数150转，混合温度为常温。然后将0.2份抗氧剂1010，0.2份抗氧剂168，0.4份润滑剂PETS，5份导电炭黑加入到混合好的物料中，继续混合3分钟，转数150转，混合温度为常温。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机中基础造粒，同时，将玻璃纤维25份和碳纤维10份分别从第一，第二侧喂料口加入到挤出机中进行挤出造粒，螺杆温度为：220℃，280℃，295℃，305℃，305℃，305℃，305℃，305℃，305℃，305℃，310℃，螺杆转数为450转，喂料转数为35转。组分配比和性能见表一。
实施例2：
将52份PPS，5份HDPE，2份GMA，0.2分KH550加入到高混机中经高混机混合3分钟，混合转数150转，混合温度为常温。然后将0.2份抗氧剂1010，0.2份抗氧剂168，0.4份润滑剂PETS，5份导电炭黑加入到混合好的物料中，继续混合3分钟，转数150转，混合温度为常温。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机中基础造粒，同时，将玻璃纤维25份和碳纤维10份分别从第一，第二侧喂料口加入到挤出机中进行挤出造粒，螺杆温度为：220℃，280℃，295℃，305℃，305℃，305℃，305℃，305℃，305℃，305℃，310℃，螺杆转数为450转，喂料转数为35转。组分配比和性能见表一。
实施例3：
将49份PPS，8份HDPE，2份GMA，0.2分KH550加入到高混机中经高混机混合3分钟，混合转数150转，混合温度为常温。然后将0.2份抗氧剂1010，0.2份抗氧剂168，0.4份润滑剂PETS，5份导电炭黑加入到混合好的物料中，继续混合3分钟，转数150转，混合温度为常温。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机中基础造粒，同时，将玻璃纤维25份和碳纤维10份分别从第一，第二侧喂料口加入到挤出机中进行挤出造粒，螺杆温度为：220℃，280℃，295℃，305℃，305℃，305℃，305℃，305℃，305℃，305℃，310℃，螺杆转数为450转，喂料转数为35转。组分配比和性能见表一。
实施例4：
将44份PPS，8份HDPE，2份GMA，0.2分KH550加入到高混机中经高混机混合3分钟，混合转数150转，混合温度为常温。然后将0.2份抗氧剂1010，0.2份抗氧剂168，0.4份润滑剂PETS，10份导电炭黑加入到混合好的物料中，继续混合3分钟，转数150转，混合温度为常温。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机中基础造粒，同时，将玻璃纤维25份和碳纤维10份分别从第一，第二侧喂料口加入到挤出机中进行挤出造粒，螺杆温度为：220℃，280℃，295℃，305℃，305℃，305℃，305℃，305℃，305℃，305℃，310℃，螺杆转数为450转，喂料转数为35转。组分配比和性能见表一。
实施例5：
将54份PPS，8份HDPE，2份GMA，0.2分KH550加入到高混机中经高混机混合3分钟，混合转数150转，混合温度为常温。然后将0.2份抗氧剂1010，0.2份抗氧剂168，0.4份润滑剂PETS加入到混合好的物料中，继续混合3分钟，转数150转，混合温度为常温。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机中基础造粒，同时，将玻璃纤维20份和碳纤维15份分别从第一，第二侧喂料口加入到挤出机中进行挤出造粒，螺杆温度为：220℃，280℃，295℃，305℃，305℃，305℃，305℃，305℃，305℃，305℃，310℃，螺杆转数为450转，喂料转数为35转。组分配比和性能见表一。
实施例6：
将61份PPS，8份HDPE，2份GMA，0.2分KH550加入到高混机中经高混机混合3分钟，混合转数150转，混合温度为常温。然后将0.2份抗氧剂1010，0.2份抗氧剂168，0.4份润滑剂PETS，5份导电炭黑加入到混合好的物料中，继续混合3分钟，转数150转，混合温度为常温。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机中基础造粒，同时，将玻璃纤维15份和碳纤维8份分别从第一，第二侧喂料口加入到挤出机中进行挤出造粒，螺杆温度为：220℃，280℃，295℃，305℃，305℃，305℃，305℃，305℃，305℃，305℃，310℃，螺杆转数为450转，喂料转数为35转。组分配比和性能见表一。
实施例7：
将49份PPS，8份HDPE，2份GMA，0.2分KH550加入到高混机中经高混机混合3分钟，混合转数150转，混合温度为常温。然后将0.2份抗氧剂1010，0.2份抗氧剂168，0.4份润滑剂PETS，5份导电炭黑加入到混合好的物料中，继续混合3分钟，转数150转，混合温度为常温。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机中基础造粒，同时，将玻璃纤维25份和碳纤维10份分别从第一，第二侧喂料口加入到挤出机中进行挤出造粒，螺杆温度为：220℃，290℃，305℃，315℃，315℃，315℃，315℃，315℃，315℃，315℃，320℃，螺杆转数为450转，喂料转数为35转。组分配比和性能见表一。
实施例8：
将54份PPS，8份HDPE，2份GMA，0.2分KH550加入到高混机中经高混机混合3分钟，混合转数150转，混合温度为常温。然后将0.2份抗氧剂1010，0.2份抗氧剂168，0.4份润滑剂PETS加入到混合好的物料中，继续混合3分钟，转数150转，混合温度为常温。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机中基础造粒，同时，将玻璃纤维25份和碳纤维10份分别从第一，第二侧喂料口加入到挤出机中进行挤出造粒，螺杆温度为：220℃，280℃，295℃，305℃，305℃，305℃，305℃，305℃，305℃，305℃，310℃，螺杆转数为450转，喂料转数为35转。组分配比和性能见表一。
表一实施例组分配比和具体性能
以上的描述仅仅是本发明的具体实施例，不应被视为是唯一的实施例。显然，对于本领域的专业人员来说，在了解本发明内容和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种PPS复合导电增强材料，其特征在于，按重量份数包括PPS20-60份；HDPE3-10份；碳纤维5-25份；玻璃纤维10-30份；导电炭黑3-15份；相容剂2-10份；偶联剂0-1份；抗氧剂0-1份，辅助抗氧剂0-1份；加工助剂0-1份。
2.根据权利要求1所述的PPS复合导电增强材料，其特征在于，所述的PPS采用融熔指数在200-400g/10min之间的线性或微交联聚苯硫醚；所述的HDPE采用低压法制备的熔融指数在0-3g/10min之间的高密度聚乙烯；所述的碳纤维为短切碳纤维或长纤维，纤维直径在9-20微米之间；所述的玻璃纤维为无碱高强短切玻璃纤维或长纱，纤维直径在9-20微米之间。
3.根据权利要求1所述的PPS复合导电增强材料，其特征在于，所述的导电炭黑的粒径小于50个纳米。
4.根据权利要求1所述的PPS复合导电增强材料，其特征在于，所述的相容剂为无规乙烯－丙烯酸酯－马来酸酐三元共聚物（MAH），无规乙烯－丙烯酸酯－甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物（GMA），乙烯－醋酸乙烯酯共聚物（EVA），马来酸酐接枝聚乙烯中的一种或几种组合物。
5.根据权利要求1所述的PPS复合导电增强材料，其特征在于，所述的偶联剂为氨基，乙烯基，环氧基，甲基丙烯酰氧基的三甲氧基，乙氧基硅烷偶联剂中的一种或几种的组合物。
6.根据权利要求1所述的PPS复合导电增强材料，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
7.根据权利要求1所述的PPS复合导电增强材料，其特征在于，所述的辅助抗氧剂为硫醇类抗氧剂。
8.根据权利要求1所述的PPS复合导电增强材料，其特征在于，所述的加工助剂为硅酮粉，季戊四醇四硬脂酸酯（PETS）,乙撑双硬脂酰胺（EBS），PE蜡，PP蜡，硬脂酸钙中的一种或几种的组合物。
9.一种上述PPS复合导电增强材料的制备方法，其特征在于，该方法为：按重量份数将PPS20-60份；HDPE3-10份；导电炭黑3-15份；相容剂2-10份；偶联剂0-1份；抗氧剂0-1份，辅助抗氧剂0-1份；加工助剂0-1份按先后顺序依次加入到高混机中进行分散混合，高混机的转数为100—200转，混合时间为1—10分钟，混合温度为常温，然后将混合好的物料加入到挤出机中进行挤出造粒，挤出机温度为200—350摄氏度，转数为100—1200转之间，玻璃纤维和碳纤维由两个侧喂料口按比例加入。
10.根据权利要求9所述的复合导电增强材料的制备方法，其特征在于，所述的挤出机采用螺杆直径在20—200mm之间，主机功率为10—500kw，螺杆长径比在35/1以上的带有至少两个侧喂料的直流或者交流同向平行双螺杆挤出机。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160330 |