CN105968800A - 一种增强抗静电尼龙复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增强抗静电尼龙复合材料及其制备方法，该尼龙复合材料包括如下原料：尼龙、3‑己基取代聚噻吩、碳纳米管、硬脂酸铝、聚对苯二甲酸丁二醇酯、苯乙烯‑丙烯腈共聚物、乙烯‑醋酸乙烯共聚物、白矿油、偶氮二甲酰胺、炭黑、碳酸钙、羟基磷灰石、粉煤灰、2‑呋喃甲醛、三氧化二钆、氧化镨、聚四氟乙烯、聚丙烯腈基碳纤维、衣康酸。本发明制备的尼龙复合材料的抗静电性能优异且稳定，且拉伸强度和缺口冲击强度均处于较高水平，综合性能良好，满足电子行业对抗静电材料的应用要求。

Description

一种增强抗静电尼龙复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于电子材料技术领域，具体涉及一种增强抗静电尼龙复合材料及其制备方法。
背景技术
尼龙是一种用途广泛且重要的工程塑料，其具有坚韧、耐磨、耐油、自润滑等特性，被广泛用于航天航空、机械制造、汽车工业、电气工业等领域。然而尼龙的绝缘电阻很高，一般高于1014Ω，在使用过程中尼龙与其它材料表面接触或摩擦以后易积累大量静电荷，易引起静电放电，造成火灾、爆炸等事故，极大限制了其在煤矿、化工设备、纺机配件、电子电器等领域的推广应用。为了消除尼龙自身的静电危害，通常会添加一些诸如导电炭黑、导电氧化锌等抗静电剂，然而由于大量抗静电剂的加入往往会削弱尼龙复合材料的力学性能，此外，所添加的抗静电剂在长期使用过程中会逐渐析出，无法实现持久的抗静电性，这些都不利于尼龙复合材料更广泛的应用。
发明内容
本发明的目的是避免上述现有技术中的不足之处而提供一种增强抗静电尼龙复合材料及其制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种增强抗静电尼龙复合材料，按重量份计，包括如下原料：尼龙50-70份、3-己基取代聚噻吩7-20份、碳纳米管3-8份、硬脂酸铝4-9份、聚对苯二甲酸丁二醇酯2-8份、苯乙烯-丙烯腈共聚物2-7份、乙烯-醋酸乙烯共聚物1-6份、白矿油3-9份、偶氮二甲酰胺2-7份、炭黑1-6份、碳酸钙3-8份、羟基磷灰石1-5份、粉煤灰0.5-3份、2-呋喃甲醛1-4份、三氧化二钆0.3-1.5份、氧化镨0.1-1.1份、聚四氟乙烯3-9份、聚丙烯腈基碳纤维4-10份、衣康酸1.2-3份；
所述尼龙为重量比为2-4:1-1.8:1-3的尼龙6、尼龙66和尼龙1010的混合物；
所述碳纳米管为正焦磷酸和硅烷偶联剂KH590改性处理的改性碳纳米管。
进一步的，所述白矿油为7#白矿油或10#白矿油。
进一步的，所述尼龙为重量比为2.6:1.3:1.8的尼龙6、尼龙66和尼龙1010的混合物。
进一步的，按重量份计，包括如下原料：尼龙53-67份、3-己基取代聚噻吩9-16份、碳纳米管4-7.2份、硬脂酸铝4.5-8.3份、聚对苯二甲酸丁二醇酯2.2-6份、苯乙烯-丙烯腈共聚物3.1-6.5份、乙烯-醋酸乙烯共聚物1.8-4.9份、白矿油3.4-7.6份、偶氮二甲酰胺3-5.6份、炭黑1.3-5.2份、碳酸钙3.5-6份、羟基磷灰石1.8-4.2份、粉煤灰0.8-2.3份、2-呋喃甲醛1.4-3.5份、三氧化二钆0.5-1.2份、氧化镨0.2-0.7份、聚四氟乙烯4-7份、聚丙烯腈基碳纤维5-9份、衣康酸1.5-2.7份。
上述增强抗静电尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、按质量份数称取各原料，将尼龙进行干燥处理至其含水量低于0.1%；
步骤2、将3-己基取代聚噻吩、聚四氟乙烯、硬脂酸铝、碳纳米管、三氧化二钆、三氧化二钆、氧化镨与经干燥处理的尼龙置于高速分散机中，捏合混炼，其混炼温度为120-150℃，混炼时间为15-30min，得到混炼料，然后转移至双螺杆机挤出机中，熔融挤出造粒，制得母料；
步骤3、将余下原料与上述母料置于高速分散机中捏合混炼均匀，其混炼温度为130-145℃，混炼时间为15-30min，再投入到双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，即得。
进一步的，在步骤2中，其混炼温度为125℃，混炼时间为20min。
进一步的，在步骤2中，双螺杆机挤出机的条件为：挤出温度为160-190℃，螺杆转速为20-50r/min。
进一步的，在步骤3中，其混炼温度为138℃，混炼时间为25min。
进一步的，在步骤3中，双螺杆机挤出机的条件为：挤出温度为170-190℃，螺杆转速为40-80r/min。
进一步的，在步骤2中，双螺杆机挤出机的条件为：挤出温度为175℃，螺杆转速为36r/mi；在步骤3中，双螺杆机挤出机的条件为：挤出温度为188℃，螺杆转速为60r/min。
由于采用了以上技术方案，本发明的有益效果：
本发明制备的尼龙复合材料的初始体积电阻为6.1×106~1.2×107Ω·m，室温放置一年后测试其体积电阻率3.2×107~2.5×108Ω·m，抗静电性能优异且稳定，同时测试结果显示该尼龙复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度均处于较高水平，综合性能良好，满足电子行业对抗静电材料的应用要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
一种增强抗静电尼龙复合材料，按重量份计，包括如下原料：尼龙50份、3-己基取代聚噻吩7份、碳纳米管3份、硬脂酸铝4份、聚对苯二甲酸丁二醇酯2份、苯乙烯-丙烯腈共聚物2份、乙烯-醋酸乙烯共聚物1份、白矿油3份、偶氮二甲酰胺2份、炭黑1份、碳酸钙3份、羟基磷灰石1份、粉煤灰0.5份、2-呋喃甲醛1份、三氧化二钆0.35份、氧化镨0.1份、聚四氟乙烯3份、聚丙烯腈基碳纤维4份、衣康酸1.2份；
所述尼龙为重量比为2:1:1的尼龙6、尼龙66和尼龙1010的混合物；
所述碳纳米管为正焦磷酸和硅烷偶联剂KH590改性处理的改性碳纳米管。
所述白矿油为7#白矿油。
上述增强抗静电尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、按质量份数称取各原料，将尼龙进行干燥处理至其含水量低于0.1%；
步骤2、将3-己基取代聚噻吩、聚四氟乙烯、硬脂酸铝、碳纳米管、三氧化二钆、三氧化二钆、氧化镨与经干燥处理的尼龙置于高速分散机中，捏合混炼，其混炼温度为120℃，混炼时间为15min，得到混炼料，然后转移至双螺杆机挤出机中，熔融挤出造粒，制得母料，其中双螺杆机挤出机的条件为：挤出温度为160℃，螺杆转速为20r/min；
步骤3、将余下原料与上述母料置于高速分散机中捏合混炼均匀，其混炼温度为130℃，混炼时间为15min，再投入到双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，即得，其中双螺杆机挤出机的条件为：挤出温度为170℃，螺杆转速为40r/min。
实施例2
一种增强抗静电尼龙复合材料，按重量份计，包括如下原料：尼龙70份、3-己基取代聚噻吩20份、碳纳米管8份、硬脂酸铝9份、聚对苯二甲酸丁二醇酯8份、苯乙烯-丙烯腈共聚物7份、乙烯-醋酸乙烯共聚物6份、白矿油9份、偶氮二甲酰胺7份、炭黑6份、碳酸钙8份、羟基磷灰石-5份、粉煤灰3份、2-呋喃甲醛4份、三氧化二钆1.5份、氧化镨1.1份、聚四氟乙烯9份、聚丙烯腈基碳纤维10份、衣康酸3份；
所述尼龙为重量比为4:1.8:3的尼龙6、尼龙66和尼龙1010的混合物；
所述碳纳米管为正焦磷酸和硅烷偶联剂KH590改性处理的改性碳纳米管。
所述白矿油为10#白矿油。
上述增强抗静电尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、按质量份数称取各原料，将尼龙进行干燥处理至其含水量低于0.1%；
步骤2、将3-己基取代聚噻吩、聚四氟乙烯、硬脂酸铝、碳纳米管、三氧化二钆、三氧化二钆、氧化镨与经干燥处理的尼龙置于高速分散机中，捏合混炼，其混炼温度为150℃，混炼时间为30min，得到混炼料，然后转移至双螺杆机挤出机中，熔融挤出造粒，制得母料，其中双螺杆机挤出机的条件为：挤出温度为190℃，螺杆转速为50r/min；
步骤3、将余下原料与上述母料置于高速分散机中捏合混炼均匀，其混炼温度为145℃，混炼时间为30min，再投入到双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，即得，其中双螺杆机挤出机的条件为：挤出温度为190℃，螺杆转速为80r/min。
实施例3
一种增强抗静电尼龙复合材料，按重量份计，包括如下原料：尼龙60份、3-己基取代聚噻吩13份、碳纳米管5份、硬脂酸铝6.5份、聚对苯二甲酸丁二醇酯5份、苯乙烯-丙烯腈共聚物4.5份、乙烯-醋酸乙烯共聚物3.5份、白矿油6份、偶氮二甲酰胺4.5份、炭黑3份、碳酸钙5.5份、羟基磷灰石3份、粉煤灰1.8份、2-呋喃甲醛2.5份、三氧化二钆0.9份、氧化镨0.6份、聚四氟乙烯6份、聚丙烯腈基碳纤维7份、衣康酸2.1份；
所述尼龙为重量比为3:1.4:2的尼龙6、尼龙66和尼龙1010的混合物；
所述碳纳米管为正焦磷酸和硅烷偶联剂KH590改性处理的改性碳纳米管。
所述白矿油为7#白矿油。
上述增强抗静电尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、按质量份数称取各原料，将尼龙进行干燥处理至其含水量低于0.1%；
步骤2、将3-己基取代聚噻吩、聚四氟乙烯、硬脂酸铝、碳纳米管、三氧化二钆、三氧化二钆、氧化镨与经干燥处理的尼龙置于高速分散机中，捏合混炼，其混炼温度为135℃，混炼时间为22min，得到混炼料，然后转移至双螺杆机挤出机中，熔融挤出造粒，制得母料，其中双螺杆机挤出机的条件为：挤出温度为175℃，螺杆转速为35r/min；
步骤3、将余下原料与上述母料置于高速分散机中捏合混炼均匀，其混炼温度为137℃，混炼时间为22min，再投入到双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，即得，其中双螺杆机挤出机的条件为：挤出温度为180℃，螺杆转速为60r/min。
实施例4
一种增强抗静电尼龙复合材料，按重量份计，包括如下原料：尼龙53份、3-己基取代聚噻吩9份、碳纳米管4份、硬脂酸铝4.5份、聚对苯二甲酸丁二醇酯2.2份、苯乙烯-丙烯腈共聚物3.1份、乙烯-醋酸乙烯共聚物1.8份、白矿油3.4份、偶氮二甲酰胺3份、炭黑1.3份、碳酸钙3.5份、羟基磷灰石1.8份、粉煤灰0.8份、2-呋喃甲醛1.4份、三氧化二钆0.5份、氧化镨0.2份、聚四氟乙烯4份、聚丙烯腈基碳纤维5份、衣康酸1.5份；
所述尼龙为重量比为2.6:1.3:1.8的尼龙6、尼龙66和尼龙1010的混合物；
所述碳纳米管为正焦磷酸和硅烷偶联剂KH590改性处理的改性碳纳米管。
所述白矿油为10#白矿油。
上述增强抗静电尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、按质量份数称取各原料，将尼龙进行干燥处理至其含水量低于0.1%；
步骤2、将3-己基取代聚噻吩、聚四氟乙烯、硬脂酸铝、碳纳米管、三氧化二钆、三氧化二钆、氧化镨与经干燥处理的尼龙置于高速分散机中，捏合混炼，其混炼温度为125℃，混炼时间为20min，得到混炼料，然后转移至双螺杆机挤出机中，熔融挤出造粒，制得母料，其中双螺杆机挤出机的条件为：挤出温度为175℃，螺杆转速为36r/min；
步骤3、将余下原料与上述母料置于高速分散机中捏合混炼均匀，其混炼温度为138℃，混炼时间为25min，再投入到双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，即得，其中双螺杆机挤出机的条件为：挤出温度为188℃，螺杆转速为60r/min。
进一步的，在步骤2中，其混炼温度为125℃，混炼时间为20min；
实施例5
一种增强抗静电尼龙复合材料，按重量份计，包括如下原料：尼龙67份、3-己基取代聚噻吩16份、碳纳米管7.2份、硬脂酸铝8.3份、聚对苯二甲酸丁二醇酯6份、苯乙烯-丙烯腈共聚物6.5份、乙烯-醋酸乙烯共聚物4.9份、白矿油7.6份、偶氮二甲酰胺5.6份、炭黑5.2份、碳酸钙6份、羟基磷灰石4.2份、粉煤灰2.3份、2-呋喃甲醛3.5份、三氧化二钆1.2份、氧化镨0.7份、聚四氟乙烯7份、聚丙烯腈基碳纤维9份、衣康酸2.7份；
所述尼龙为重量比为2.6:1.3:1.8的尼龙6、尼龙66和尼龙1010的混合物；
所述碳纳米管为正焦磷酸和硅烷偶联剂KH590改性处理的改性碳纳米管。
所述白矿油为7#白矿油。
上述增强抗静电尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、按质量份数称取各原料，将尼龙进行干燥处理至其含水量低于0.1%；
步骤2、将3-己基取代聚噻吩、聚四氟乙烯、硬脂酸铝、碳纳米管、三氧化二钆、三氧化二钆、氧化镨与经干燥处理的尼龙置于高速分散机中，捏合混炼，其混炼温度为140℃，混炼时间为20min，得到混炼料，然后转移至双螺杆机挤出机中，熔融挤出造粒，制得母料，其中双螺杆机挤出机的条件为：挤出温度为178℃，螺杆转速为40r/min；
步骤3、将余下原料与上述母料置于高速分散机中捏合混炼均匀，其混炼温度为135℃，混炼时间为30min，再投入到双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，即得，其中双螺杆机挤出机的条件为：挤出温度为180℃，螺杆转速为50r/min。
对比例1
本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于：不含有氧化镨、羟基磷灰石和聚丙烯腈基碳纤维。
对比例2
本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于：不含有粉煤灰、三氧化二钆和碳酸钙。
性能测试
对以上实施例1-5和对比例1、2制备的尼龙复合材料按照行业标准进行如下性能测试，其测试结果为：
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1 对比例2
拉伸强度，MPa 55 52 61 64 58 48 47
缺口冲击强度，kJ/m2 2.4 2.2 2.7 2.6 2.4 1.9 1.8
初始体积电阻率Ω·m，20℃ 1.2×107 8.6×106 6.5×106 7.3×106 6.1×106 2.6×109 7.2×108
体积电阻率Ω·m，20℃放置一年后 2.5×108 4.7×107 3.2×107 5.8×107 4.5×107 6.3×1010 1.8×1011
由以上测试结果可以看出，本发明制备的尼龙复合材料的初始体积电阻为6.1×106~1.2×107Ω·m，室温放置一年后测试其体积电阻率3.2×107~2.5×108Ω·m，抗静电性能优异且稳定，同时测试结果显示该尼龙复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度均处于较高水平，综合性能良好，满足电子行业对抗静电材料的应用要求。

Claims (10)

1. 一种增强抗静电尼龙复合材料，其特征在于，按重量份计，包括如下原料：尼龙50-70份、3-己基取代聚噻吩7-20份、碳纳米管3-8份、硬脂酸铝4-9份、聚对苯二甲酸丁二醇酯2-8份、苯乙烯-丙烯腈共聚物2-7份、乙烯-醋酸乙烯共聚物1-6份、白矿油3-9份、偶氮二甲酰胺2-7份、炭黑1-6份、碳酸钙3-8份、羟基磷灰石1-5份、粉煤灰0.5-3份、2-呋喃甲醛1-4份、三氧化二钆0.3-1.5份、氧化镨0.1-1.1份、聚四氟乙烯3-9份、聚丙烯腈基碳纤维4-10份、衣康酸1.2-3份；
所述尼龙为重量比为2-4:1-1.8:1-3的尼龙6、尼龙66和尼龙1010的混合物；
所述碳纳米管为正焦磷酸和硅烷偶联剂KH590改性处理的改性碳纳米管。
2. 根据权利要求1所述的增强抗静电尼龙复合材料，其特征在于，所述白矿油为7#白矿油或10#白矿油。
3. 根据权利要求1或2所述的增强抗静电尼龙复合材料，其特征在于，所述尼龙为重量比为2.6:1.3:1.8的尼龙6、尼龙66和尼龙1010的混合物。
4. 根据权利要求3所述的增强抗静电尼龙复合材料，其特征在于，按重量份计，包括如下原料：尼龙53-67份、3-己基取代聚噻吩9-16份、碳纳米管4-7.2份、硬脂酸铝4.5-8.3份、聚对苯二甲酸丁二醇酯2.2-6份、苯乙烯-丙烯腈共聚物3.1-6.5份、乙烯-醋酸乙烯共聚物1.8-4.9份、白矿油3.4-7.6份、偶氮二甲酰胺3-5.6份、炭黑1.3-5.2份、碳酸钙3.5-6份、羟基磷灰石1.8-4.2份、粉煤灰0.8-2.3份、2-呋喃甲醛1.4-3.5份、三氧化二钆0.5-1.2份、氧化镨0.2-0.7份、聚四氟乙烯4-7份、聚丙烯腈基碳纤维5-9份、衣康酸1.5-2.7份。
5. 根据权利要求1至4任意一项所述的增强抗静电尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、按质量份数称取各原料，将尼龙进行干燥处理至其含水量低于0.1%；
步骤2、将3-己基取代聚噻吩、聚四氟乙烯、硬脂酸铝、碳纳米管、三氧化二钆、三氧化二钆、氧化镨与经干燥处理的尼龙置于高速分散机中，捏合混炼，其混炼温度为120-150℃，混炼时间为15-30min，得到混炼料，然后转移至双螺杆机挤出机中，熔融挤出造粒，制得母料；
步骤3、将余下原料与上述母料置于高速分散机中捏合混炼均匀，其混炼温度为130-145℃，混炼时间为15-30min，再投入到双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，即得。
6. 根据权利要求5所述的增强抗静电尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤2中，其混炼温度为125℃，混炼时间为20min。
7. 根据权利要求5或6所述的增强抗静电尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤2中，双螺杆机挤出机的条件为：挤出温度为160-190℃，螺杆转速为20-50r/min。
8. 根据权利要求5所述的增强抗静电尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤3中，其混炼温度为138℃，混炼时间为25min。
9. 根据权利要求5或8所述的增强抗静电尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤3中，双螺杆机挤出机的条件为：挤出温度为170-190℃，螺杆转速为40-80r/min。
10. 根据权利要求5所述的增强抗静电尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤2中，双螺杆机挤出机的条件为：挤出温度为175℃，螺杆转速为36r/min；在步骤3中，双螺杆机挤出机的条件为：挤出温度为188℃，螺杆转速为60r/min。
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