CN106609007A - 一种高强度的导电塑料材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度的导电塑料材料，由以下原料按照重量份组成：聚苯乙烯50‑68份、聚氯乙烯10‑24份、酚醛树脂4‑10份、石蜡1.5‑5份、聚碳酸酯3‑8份、炭黑3‑6份、硅酸铝纤维5‑18份、壳聚糖6‑12份、抗氧剂2‑5份、偶联剂4‑10份、竹炭纤维15‑24份、填料8‑15份和植物油5‑14份。本发明还公布了该塑料的制备方法。本发明原料来源广泛，制备工艺简单，生产成本低，适用于大规模的工业化生产；本发明中各组分起协同作用，制备的材料体积电阻率远低于现有产品，横向拉伸强度和纵向拉伸强度均大于58MPa，适用范围广，具有良好的经济效益和社会效益。

Description

一种高强度的导电塑料材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种塑料，具体是一种高强度的导电塑料材料。
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、导电体和高导体。通常电阻值在1010Ω·cm以上的称为绝缘体；电阻值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，而复合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。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；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；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。
目前复合型导电塑料受到人们的青睐，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，机械性能好的导电材料具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度的导电塑料材料，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高强度的导电塑料材料，由以下原料按照重量份组成：聚苯乙烯50-68份、聚氯乙烯10-24份、酚醛树脂4-10份、石蜡1.5-5份、聚碳酸酯3-8份、炭黑3-6份、硅酸铝纤维5-18份、壳聚糖6-12份、抗氧剂2-5份、偶联剂4-10份、竹炭纤维15-24份、填料8-15份和植物油5-14份。
作为本发明进一步的方案：硅酸铝纤维的直径为80-240um，竹炭纤维的直径为30-75um，竹炭纤维的长度为5-24mm。
作为本发明进一步的方案：植物油采用葵花籽油、玉米油、大豆油、芝麻油和椰子油中的一种或者几种的混合物，填料采用活性碳酸钙、硫酸钙和滑石粉的一种或者几种的混合物。
所述高强度的导电塑料材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将酚醛树脂、石蜡、炭黑、硅酸铝纤维、壳聚糖和竹炭纤维放在球磨机中并且加入球磨珠，球磨2.5-5小时并且过200-300目筛子，得到第一混合物；
步骤二，再将第一混合物、聚苯乙烯和聚氯乙烯加入双螺杆挤出机，在螺杆转速120-180rpm，温度150-180摄氏度下熔融挤出造粒；
步骤三，将步骤二所得颗粒与聚碳酸酯、抗氧剂、偶联剂、填料和植物油在60-150rpm的条件下混合均匀；
步骤四，将步骤三中的物料倒入到双螺杆挤出机中，在165-180摄氏度下挤出造粒，挤出后经过水槽拉条并且经过冷却，再进行切料切成颗粒即可得到成品。
作为本发明进一步的方案：步骤一的球磨温度为40-65摄氏度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明原料来源广泛，制备工艺简单，生产成本低，适用于大规模的工业化生产；本发明中各组分起协同作用，制备的材料体积电阻率远低于现有产品，横向拉伸强度和纵向拉伸强度均大于58MPa，适用范围广，具有良好的经济效益和社会效益。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种高强度的导电塑料材料，由以下原料按照重量份组成：聚苯乙烯50份、聚氯乙烯10份、酚醛树脂4份、石蜡1.5份、聚碳酸酯3份、炭黑3份、硅酸铝纤维5份、壳聚糖6份、抗氧剂2份、偶联剂4份、竹炭纤维15份、填料8份和植物油5份。硅酸铝纤维的直径为80um，竹炭纤维的直径为30um，竹炭纤维的长度为5mm。
所述高强度的导电塑料材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将酚醛树脂、石蜡、炭黑、硅酸铝纤维、壳聚糖和竹炭纤维放在球磨机中并且加入球磨珠，球磨3小时并且过200目筛子，得到第一混合物；
步骤二，再将第一混合物、聚苯乙烯和聚氯乙烯加入双螺杆挤出机，在螺杆转速120rpm，温度150摄氏度下熔融挤出造粒；
步骤三，将步骤二所得颗粒与聚碳酸酯、抗氧剂、偶联剂、填料和植物油在70rpm的条件下混合均匀；
步骤四，将步骤三中的物料倒入到双螺杆挤出机中，在165摄氏度下挤出造粒，挤出后经过水槽拉条并且经过冷却，再进行切料切成颗粒即可得到成品。
实施例2
一种高强度的导电塑料材料，由以下原料按照重量份组成：聚苯乙烯57份、聚氯乙烯14份、酚醛树脂6份、石蜡3份、聚碳酸酯5份、炭黑4.5份、硅酸铝纤维8份、壳聚糖9份、抗氧剂3份、偶联剂6.5份、竹炭纤维19份、填料11份和植物油7份。植物油采用葵花籽油和椰子油的混合物，填料采用活性碳酸钙。
所述高强度的导电塑料材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将酚醛树脂、石蜡、炭黑、硅酸铝纤维、壳聚糖和竹炭纤维放在球磨机中并且加入球磨珠，在52摄氏度下球磨4小时并且过240目筛子，得到第一混合物；
步骤二，再将第一混合物、聚苯乙烯和聚氯乙烯加入双螺杆挤出机，在螺杆转速150rpm，温度165摄氏度下熔融挤出造粒；
步骤三，将步骤二所得颗粒与聚碳酸酯、抗氧剂、偶联剂、填料和植物油在90rpm的条件下混合均匀；
步骤四，将步骤三中的物料倒入到双螺杆挤出机中，在172摄氏度下挤出造粒，挤出后经过水槽拉条并且经过冷却，再进行切料切成颗粒即可得到成品。
实施例3
一种高强度的导电塑料材料，由以下原料按照重量份组成：聚苯乙烯63份、聚氯乙烯20份、酚醛树脂8份、石蜡4份、聚碳酸酯7份、炭黑5份、硅酸铝纤维16份、壳聚糖10份、抗氧剂4份、偶联剂9份、竹炭纤维21份、填料13份和植物油12份。硅酸铝纤维的直径为150um，竹炭纤维的直径为50um，竹炭纤维的长度为12mm。植物油采用大豆油和芝麻油的混合物，填料采用硫酸钙和滑石粉的混合物。
所述高强度的导电塑料材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将酚醛树脂、石蜡、炭黑、硅酸铝纤维、壳聚糖和竹炭纤维放在球磨机中并且加入球磨珠，球磨4小时并且过280目筛子，得到第一混合物；
步骤二，再将第一混合物、聚苯乙烯和聚氯乙烯加入双螺杆挤出机，在螺杆转速170rpm，温度170摄氏度下熔融挤出造粒；
步骤三，将步骤二所得颗粒与聚碳酸酯、抗氧剂、偶联剂、填料和植物油在120rpm的条件下混合均匀；
步骤四，将步骤三中的物料倒入到双螺杆挤出机中，在176摄氏度下挤出造粒，挤出后经过水槽拉条并且经过冷却，再进行切料切成颗粒即可得到成品。
实施例4
一种高强度的导电塑料材料，由以下原料按照重量份组成：聚苯乙烯66份、聚氯乙烯23份、酚醛树脂10份、石蜡5份、聚碳酸酯8份、炭黑6份、硅酸铝纤维18份、壳聚糖12份、抗氧剂5份、偶联剂10份、竹炭纤维23份、填料14份和植物油14份。硅酸铝纤维的直径为180um，竹炭纤维的直径为60um，竹炭纤维的长度为20mm。植物油采用葵花籽油、玉米油、大豆油、芝麻油和椰子油的混合物，填料采用活性碳酸钙、硫酸钙和滑石粉的混合物。
所述高强度的导电塑料材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将酚醛树脂、石蜡、炭黑、硅酸铝纤维、壳聚糖和竹炭纤维放在球磨机中并且加入球磨珠，在60摄氏度下球磨4小时并且过280目筛子，得到第一混合物；
步骤二，再将第一混合物、聚苯乙烯和聚氯乙烯加入双螺杆挤出机，在螺杆转速180rpm，温度160摄氏度下熔融挤出造粒；
步骤三，将步骤二所得颗粒与聚碳酸酯、抗氧剂、偶联剂、填料和植物油在140rpm的条件下混合均匀；
步骤四，将步骤三中的物料倒入到双螺杆挤出机中，在180摄氏度下挤出造粒，挤出后经过水槽拉条并且经过冷却，再进行切料切成颗粒即可得到成品。
对比例
除不含有植物油，对比例1的其余组分和制备方法均与实施例2相同。
将实施例1-4的产品、对比例1的产品和现有产品进行材料性能测试，测试结果见表1。
表1
横向拉伸强度(MPa) 纵向拉伸强度(MPa) 体积电阻率(Ω·cm)
实施例1 63.4 65.3 0.15
实施例2 61.8 67.2 0.21
实施例3 65.7 63.5 0.17
实施例4 58.3 66.7 0.11
对比例1 42.1 42.8 0.67
现有产品 49.2 51.7 0.46
从表1中可以看出，实施例1-4的产品的体积电阻率在0.22Ω·cm以下并且低于对比例1的产品和现有产品，实施例1-4产品的横向拉伸强度和纵向拉伸强度均大于58MPa并且高于对比例1的产品和现有产品，使用效果好。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种高强度的导电塑料材料，其特征在于，由以下原料按照重量份组成：聚苯乙烯50-68份、聚氯乙烯10-24份、酚醛树脂4-10份、石蜡1.5-5份、聚碳酸酯3-8份、炭黑3-6份、硅酸铝纤维5-18份、壳聚糖6-12份、抗氧剂2-5份、偶联剂4-10份、竹炭纤维15-24份、填料8-15份和植物油5-14份。
2.根据权利要求1所述的高强度的导电塑料材料，其特征在于，所述硅酸铝纤维的直径为80-240um，竹炭纤维的直径为30-75um，竹炭纤维的长度为5-24mm。
3.根据权利要求1或2所述的高强度的导电塑料材料，其特征在于，所述植物油采用葵花籽油、玉米油、大豆油、芝麻油和椰子油中的一种或者几种的混合物，填料采用活性碳酸钙、硫酸钙和滑石粉的一种或者几种的混合物。
4.一种如权利要求1-3任一所述的高强度的导电塑料材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，将酚醛树脂、石蜡、炭黑、硅酸铝纤维、壳聚糖和竹炭纤维放在球磨机中并且加入球磨珠，球磨2.5-5小时并且过200-300目筛子，得到第一混合物；
步骤二，再将第一混合物、聚苯乙烯和聚氯乙烯加入双螺杆挤出机，在螺杆转速120-180rpm，温度150-180摄氏度下熔融挤出造粒；
步骤三，将步骤二所得颗粒与聚碳酸酯、抗氧剂、偶联剂、填料和植物油在60-150rpm的条件下混合均匀；
步骤四，将步骤三中的物料倒入到双螺杆挤出机中，在165-180摄氏度下挤出造粒，挤出后经过水槽拉条并且经过冷却，再进行切料切成颗粒即可得到成品。
5.根据权利要求4所述的高强度的导电塑料材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一的球磨温度为40-65摄氏度。
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