CN106633690A - 一种低磨耗导电pbt/pet复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低磨耗导电PBT/PET复合材料及其制备方法。本发明采用PBT、PET作为基料，加入处理好的碳纳米管、成核剂、主抗氧剂、辅助抗氧剂、分散剂、填料，经高速搅拌机中混合，再放入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，从而获得一种低磨耗导电PBT/PET复合材料。其中碳纳米管是预先通过一种处理剂进行处理。该复合材料除了具备PBT/PET合金耐高温，机械性能好的特点外，还具有电阻率低，表面光洁，不掉黑粉耐磨耗等优点，可用于SMT上下料架，还可用于防静电周转箱，托盘，也可在煤矿、油船、粉尘及可燃气体等场合用于电器产品外壳及结构件。

Description

一种低磨耗导电PBT/PET复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及碳纳米管导电复合材料技术领域，特别涉及一种低磨耗碳纳米管导电PBT/PET复合材料及其制备方法。

背景技术

SMT上下料架广泛适用于自动上下板机，可用于盛放PCB板，清洁方便，线路板周转便捷、堆放整齐，便于管理。以前SMT上下料架采用BMC作为原料，但不环保。目前市场较广泛采用的SMT上下料架原料有日本松下和旭化成的碳纤维增强ABS，日本NIKKO-RACK的导电炭黑填充的HIPS。但这些材料耐温在110℃以下，在长期使用过程(如震动、湿热环境下)还会产生导电填料剥离和脱落现象。因此，开发新的耐温耐磨耗的导电专用料具有迫切的市场需求。

聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是20世纪70年代发展起来的热塑性聚酯，采用共混方法制备的PBT/PET合金具有强度高、刚性好、耐温、耐湿、耐溶剂和价格低的特点，在汽车和家电等方面得到了广泛应用。

碳纳米管具有良好的导电性能，作为导电填料添加量少，对树脂性能影响较小，表面光泽度好，不会在成品使用过程中出现掉落黑粉的现象，并在使用过程中起到很好的净化作用。

共混法是制备碳纳米管/聚合物基复合材料的最常用的方法。该方法是将碳纳米管直接分散到聚合物基体中。由于碳纳米管易发生团聚，需要进行表面处理。常用的表面改性剂有：硅烷，钛酸酯偶联剂，硬脂酸和高分子表面活性剂等，除此之外，还可采用分散剂和超声波等加以辅助分散。共混法的优点是简单易行，容易实现大规模的工业化生产，无需特殊设备，各组分比例易于控制。缺点是组分不易分散均匀，容易发生团聚。碳纳米管自身的比表面积较大，表面能很高，非常容易团聚，大大限制了它的应用。

CN102532823A公开了一种抗静电PBT材料，包含PBT、玻璃纤维、碳纳米管、抗氧剂、润滑剂、增韧剂，该专利未涉及碳纳米管的表面处理与分散问题。

CN103214799A公开了一种导热抗静电PET/PTT材料，采用单一的碳纳米管作为功能填料，与PET/PTT等直接熔融共混，所得的复合材料同时具有导热和抗静电功能。其碳纳米管是先通过常规的强氧化剂处理，再用偶联剂处理，过程繁琐，并且强酸处理可能损伤碳纳米管的自身结构。CN103183934A公开的抗静电PET工程塑料也是采用了类似方法。

CN102675836A公开了一种导电/抗静电聚酯PET复合材料的制备方法，该专利采用将导电粉末碳纳米管和苯胺与PET粒料进行溶液共混，制得导电/抗静电聚酯PET复合材料，但溶液共混仅适合少量复合材料的制备，不适合规模化生产。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明公开了一种低磨耗导电PBT/PET复合材料及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低磨耗导电PBT/PET复合材料，按重量分数计，其各组分配比如下：

所述处理的碳纳米管是将碳纳米管加入到高速混合机中，首先加入2％的甲基硅油，100℃混合30分钟，然后冷却出料。

主抗氧剂选用四[β-(3，5-二特丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，优选牌号为汽巴精化生产的Irganox 1010；辅抗氧剂选用三(2，4-二叔丁基酚)亚磷酸酯，优选牌号为汽巴精化生产的Irganox 168；分散剂选用铝钛复合物，优选牌号为杭州杰西卡化工生产的HY-133。

一种低磨耗导电PBT/PET复合材料的制备方法，其具有如下步骤：

(1)按重量百分比计，将PBT 50～100％、PET 1～30％，处理好的碳纳米管3.5～5％，硫酸钡0～20％、成核剂0～1％，抗氧剂1010 0.1～1％、抗氧剂168 0.1～1％和分散剂0.1～1％精确称量后，在85～90℃预先干燥；

(2)将上述干燥后的物料加入高速混合机中干混1～4min，然后将混合物料加入双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机熔融挤出后冷却、干燥、切粒即得成品；其中挤出机料筒温度180～230℃，螺杆转速250～350转/分钟。

本发明的低磨耗导电PBT/PET复合材料，相对现有技术具有如下有益效果：

1、本发明中加入的碳纳米管，添加量小，导电效果好，而且由于添加量小，产品表面光洁，磨耗小。同时由于添加量小，对其他性能基本无影响。

2、本发明通过二甲基硅油表面处理碳纳米管，能有效防止碳纳米管的团聚，促进碳纳米管在PBT/PET复合材料中的分散，产品表面电阻低，磨耗小。

3、本发明制备的导电PBT/PET复合材料同时具备PBT/PET合金耐高温，机械性能好的特点，可用于SMT上下料架外，还可用于防静电周转箱，托盘，也可在煤矿、油船、粉尘及可燃气体等场合用于电器产品外壳及结构件。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例一

(1)按PBT 84.6％、PET 5％，处理好的碳纳米管3.5％，硫酸钡6％、成核剂0.2％，抗氧剂1010 0.2％、抗氧剂168 0.2％和分散剂0.3％精确称量后，在85～90℃预先干燥；

(2)将上述干燥后的物料加入高速混合机中干混1～4min，然后将混合物料加入双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机熔融挤出后冷却、干燥、切粒即得成品。挤出机料筒温度200～230℃，螺杆转速300转/分钟。

实施例二

其制备步骤同实施例一，配方为：按PBT 90.6％、PET 5％，处理好的碳纳米管3.5％，成核剂0.2％，抗氧剂1010 0.2％、抗氧剂168 0.2％和分散剂0.3％。

实施例三

其制备步骤同实施例一，配方为：PBT 84.1％、PET 5％，处理好的碳纳米管4％，硫酸钡6％、成核剂0.2％，抗氧剂1010 0.2％、抗氧剂168 0.2％和分散剂0.3％。

对比例一

其制备步骤同实施例一，配方为：PBT 84.6％、PET 5％，未处理的碳纳米管3.5％，硫酸钡6％、成核剂0.2％，抗氧剂1010 0.2％、抗氧剂168 0.2％和分散剂0.3％。

对比例二

其制备步骤同实施例一，配方为：PBT 85.1％、PET 5％，处理好的碳纳米管3％，硫酸钡6％、成核剂0.2％，抗氧剂1010 0.2％、抗氧剂168 0.2％和分散剂0.3％。

对比例三

其制备步骤同实施例一，配方为：PBT 80.1％、PET 5％，导电炭黑8％，硫酸钡6％、成核剂0.2％，抗氧剂1010 0.2％、抗氧剂168 0.2％和分散剂0.3％。

按上述方法将实施例和对比例所得粒子在120℃的烘箱中干燥3～6h，然后将干燥好的粒子在注射成形机上注射制样。注射成型模温控制在35～45℃。

弯曲性能测试按GB/T9341-2008进行，试样尺寸为80×10×4mm，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm；测试设备为承德市金建检测仪器有限公司的XWW-20A型电子万能试验机；

缺口悬臂梁冲击强度按GB/T1843-2008执行，试样尺寸为80×10×4mm，摆锤能量5.5J，测试设备为承德市金建检测仪器有限公司的XC-22D悬臂梁冲击试验机；

无缺口悬臂梁冲击强度按GB/T1843-2008执行，试样尺寸为80×10×4mm，摆锤能量5.5J，测试设备为美承德市金建检测仪器有限公司的XC-22D悬臂梁冲击试验机。取5根样条，测试结果分为断裂和不断裂；

负荷变形温度按测试标准GB/T1634.2-2004执行，测试设备为承德市金建检测仪器有限公司的XRW-300M热变形维卡软化点温度测定仪。测试条件为0.45MPa。

表面电阻率按GB/T1410-2006/IEC60093:1980执行，测试设备为上海远中电子仪器厂的PC27-7H绝缘电阻表。

体积磨损按GB/T3960-1983(1989)执行，测试设备为济南益华摩擦学测试技术有限公司的MMW-1A的立式万能摩擦磨损试验机。实施例一到三和对比例一到三的配方及性能比较见表1。

表1实施例一到三和对比例一到三的配方及性能比较

由表1可知，实例一、实例二、实例三列举的低磨耗导电PBT/PET复合材料表面电阻率低，体积磨损小、可用于生产电子行业的电路板装卸用上下料架，使用中不产生静电，同时无脱落，而且热变形温度高，是理想的材料。

对比例一由于使用了未处理的碳纳米管，生产中易产生粉尘，而且跟用二甲基硅油处理的碳纳米管相比，体积磨耗变大，表面电阻大幅度提高，表面电阻率达不到10⁵Ω以下的行业要求。

对比例二添加的处理过的碳纳米管含量低，达不到导电PBT/PET复合材料的表面电阻率要求。

对比例三添加超导电炭黑，一般添加量要达到8％以上，且其体积磨损较大，使用中会出现碳粉脱落现象。

本专利制备的导电PBT/PET复合材料除了具备PBT/PET合金耐高温、机械性能好的特点外，还具有电阻率低，表面光洁，不掉黑粉耐磨耗等优点，可用于SMT上下料架外，还可用于防静电周转箱，托盘，也可在煤矿、油船、粉尘及可燃气体等场合用于电器产品外壳及结构件。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域的人显然可以容易地对这些实施例作各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这果的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种低磨耗导电PBT/PET复合材料，其特征在于，按重量分数计，其各组分配比如下：

其中，所述处理好的碳纳米管是将碳纳米管加入到高速混合机中，首先加入2％的甲基硅油，100℃混合30分钟，然后冷却出料。

2.根据权利要求1所述的低磨耗导电PBT/PET复合材料，其特征是：所述主抗氧剂为四[β-(3，5-二特丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；所述辅抗氧剂为三(2，4-二叔丁基酚)亚磷酸酯；所述分散剂为铝钛复合物。

3.根据权利要求1所述的低磨耗导电PBT/PET复合材料的制备方法具有如下步骤：

(1)按重量百分比计，将PBT 50～100％、PET 1～30％、处理好的碳纳米管3.5～5％，硫酸钡0～20％、成核剂0～1％，抗氧剂1010 0.1～1％、抗氧剂168 0.1～1％和分散剂0.1～1％精确称量后，在85～90℃预先干燥；

(2)将上述干燥后的物料加入高速混合机中干混1～4min，然后将混合物料加入双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机熔融挤出后冷却、干燥、切粒即得成品；其中挤出机料筒温度180～230℃，螺杆转速250～350转/分钟。