CN107286628A - 一种高强度导电塑料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度导电塑料及其制备方法，涉及导电材料技术领域，该导电塑料包括以下原料：改性聚苯醚树脂、聚碳酸酯、膨胀石墨、碳纤维、导电云母粉、钛酸钾晶须、聚四氟乙烯、甲基硅油、硬脂酸镁、表面活性剂、偶联剂、增塑剂和防老剂。其制备方法是通过对上述原料的混炼和挤出造粒制得的。本发明的导电塑料生产成本低廉，具有抗拉强度高、拉伸率大、电阻率小的特点，使用寿命长，应用领域广泛，适宜推广应用。

Description

一种高强度导电塑料及其制备方法

技术领域

本发明涉及导电材料技术领域，具体涉及一种高强度导电塑料及其制备方法。

背景技术

塑料一直被人们作为绝缘材料使用，因其高绝缘性，在生产与使用中易产生静电，静电可能产生各种危害。随着现代电子工业和信息产业的发展，各种工业自动化设备、微电脑、家用电器及电子产品进入国民经济的各个领域和人们工作生活环境之中。静电消除、电磁屏蔽等技术已经引起人们的关注。人们渴求得到一种既保持塑料固有特点以具有导电性能的高分子材料。

现有技术中导电塑料一般可以分为结构型导电塑料和复合型导电塑料。复合型导电塑料是指经过物理改性后具有导电性的塑料，其具有导电性能稳定及制备方法简单的优点。但是成品导电塑料的抗拉强度低、拉伸率小、电阻率大的问题影响着其应用及发展。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高强度导电塑料及其制备方法，该种导电塑料生产成本低廉，具有抗拉强度高、拉伸率大、电阻率小的特点，使用寿命长，应用领域广泛，适宜推广应用。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：

一种高强度导电塑料，包括以下按重量份计的原料：改性聚苯醚树脂80-100份、聚碳酸酯15-25份、膨胀石墨10-20份、碳纤维5-15份、导电云母粉5-15份、钛酸钾晶须6-10份、聚四氟乙烯3-5份、甲基硅油4-8份、硬脂酸镁2-6份、表面活性剂1-3份、偶联剂1-5份、增塑剂1-3份和防老剂1-5份；

所述改性聚亚苯基砜树脂由以下按重量份计的成分制得：聚亚苯基砜树脂粉末80份、纳米导电氧化锌粉末20份、无水乙醇60份；其制备方法是先将聚亚苯基砜树脂粉末加入到无水乙醇中溶解搅拌1-2h，再加入纳米导电氧化锌粉末，超声处理1-2h形成混合溶液，然后置于85-95℃烘箱中烘干处理40-50min，之后在温度为105-115℃下预固化30-40min，最后置于热压机中固化80-120min，固化温度为130-150℃，固化压力为1.2-1.6MPa，固化结束即得。

进一步地，所述导电塑料包括以下按重量份计的原料：改性聚苯醚树脂90份、聚碳酸酯20份、膨胀石墨15份、碳纤维10份、导电云母粉10份、钛酸钾晶须8份、聚四氟乙烯4份、甲基硅油5份、硬脂酸镁4份、表面活性剂2份、偶联剂3份、增塑剂2份和防老剂3份。

进一步地，所述膨胀石墨为膨胀倍率大于250ml/g的150目可膨胀石墨。

优选地，所述表面活性剂为聚氧乙烯山梨醇酐单月桂酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯或聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯中的一种。

优选地，所述偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷或N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种。

优选地，所述增塑剂为五氯硬脂酸甲酯或氯甲氧基油酸甲酯。

优选地，所述防老剂为防老剂4010NA、防老剂SP或防老剂DCP中的一种。

上述的一种高强度导电塑料的制备方法，按照以下步骤进行：

(1)按所述重量份配比称取原料；

(2)将改性聚苯醚树脂、聚碳酸酯、膨胀石墨、碳纤维、导电云母粉、钛酸钾晶须、聚四氟乙烯、甲基硅油和硬脂酸镁置于混炼机中，在温度为140-160℃的条件下混料处理40-60min，再将剩余原料置于混炼机中，继续混炼处理15-25min，得混料；

(3)将所述混料输送至双螺杆挤出机中，在螺杆转速为100-200rpm、温度为115℃-125℃下热熔挤出、造粒、包装即可。

本发明具有如下的有益效果：本发明的导电塑料通过对生产原料和工艺的改进优化，使制得成品导电塑料力学性能优异，尺寸稳定，拉伸率大，产品抗拉强度、抗撕裂强度、回弹力性能强，不仅如此，本发明的导电塑料电阻率也大大减小，提高了其导电性能；经研发技术人员检测，本发明的导电塑料抗拉强度大于等于23.7MPa，相比现有技术中的导电塑料提高了约80-200％；其拉伸率约为5.5％，相比现有技术中的导电塑料提高了约2-3个百分点；其电阻率小于等于0.035Ω·cm，相比现有技术中的导电塑料减小了约3-5倍；

(1)本发明的导电塑料生产成本低廉，使用寿命长，应用领域广泛，适宜大规模量产及推广应用；

(2)膨胀石墨、碳纤维、导电云母粉具有良好的导电性能，将其作为导电塑料的原料，可显著降低成品的电阻率，提高产品的导电性能；

(3)聚苯醚树脂具有良好的耐高温性，对其进行特定的改性并应用于导电塑料中，可显著提高成品的耐高温性及导电性能；

(4)钛酸钾晶须和导电云母粉具有强度高及理化性能稳定优良的特点，将其作为导电塑料的原料，可显著提高成品的力学强度、耐高温和耐腐蚀性。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

一种高强度导电塑料，称取以下原料待用：改性聚苯醚树脂80kg、聚碳酸酯15kg、膨胀石墨10kg、碳纤维5kg、导电云母粉5kg、钛酸钾晶须6kg、聚四氟乙烯3kg、甲基硅油4kg、硬脂酸镁2kg、表面活性剂1kg、偶联剂1kg、增塑剂1kg和防老剂1kg；

上述的改性聚亚苯基砜树脂由以下成分制得：聚亚苯基砜树脂粉末80kg、纳米导电氧化锌粉末20kg、无水乙醇60kg；其制备方法是先将聚亚苯基砜树脂粉末加入到无水乙醇中溶解搅拌1h，再加入纳米导电氧化锌粉末，超声处理1h形成混合溶液，然后置于85℃烘箱中烘干处理40min，之后在温度为105℃下预固化30min，最后置于热压机中固化80min，固化温度为130℃，固化压力为1.2MPa，固化结束即制得本发明原料所需的改性聚亚苯基砜树脂。

其中，上述的膨胀石墨采用膨胀倍率为280ml/g的150目可膨胀石墨；

另外，上述的表面活性剂采用聚氧乙烯山梨醇酐单月桂酸酯；偶联剂采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；增塑剂采用五氯硬脂酸甲酯；防老剂采用防老剂4010NA。

上述的一种高强度导电塑料的制备方法，按照以下步骤进行：

(1)先将改性聚苯醚树脂、聚碳酸酯、膨胀石墨、碳纤维、导电云母粉、钛酸钾晶须、聚四氟乙烯、甲基硅油和硬脂酸镁置于混炼机中，在温度为140℃的条件下混料处理40min，再将剩余原料置于混炼机中，继续混炼处理15min，得混料；

(2)最后将上述混料输送至双螺杆挤出机中，在螺杆转速为100rpm、温度为115℃℃下热熔挤出、造粒、包装即制得本发明的高强度导电塑料。

实施例2

一种高强度导电塑料，称取以下原料待用：改性聚苯醚树脂90kg、聚碳酸酯20kg、膨胀石墨15kg、碳纤维10kg、导电云母粉10kg、钛酸钾晶须8kg、聚四氟乙烯4kg、甲基硅油5kg、硬脂酸镁4kg、表面活性剂2kg、偶联剂3kg、增塑剂2kg和防老剂3kg；

上述的改性聚亚苯基砜树脂由以下成分制得：聚亚苯基砜树脂粉末80kg、纳米导电氧化锌粉末20kg、无水乙醇60kg；其制备方法是先将聚亚苯基砜树脂粉末加入到无水乙醇中溶解搅拌1.5h，再加入纳米导电氧化锌粉末，超声处理1.5h形成混合溶液，然后置于90℃烘箱中烘干处理40-50min，之后在温度为105-115℃下预固化30-40min，最后置于热压机中固化80-120min，固化温度为130-150℃，固化压力为1.2-1.6MPa，固化结束即制得本发明原料所需的改性聚亚苯基砜树脂。

其中，上述的膨胀石墨采用膨胀倍率为300ml/g的150目可膨胀石墨；

另外，上述的表面活性剂采用聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯；偶联剂采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷；增塑剂采用氯甲氧基油酸甲酯；防老剂采用防老剂SP。

上述的一种高强度导电塑料的制备方法，按照以下步骤进行：

(1)先将改性聚苯醚树脂、聚碳酸酯、膨胀石墨、碳纤维、导电云母粉、钛酸钾晶须、聚四氟乙烯、甲基硅油和硬脂酸镁置于混炼机中，在温度为150℃的条件下混料处理50min，再将剩余原料置于混炼机中，继续混炼处理20min，得混料；

(2)最后将上述混料输送至双螺杆挤出机中，在螺杆转速为150rpm、温度为120℃下热熔挤出、造粒、包装即制得本发明的高强度导电塑料。

实施例3

一种高强度导电塑料，称取以下原料待用：改性聚苯醚树脂100kg、聚碳酸酯25kg、膨胀石墨20kg、碳纤维15kg、导电云母粉15kg、钛酸钾晶须10kg、聚四氟乙烯5kg、甲基硅油8kg、硬脂酸镁6kg、表面活性剂3kg、偶联剂5kg、增塑剂3kg和防老剂5kg；

上述的改性聚亚苯基砜树脂由以下成分制得：聚亚苯基砜树脂粉末80kg、纳米导电氧化锌粉末20kg、无水乙醇60kg；其制备方法是先将聚亚苯基砜树脂粉末加入到无水乙醇中溶解搅拌2h，再加入纳米导电氧化锌粉末，超声处理2h形成混合溶液，然后置于95℃烘箱中烘干处理50min，之后在温度为115℃下预固化40min，最后置于热压机中固化120min，固化温度为150℃，固化压力为1.6MPa，固化结束即制得本发明原料所需的改性聚亚苯基砜树脂。

其中，上述的膨胀石墨采用膨胀倍率为320ml/g的150目可膨胀石墨；

另外，上述的表面活性剂采用聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯；偶联剂采用N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷；增塑剂采用五氯硬脂酸甲酯；防老剂采用防老剂DCP。

上述的一种高强度导电塑料的制备方法，按照以下步骤进行：

(1)先将改性聚苯醚树脂、聚碳酸酯、膨胀石墨、碳纤维、导电云母粉、钛酸钾晶须、聚四氟乙烯、甲基硅油和硬脂酸镁置于混炼机中，在温度为160℃的条件下混料处理60min，再将剩余原料置于混炼机中，继续混炼处理25min，得混料；

(2)最后将上述混料输送至双螺杆挤出机中，在螺杆转速为200rpm、温度为125℃下热熔挤出、造粒、包装即制得本发明的高强度导电塑料。

实施例4

一种高强度导电塑料，称取以下原料待用：改性聚苯醚树脂90kg、聚碳酸酯20kg、膨胀石墨15kg、碳纤维10kg、导电云母粉10kg、钛酸钾晶须8kg、聚四氟乙烯4kg、甲基硅油5kg、硬脂酸镁4kg、表面活性剂2kg、偶联剂3kg、增塑剂2kg和防老剂3kg；

上述的改性聚亚苯基砜树脂由以下成分制得：聚亚苯基砜树脂粉末80kg、纳米导电氧化锌粉末20kg、无水乙醇60kg；其制备方法是先将聚亚苯基砜树脂粉末加入到无水乙醇中溶解搅拌1h，再加入纳米导电氧化锌粉末，超声处理2h形成混合溶液，然后置于85℃烘箱中烘干处理50min，之后在温度为105℃下预固化40min，最后置于热压机中固化80min，固化温度为150℃，固化压力为1.2MPa，固化结束即制得本发明原料所需的改性聚亚苯基砜树脂。

其中，上述的膨胀石墨采用膨胀倍率为280ml/g的150目可膨胀石墨；

另外，上述的表面活性剂采用聚氧乙烯山梨醇酐单月桂酸酯；偶联剂采用N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷；增塑剂采用氯甲氧基油酸甲酯；防老剂采用防老剂4010NA。

上述的一种高强度导电塑料的制备方法，按照以下步骤进行：

(1)先将改性聚苯醚树脂、聚碳酸酯、膨胀石墨、碳纤维、导电云母粉、钛酸钾晶须、聚四氟乙烯、甲基硅油和硬脂酸镁置于混炼机中，在温度为140℃的条件下混料处理60min，再将剩余原料置于混炼机中，继续混炼处理15min，得混料；

(2)最后将上述混料输送至双螺杆挤出机中，在螺杆转速为100rpm、温度为125℃下热熔挤出、造粒、包装即制得本发明的高强度导电塑料。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高强度导电塑料，其特征在于，包括以下按重量份计的原料：改性聚苯醚树脂80-100份、聚碳酸酯15-25份、膨胀石墨10-20份、碳纤维5-15份、导电云母粉5-15份、钛酸钾晶须6-10份、聚四氟乙烯3-5份、甲基硅油4-8份、硬脂酸镁2-6份、表面活性剂1-3份、偶联剂1-5份、增塑剂1-3份和防老剂1-5份；

所述改性聚亚苯基砜树脂由以下按重量份计的成分制得：聚亚苯基砜树脂粉末80份、纳米导电氧化锌粉末20份、无水乙醇60份；其制备方法是先将聚亚苯基砜树脂粉末加入到无水乙醇中溶解搅拌1-2h，再加入纳米导电氧化锌粉末，超声处理1-2h形成混合溶液，然后置于85-95℃烘箱中烘干处理40-50min，之后在温度为105-115℃下预固化30-40min，最后置于热压机中固化80-120min，固化温度为130-150℃，固化压力为1.2-1.6MPa，固化结束即得。

2.根据权利要求1所述的一种高强度导电塑料，其特征在于，包括以下按重量份计的原料：改性聚苯醚树脂90份、聚碳酸酯20份、膨胀石墨15份、碳纤维10份、导电云母粉10份、钛酸钾晶须8份、聚四氟乙烯4份、甲基硅油5份、硬脂酸镁4份、表面活性剂2份、偶联剂3份、增塑剂2份和防老剂3份。

3.根据权利要求1所述的一种高强度导电塑料，其特征在于，所述膨胀石墨为膨胀倍率大于250ml/g的150目可膨胀石墨。

4.根据权利要求1所述的一种高强度导电塑料，其特征在于，所述表面活性剂为聚氧乙烯山梨醇酐单月桂酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯或聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种高强度导电塑料，其特征在于，所述偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷或N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种高强度导电塑料，其特征在于，所述增塑剂为五氯硬脂酸甲酯或氯甲氧基油酸甲酯。

7.根据权利要求1所述的一种高强度导电塑料，其特征在于，所述防老剂为防老剂4010NA、防老剂SP或防老剂DCP中的一种。

8.一种如权利要求1-7任意一项所述的高强度导电塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按所述重量份配比称取原料；

(2)将改性聚苯醚树脂、聚碳酸酯、膨胀石墨、碳纤维、导电云母粉、钛酸钾晶须、聚四氟乙烯、甲基硅油和硬脂酸镁置于混炼机中，在温度为140-160℃的条件下混料处理40-60min，再将剩余原料置于混炼机中，继续混炼处理15-25min，得混料；

(3)将所述混料输送至双螺杆挤出机中，在螺杆转速为100-200rpm、温度为115℃-125℃下热熔挤出、造粒、包装即可。