CN107580723A - 导电复合制剂和至少部分地由导电复合制剂形成的制品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了导电复合制剂和至少部分地由导电复合制剂形成的制品。所述导电复合制剂包含聚合物基体和与所述聚合物基体共混的着色剂。所述导电复合制剂和制品分别具有在0.0005ohm·cm和0.2ohm·cm之间的复合电阻率。

Description

导电复合制剂和至少部分地由导电复合制剂形成的制品

发明领域

本发明涉及导电复合制剂和至少部分地由导电复合制剂形成的制品。更具体地，本发明涉及具有着色剂的这种制剂和制品。

发明背景

通常，聚合物导电复合材料可以由聚合物基体、一种或多种导电填料和功能性添加剂组成。铜粉由于多种原因能够代替银用于这种复合材料以实现高导电性。

铜的使用为这种复合材料和由这种复合材料制造的产品赋予棕色。棕色具有难以遮蔽和不可能用于获得特定颜色的缺点。另外，棕色可能是审美学上令人不满的，这取决于目标应用。

来自无机材料的颜料是已知的。然而，额外无机材料的使用在并入到聚合物导电复合材料时可能造成减弱的力学和/或电学性能。另外，这种颜料不能克服棕色色调赋予的主要着色影响。

与现有技术相比表现出一种或多种改善的导电复合制剂和至少部分地由导电复合制剂形成的制品在本领域中会是需要的。

发明简述

在一个实施方案中，导电复合制剂包含聚合物基体和与所述聚合物基体共混的着色剂。所述导电复合制剂具有在0.0005ohm·cm和0.2ohm·cm之间的复合电阻率。

在另一实施方案中，导电复合制剂包含聚合物基体，与所述聚合物基体共混的着色剂，与所述聚合物基体共混的白色颜料，和与所述聚合物基体共混的含铜材料和含锡材料。所述着色剂吸收选自由以下范围组成的组中的波长之外的光：在400nm和450nm之间，在450nm和490nm之间，在490nm和560nm之间，在560nm和590nm之间，在590nm和635nm之间，和在620nm和740nm之间。与所述聚合物基体共混的白色颜料的体积浓度在0.5％和5％之间。与所述聚合物基体共混的含铜材料和含锡材料的体积浓度在20％和40％之间。

在另一实施方案中，至少部分地由导电复合制剂形成的制品包含聚合物基体和与所述聚合物基体共混的着色剂。所述导电复合制剂具有在0.0005ohm·cm和0.2ohm·cm之间的复合电阻率。

本发明的其他特征和优点根据以下更详细的描述将是明显的，下面通过举例，更详细地说明本发明的原理。

发明详述

提供了导电复合制剂和至少部分地由导电复合制剂形成的制品。例如，与不包括本文中所公开的特征中的一个或多个的概念相比，本公开的实施方案允许产品和复合制剂的着色不可预先完成，允许电阻率和/或接触电阻保持或降低，允许其他合适优点和差异，或者允许其组合。

根据本公开，导电复合制剂包含聚合物基体和与所述聚合物基体共混的着色剂。所述导电复合制剂具有例如在0.0005ohm.cm和0.2ohm·cm之间或在0.0005ohm·cm和0.008ohm·cm之间的复合电阻率。如本文所使用的，术语“复合电阻率”是指在由制剂形成元件之前确定的可测量值。另外地或备选地，与具有在0.07ohm和0.13ohm之间的接触电阻的不含着色剂的相似导电复合制剂相比，所述导电复合制剂具有例如在0.04ohm和0.09ohm之间的接触电阻，如在0.06ohm和0.08ohm之间、在0.04ohm和0.06ohm之间、或者它们中的任何合适组合、子组合、范围或子范围。

聚合物基体是能够通过共混着色剂而调整或控制颜色的任何合适的聚合物材料。合适的聚合物材料包括但不限于非导电基体，如聚偏氟乙烯、六氟丙烯/聚偏氟乙烯共聚物、四氟乙烯/六氟丙烯/聚偏氟乙烯三元共聚物、氟化乙烯丙烯、乙烯四氟乙烯或其组合。其他合适的非导电基体包括但不限于聚酰胺、聚烯烃、聚四氟乙烯、氯丁橡胶、液晶聚合物、聚对苯二甲酸丁二酯或其组合。在一个实施方案中，聚合物基体具有在特定范围内的结晶度，例如，在15％和65％之间、在15％和35％之间、在15％和20％之间、在18％和19％之间、在30％和35％之间、在32％和34％之间、或者它们中的任何合适组合、子组合、范围或子范围。

所述导电复合制剂是可加工的，由此能够至少部分地形成或能够至少部分地限定制品，如热可回收或非热可回收产品。合适的热可回收产品包括但不限于复合材料防护物、管、套筒、端盖、带、电磁干扰屏蔽物、外壳、另外的合适的热可回收产品或其组合。如本文所述使用的，术语“防护物”意指独立结构或独立结构的一部分。不意图涵盖涂层或位于另一结构上的这种层。合适的非热可回收产品包括但不限于天线、电磁干扰屏蔽物、外壳或其组合。这种产品能够通过例如注塑、挤出、共挤出、串联挤出、加法工艺(additiveprocesses)、染料铸造或其组合来生产。通常，合适的产品(所述合适的产品能够具有超过本文具体公开的复合电阻率值的复合电阻率值)包括但不限于复合材料防护物、管、套筒、端盖、带、电磁干扰屏蔽物、外壳、天线、软管、帘幕、垫、垫片、工具手柄、包装托盘、光掩模运输和储存箱、鞋和服装(例如，用于洁净室操作)、电子组装包装、电子处理部件、电子元件、用于集成带路包装的带和卷、或其组合。

根据期望应用，通过选择着色剂和所述着色剂的浓度调整导电复合制剂用于特定的着色或其他美学目的。例如，根据本公开的实施方案，着色剂吸收在620nm-740nm之间的波长(由此为红色)之外的光，吸收在560nm-590nm之间的波长(由此为黄色)之外的光，吸收在490nm-560nm之间的波长(由此为绿色)之外的光，吸收在450nm-490nm之间的波长(由此为蓝色)之外的光，吸收在590nm-635nm之间的波长(由此为橙色)之外的光，吸收在400nm-450nm之间的波长(由此为紫色)之外的光，吸收任何其他合适的选定波长范围之外的光，或其组合。

适合用于为红色的着色剂的颜料包括但不限于硒化镉、无水氧化铁、四氧化铅、硫化汞、DPP红、硫靛红、萘酚红、能够与聚合物基体共混的其他合适材料、或其组合。

适合用于为黄色的着色剂的颜料包括但不限于硫化砷、硫化镉、铬酸铅、氮化钴钾、一水合氧化铁、硫化锡、重氮黄、联苯胺黄、异吲哚酮黄、能够与聚合物基体共混的其他合适材料、或其组合。

适合用于为绿色的着色剂的颜料包括但不限于氧化铬、水合氧化铬、乙酸亚砷酸铜、亚砷酸铜、酞菁绿、能够与聚合物基体共混的其他合适材料、或其组合。

适合用于为蓝色的着色剂的颜料包括但不限于含硫硅酸钠、锡酸钴(II)、硅酸铜钙、硅酸铜钡、六氰合铁酸铁、酞菁蓝、能够与聚合物基体共混的其他合适材料、或其组合。

适合用于为橙色的着色剂的颜料包括但不限于硫硒化镉、铬酸铅(II)和氧化铅(II)的混合物、偶氮橙、DPP橙、能够与聚合物基体共混的其他合适材料、或其组合。

适合用于为紫色的着色剂的颜料包括但不限于含硫的钠和铝的硅酸盐、硅酸铜钡、正磷酸钴、焦磷酸铵锰、喹吖啶酮紫、苝紫、能够与聚合物基体共混的其他合适材料、或其组合。

另外地或备选地，在一个实施方案中，通过包含白色颜料调整导电复合制剂用于特定着色或其他美学目的，所述白色颜料例如是氧化锌、二氧化钛、硝酸氧铋、碱式碳酸铅、硫酸钡、三氧化二锑、能够与聚合物基体共混的其他合适材料、或其组合。

在一个实施方案中，通过包含黑色颜料调整导电复合制剂用于特定着色或其他美学目的，所述黑色颜料例如是炭黑、苯胺黑、能够与聚合物基体共混的其他合适材料、或其组合。

在一个实施方案中，导电复合制剂包含导电颗粒，如包含含铜材料和含锡材料，如合金、单质金属、类金属和/或不纯合金的颗粒。导电颗粒在聚合物基体内共混。通常，合适的导电颗粒是或者包括含铜材料颗粒、含锡材料颗粒、镍颗粒、铝颗粒、碳颗粒、炭黑、碳纳米管、石墨烯、银涂覆的颗粒、镍涂覆的颗粒、能够与聚合物基体共混的其他合适导电颗粒、或其组合。导电颗粒的合适形态包括但不限于树枝状物、片状物和球状物。在一个实施方案中，导电颗粒是或者包括含铜材料片状物和树枝状物，例如相对体积浓度在40％至70％之间(例如60％)的较高长径比颗粒，如平均尺寸在20微米和30微米之间的含铜材料树枝状物，和较低长径比在30％和50％(例如40％)之间的颗粒，如平均尺寸在5微米和20微米之间的含锡材料球状物。

在一个实施方案中，导电颗粒在聚合物基体内的浓度高于渗滤阈值，由于半晶质聚合物包括更高效的在聚合物微晶周围的填料网络形成，所以半晶质聚合物的渗滤阈值比无定型聚合物低。另外地或备选地，在一个实施方案中，导电颗粒在聚合物基体内的浓度低于再结晶极限阈值。如本文所使用的，短语“再结晶极限阈值”是指导电颗粒在聚合物基体内的一种浓度，在所述浓度，熔体混合后的冷却将不允许晶体在聚合物基体内的实质上的等效再形成。

一种或多种着色剂/颜料为用于所需应用的在聚合物基体内的任何合适浓度。例如，在一个实施方案中，一种或多种着色剂为5％以下的体积浓度，例如，在0.5％和2.5％之间、在4％和6％之间、在0.5％和1.5％之间、在1％和3％之间、在4.5％和5％之间、或者其中的任何合适组合、子组合、范围或子范围。

导电颗粒为用于所需应用的在聚合物基体内的任何合适浓度。在一个实施方案中，导电颗粒为在20％和40％总负载量之间、在20％和35％总负载量之间、在25％和40％总负载量之间、在25％和35％总负载量之间、在28％和32％总负载量之间、在29％和31％总负载量之间、或者其中的任何合适组合、子组合、范围或子范围的体积浓度。在另一实施方案中，导电颗粒的第一种类(例如，铜或含铜颗粒)以在40％和75％之间的相对浓度存在，如在40％和55％之间、在55％和65％之间、在70％和75％之间、或其中的任何合适组合、子组合、范围或子范围。导电颗粒的第二种类(例如，锡或含锡颗粒)以在25％和60％之间的体积浓度存在，如在25％和30％之间、在35％和45％之间、在55％和60％之间、或其中的任何合适组合、子组合、范围或子范围。

导电复合制剂包含任何其他合适的组分。例如，在一个实施方案中，导电复合制剂包含癸二酸酯型增塑剂，例如，以在5％和10％之间(例如，7.5％)的体积浓度。在一个实施方案中，导电复合制剂包含用于以均匀或基本均匀的方式促进填料分散和提高加工性的加工助剂。在一个实施方案中，导电复合制剂包含粘性抑制组分或粘性增加组分。导电复合制剂包含或者不含一种或多种交联剂。

为了实现特定应用所需的特定着色，根据一个实施方案，最初，将导电颗粒一起共混(例如，以体积比在50％和70％之间的含铜树枝状物和/或在30％和50％之间的含锡颗粒)，产生中性灰色。然后将黑和/或白颜料添加至聚合物基体，产生黑色、淡灰色或灰白色。然后添加一种或多种着色剂(例如，其不是白色或黑色的)，尤其是添加至淡灰色或灰白色，从而产生产品的所需颜色。

尽管已经参照一个或多个实施方案描述了本发明，但是本领域技术人员将会理解，在不脱离本发明的范围的情况下可以进行多种改变并且等同物可以替换其要素。另外，在不脱离本发明的本质范围的情况下可以进行许多变化以使特定情形或材料适合于本发明的教导。因此，意图是本发明不限于作为预期用于实施本发明的最佳模式而公开的具体实施方案，而是本发明将会包括落入所附权利要求的范围内的所有实施方案。另外，在详细描述中确定的所有数值都应解释为明确地确定了精确值和近似值两者。

Claims (9)

1.一种导电复合制剂，所述导电复合制剂包含：

聚合物基体；和

与所述聚合物基体共混的着色剂；

其中所述导电复合制剂具有在0.0005ohm·cm和0.2ohm·cm之间的复合电阻率。

2.根据权利要求1所述的导电复合制剂，其中所述着色剂吸收选自由以下范围组成的组中的波长之外的光：在620nm和740nm之间，在560nm和590nm之间，在490nm和560nm之间，和在450nm和490nm之间。

3.根据权利要求1所述的导电复合制剂，所述导电复合制剂包含白色颜料，优选地其中所述白色颜料包括氧化锌、二氧化钛或硝酸氧铋。

4.根据权利要求3所述的导电复合制剂，其中所述白色颜料的体积浓度为5％以下。

5.根据权利要求1所述的导电复合制剂，所述导电复合制剂包含黑色颜料，优选地其中所述黑色颜料包括炭黑或苯胺黑。

6.根据权利要求5所述的导电复合制剂，其中所述黑色颜料的体积浓度为(a)在0.5％和2.5％之间以及(b)在4％和6％之间中的一种。

7.根据权利要求1所述的导电复合制剂，所述导电复合制剂包含具有含铜材料和含锡材料的导电颗粒，所述导电颗粒在所述聚合物基体内共混，优选以下(a)和(b)中的至少一种：(a)所述含铜材料在所述导电颗粒内的体积浓度在40％和75％之间和(b)所述含锡材料在所述导电颗粒内的体积浓度在25％和60％之间。

8.一种导电复合制剂，其包含：

聚合物基体；

与所述聚合物基体共混的着色剂，其中所述着色剂吸收选自由以下范围组成的组中的波长之外的光：在400nm和450nm之间，在450nm和490nm之间，在490nm和560nm之间，在560nm和590nm之间，在590nm和635nm之间，和在620nm和740nm之间；

以在0.5％和5％之间的体积浓度与所述聚合物基体共混的白色颜料；和

以在20％和40％之间的体积浓度与所述聚合物基体共混的含铜材料和含锡材料。

9.一种至少部分地由导电复合制剂形成的制品，所述导电复合制剂包含：

聚合物基体；和

与所述聚合物基体共混的着色剂；

其中所述导电复合制剂具有在0.0005ohm·cm和0.2ohm·cm之间的复合电阻率。