CN107674420A - 一种表面电阻率为1e6‑1e9的高温导电工程塑料及其制备方法 - Google Patents

一种表面电阻率为1e6‑1e9的高温导电工程塑料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种表面电阻率为1E6‑1E9的高温导电工程塑料，由以下重量份数的组分制备而成：基体树脂60～80份，特殊碳纤维20～30份，玻璃纤维0～20份；所述特殊碳纤维为由煤焦油沥青制成的具有卷曲结构的碳纤维，其碳含量为95～99％，氢含量为0.2～0.5％，氮含量为0.3～0.7％，长度为0.1～0.5mm。本发明还提供了该高温导电工程塑料的制备方法。本发明所提供的高温导电工程塑料的导电性能比较稳定，而且使用温度较高。

Description

一种表面电阻率为1E6-1E9的高温导电工程塑料及其制备 方法
技术领域
本发明涉及一种表面电阻率为1E6-1E9的高温导电工程塑料以及制备方法。
背景技术
高温工程塑料是指长期工作温度在150度以上的特种工程塑料，如PPS,PEEK,PFA,LCP,PPA,TPEI,PES,PEI等。这些材料由于加工温度和使用温度均较高，因此目前通常使用碳和金属材料(包括导电碳黑，碳纤维，金属纤维或粉末)来改善导电性能，从而达到静电耗散或导电的目的。
但在电子及半导体应用中，这类导电材料由于表面电阻率太低(小于1E6)，电导率太高而存在较高的电子击穿风险，客户希望有一种高温材料的表面电阻率能稳定在1E6～1E9之间，这样既可以满足静电耗散的需求，又可以保持较高的电阻率以避免外界静电引起的电子击穿、损伤电子产品或半导体产品，在这种情况下，金属纤维、粉末以及传统的导电碳黑、碳纤维由于导电性太好已经无法满足客户的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种表面电阻率为1E6-1E9的高温导电工程塑料，其导电性能比较稳定，而且使用温度较高。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种表面电阻率为1E6-1E9的高温导电工程塑料，由以下重量份数的组分制备而成：基体树脂60～80份，特殊碳纤维20～30份，玻璃纤维0～20份；
所述特殊碳纤维为由煤焦油沥青制成的具有卷曲结构的碳纤维，其碳含量为95～99％，氢含量为0.2～0.5％，氮含量为0.3～0.7％，长度为0.1～0.5mm。
优选地，本发明所述基体树脂为PPS、PEEK或PEI。
本发明要解决的另一技术问题是提供上述表面电阻率为1E6-1E9的高温导电工程塑料的制备方法。
为解决上述技术问题，技术方案是：
一种表面电阻率为1E6-1E9的高温导电工程塑料的制备方法，包括以下步骤：
按照重量份数称取各组分，加入混料机中混合均匀得到混合料，将混合料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出后冷却，切粒后得到表面电阻率为1E6-1E9的高温导电工程塑料。
优选地，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为250～350转/分。
优选地，所述双螺杆挤出机熔融挤出的温度为220～330℃。
1E6-1E9的表面电阻率范围是很多电子及半导体行业的要求，规定了严格的上限1E9以及严格的下限1E6，超出上限或下限都不能符合客户的要求。本发明可以达到1E6-1E9的表面电阻率与所使用纤维的形状尺寸及导电特性有关，本发明使用的特殊碳纤维的结构属于卷曲结构，纤维长度为0.1～0.5mm，而普通碳纤维的长度在3～6mm，这种结构及长度上的差异导致在制备导电工程塑料时，要形成导电通道必须有更多的纤维参与，即这样的导电通道会很长，而且接触点也会很多，且每个接触点都有电阻，因而每个通道的电阻率比较高，另一方面本发明通过特殊碳纤维的添加量来调节通道的数量，随着通道的数量的增加，最终材料的表面电阻率会降低，因此本发明添加合适用量的特殊碳纤维获得了表面电阻率为1E6-1E9的导电材料，而使用普通碳纤维的工程塑料的电阻率则普遍低于1E6。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)本发明的导电性能稳定，表面电阻率介于1E6-1E9之间；
2)本发明的使用温度高，HDT/1.82MPa高达150度以上。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
表面电阻率为1E6-1E9的高温导电工程塑料，由以下重量份数的组分制备而成：PPS 70份，特殊碳纤维30份，玻璃纤维0份；所述特殊碳纤维为由煤焦油沥青制成的具有卷曲结构的碳纤维，其碳含量为95～99％，氢含量为0.2～0.5％，氮含量为0.3～0.7％，长度为0.1～0.5mm。
该高温导电工程塑料的制备方法包括以下步骤：
按照重量份数称取各组分，加入混料机中混合均匀得到混合料，将混合料加入螺杆转速为250～350转/分的双螺杆挤出机中，220～330℃下熔融挤出后冷却，切粒后得到表面电阻率为1E6-1E9的高温导电工程塑料。
实施例2
表面电阻率为1E6-1E9的高温导电工程塑料，由以下重量份数的组分制备而成：PPS 60份，特殊碳纤维20份，玻璃纤维20份；所述特殊碳纤维为由煤焦油沥青制成的具有卷曲结构的碳纤维，其碳含量为95～99％，氢含量为0.2～0.5％，氮含量为0.3～0.7％，长度为0.1～0.5mm。
该高温导电工程塑料的制备方法与实施例1一样。
实施例3
表面电阻率为1E6-1E9的高温导电工程塑料，由以下重量份数的组分制备而成：PPS 80份，特殊碳纤维20份，玻璃纤维0份；所述特殊碳纤维为由煤焦油沥青制成的具有卷曲结构的碳纤维，其碳含量为95～99％，氢含量为0.2～0.5％，氮含量为0.3～0.7％，长度为0.1～0.5mm。
该高温导电工程塑料的制备方法与实施例1一样。
实施例4
表面电阻率为1E6-1E9的高温导电工程塑料，由以下重量份数的组分制备而成：PPS 65份，特殊碳纤维25份，玻璃纤维10份；所述特殊碳纤维为由煤焦油沥青制成的具有卷曲结构的碳纤维，其碳含量为95～99％，氢含量为0.2～0.5％，氮含量为0.3～0.7％，长度为0.1～0.5mm。
该高温导电工程塑料的制备方法与实施例1所不同的是：步骤B1中，熔融挤出的温度为230～250℃。
实施例5
表面电阻率为1E6-1E9的高温导电工程塑料，由以下重量份数的组分制备而成：PEEK 70份，特殊碳纤维30份，玻璃纤维0份；所述特殊碳纤维为由煤焦油沥青制成的具有卷曲结构的碳纤维，其碳含量为95～99％，氢含量为0.2～0.5％，氮含量为0.3～0.7％，长度为0.1～0.5mm。
该高温导电工程塑料的制备方法与实施例1一样。
实施例6
表面电阻率为1E6-1E9的高温导电工程塑料，由以下重量份数的组分制备而成：PEEK 60份，特殊碳纤维20份，玻璃纤维20份；所述特殊碳纤维为由煤焦油沥青制成的具有卷曲结构的碳纤维，其碳含量为95～99％，氢含量为0.2～0.5％，氮含量为0.3～0.7％，长度为0.1～0.5mm。
该高温导电工程塑料的制备方法与实施例1一样。
实施例7
表面电阻率为1E6-1E9的高温导电工程塑料，由以下重量份数的组分制备而成：PEEK 80份，特殊碳纤维20份，玻璃纤维0份；所述特殊碳纤维为由煤焦油沥青制成的具有卷曲结构的碳纤维，其碳含量为95～99％，氢含量为0.2～0.5％，氮含量为0.3～0.7％，长度为0.1～0.5mm。
该高温导电工程塑料的制备方法与实施例1一样。
实施例8
表面电阻率为1E6-1E9的高温导电工程塑料，由以下重量份数的组分制备而成：PEEK 65份，特殊碳纤维25份，玻璃纤维10份；所述特殊碳纤维为由煤焦油沥青制成的具有卷曲结构的碳纤维，其碳含量为95～99％，氢含量为0.2～0.5％，氮含量为0.3～0.7％，长度为0.1～0.5mm。
该高温导电工程塑料的制备方法与实施例1一样。
实施例9
表面电阻率为1E6-1E9的高温导电工程塑料，由以下重量份数的组分制备而成：PEI 80份，特殊碳纤维20份，玻璃纤维0份；所述特殊碳纤维为由煤焦油沥青制成的具有卷曲结构的碳纤维，其碳含量为95～99％，氢含量为0.2～0.5％，氮含量为0.3～0.7％，长度为0.1～0.5mm。
该高温导电工程塑料的制备方法与实施例1一样。
实施例10
表面电阻率为1E6-1E9的高温导电工程塑料，由以下重量份数的组分制备而成：PEI 60份，特殊碳纤维30份，玻璃纤维10份；所述特殊碳纤维为由煤焦油沥青制成的具有卷曲结构的碳纤维，其碳含量为95～99％，氢含量为0.2～0.5％，氮含量为0.3～0.7％，长度为0.1～0.5mm。
该高温导电工程塑料的制备方法与实施例1一样。
实施例11
表面电阻率为1E6-1E9的高温导电工程塑料，由以下重量份数的组分制备而成：PEI 70份，特殊碳纤维25份，玻璃纤维5份；所述特殊碳纤维为由煤焦油沥青制成的具有卷曲结构的碳纤维，其碳含量为95～99％，氢含量为0.2～0.5％，氮含量为0.3～0.7％，长度为0.1～0.5mm。
该高温导电工程塑料的制备方法与实施例1一样。
实施例12
表面电阻率为1E6-1E9的高温导电工程塑料，由以下重量份数的组分制备而成：PEI 60份，特殊碳纤维20份，玻璃纤维20份；所述特殊碳纤维为由煤焦油沥青制成的具有卷曲结构的碳纤维，其碳含量为95～99％，氢含量为0.2～0.5％，氮含量为0.3～0.7％，长度为0.1～0.5mm。
该高温导电工程塑料的制备方法与实施例1一样。
经测试，以上实施例的性能如表1所示，其中，表面电阻率测试参照ASTM D257，拉伸强度测试参照ASTM D638，弯曲模量测试参照ASTM D790，缺口冲击强度测试参照ASTMD256，HDT/1.82MPa测试参照ASTM D648：
表1
由表1可以看出，实施例1-12的拉伸强度、弯曲模量、缺口冲击强度均较高，表明本发明的机械性能较好；实施例1-12的表面电阻率基本处于1E6-1E9之间，表明使用特殊碳纤维的本发明的表面电阻率基本能稳定于1E6-1E9的范围；实施例1-12的热变形温度均大于150度，表明本发明可以满足高温环境下的使用要求。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理以及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种表面电阻率为1E6-1E9的高温导电工程塑料，其特征在于：由以下重量份数的组分制备而成：基体树脂60～80份，特殊碳纤维20～30份，玻璃纤维0～20份；
所述特殊碳纤维为由煤焦油沥青制成的具有卷曲结构的碳纤维，其碳含量为95～99％，氢含量为0.2～0.5％，氮含量为0.3～0.7％，长度为0.1～0.5mm。
2.根据权利要求1所述的一种表面电阻率为1E6-1E9的高温导电工程塑料，其特征在于：所述基体树脂为PPS、PEEK或PEI。
3.根据权利要求1或2所述的一种表面电阻率为1E6-1E9的高温导电工程塑料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
按照重量份数称取各组分，加入混料机中混合均匀得到混合料，将混合料加入双螺杆挤出机中，熔融挤出后冷却，切粒后得到表面电阻率为1E6-1E9的高温导电工程塑料。
4.根据权利要求3所述的一种表面电阻率为1E6-1E9的高温导电工程塑料的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的螺杆转速为250～350转/分。
5.根据权利要求4所述的一种表面电阻率为1E6-1E9的高温导电工程塑料的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机熔融挤出的温度为220～330℃。
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