CN108766622A - 一种导电bmc团状模塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种导电BMC团状模塑料及其制备方法。导电BMC团状模塑料，以重量份计，包括300份树脂、90～110份低收缩剂、3～6份导电石墨烯、120～160份碳纤维、30～40份导电炭黑、420～460份导电石墨、20～40份助剂；碳纤维为束状短切碳纤维或/和絮状碳纤维；树脂由不饱和树脂和酚醛环氧乙烯基树脂按质量比1.5～2:1组成。本发明还公开其制备方法。本发明在使用导电填料的同时，通过使用导电石墨烯对UP树脂进行改性，且使用具有导电性能的碳纤维，制备出具有优异导电性能的BMC团状模塑料。

Description

一种导电BMC团状模塑料及其制备方法
技术领域
本发明属于化工合成技术领域，尤其涉及一种导电BMC团状模塑料及其制备方法。
背景技术
BMC材料Bulk molding compounds的缩写，即团状模塑料。国内常称作不饱和聚酯团状模塑料。其主要原料由GF(短切玻璃纤维)、UP(不饱和树脂)、MD(填料)以及各种添加剂经充分混合而成的料团状预浸料。传统的BMC团状模塑料具有优良的电气性能，机械性能，耐热性，耐化学腐蚀性，又适应各种成型工艺，即可满足各种产品对性能的要求，因此越来越受到广大用户的喜爱。但普通UP树脂是绝缘的，导致BMC材料具有优异的绝缘性能，而导电性能极差(绝缘电阻为1*1013Ω)，大大限制了BMC的应用，利用其良好的机械性能、加工性能，耐大气腐蚀，化学稳定性高，同时相对而言是易制备和可重复利用的材料，可以在新能源汽车、卫浴、建筑等领域实现高度的智能化，在航天、航空等国防科技中，制造高温导线、高温电机的高温导电体等，因此提高BMC材料的导电性能已成为目前复合材料领域研究的热点问题之一。
传统BMC增加导电性能途径有：用导电填料或对树脂进行导电改性。因为传统填料，玻璃纤维以及各种添加剂都是绝缘的，所以该途径对BMC的导电性能有一定的效果，但是没有显著的提高。
发明内容
发明目的：本发明是为了解决BMC团状模塑料导电性差的问题。
技术方案：一种导电BMC团状模塑料，以重量份计，包括：
其中，碳纤维为束状短切碳纤维或/和絮状碳纤维；树脂由不饱和树脂和酚醛环氧乙烯基树脂按质量比1.5～2:1组成。
为了改善传统BMC团状模塑料的导电性能，特别是降低团状模材料的电阻，提高导电性。本发明在使用导电填料的同时，通过使用导电石墨烯对UP树脂进行改性，且使用具有导电性能的碳纤维，制备出具有优异导电性能的BMC团状模塑料。
进一步优选的，以重量份计，导电BMC团状模塑料包括：
所述的不饱和树脂为间苯新戊二醇型聚酯树脂，一种可选择的牌号为AROPOLTM MR14029。
所述的助剂为分散剂和固化剂，其中分散剂的重量份数为30～35份，进一步为30份，固化剂的重量份数为5～6份，进一步为5份。
所述碳纤维不带浸润剂。
所述的分散剂为BYK-9010，所述的固化剂为TBPO。
所述的低收缩剂为金陵力联思树脂有限公司生产的PALAPREGTM H 860-01树脂。
本发明还提供了所述导电BMC团状模塑料的制备方法，包括：将树脂及低收缩剂在25-35℃下搅拌均匀，得混合液A；向混合液A中加入导电石墨烯，在25-35℃下搅拌均匀，得混合液B；向混合液B中加入助剂，在25-35℃下搅拌均匀，得混合液C；向混合液C中加入导电炭黑和导电石墨，在25-35℃下搅拌均匀，得混合液D；将混合液D倒入碳纤维中，在25-35℃下捏合10分钟，得导电BMC团状模塑料。
所述混合液D的粘度为30000-800000cps，且温度不宜超过40℃。
所述捏合为将碳纤维倒入Σ形桨叶捏合机，然后加入混合液D，通过捏合达到混合均匀的目的。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明中的导电石墨烯在树脂中均匀分散后，可以使树脂从绝缘体转为导体，导电填料(石墨和导电炭黑)和碳纤维都有着导电性能，且碳纤维能够增强材料的机械性能，三者有机的结合可以使绝缘材料导电。本发明的BMC团状模材料电阻能降到10Ω，产品机械性能优异，且具有密度低比重轻等特点。
本发明制备的导电BMC团状模材料生产工艺步骤简单，生产过程中温度控制适宜，不需提供额外能量，节能环保。
具体实施方式
下面对本发明做进一步阐释。
原料来源
1、不饱和树脂购自亚仕兰(Ashland)(中国)投资有限公司生产的AROPOLTMMR14029树脂；
2、酚醛环氧乙烯基树脂为购自雷可德(Reichhold)高分子(天津)有限公司生产的CORROLITETM IMPACT 31376-10树脂；
3、低收缩剂为金陵力联思树脂有限公司生产的PALAPREGTM H 860-01树脂；
4、超微导电细粒为购自青岛索信进出口有限公司的导电石墨烯SE1231；
5、分散剂购自BYK公司的BYK-9010，固化剂购自ARKEMA公司的TBPO；
6、导电填料购自卡博特公司的导电碳黑Printex XE2B和上海一帆石墨有限公司的导电石墨F-3；
7、碳纤维为购自上海佳桥国际贸易有限公司的束状短切碳纤维ACECA-6HT2和恒天创业投资有限公司的絮状碳纤维A-42 12K。
实施例1
将200g不饱和树脂AROPOLTM MR 14029、100g酚醛环氧乙烯基树脂CORROLITETMIMPACT 31376-10及100g低收缩剂PALAPREGTM H 860-01在25-35℃下用高速搅拌机搅拌3-5分钟，混合完全后，得到混合液A；向混合液A中加入4g超微导电细粒SE1231，在25-35℃下搅拌10分钟后，得到均匀混合液B；向混合液B中加入30g BYK-9010和5g TBPO，在25-35℃下搅拌3-5分钟后，得到均匀混合液C；向混合液C中加入420g导电石墨F-3和30g导电碳黑Printex XE2B，在25-35℃下搅拌5-10分钟后，得到均匀混合液D，该溶液粘度为30000-800000cps；将160g絮状碳纤维A-42 12K倒入Σ形桨叶捏合机中，把混合液D缓慢倒入碳纤维中，在25-35℃下捏合10分钟，出料包装即可得到导电BMC团状模塑料。
实施例2
将200g不饱和树脂AROPOLTM MR 14029、100g酚醛环氧乙烯基树脂CORROLITETMIMPACT 31376-10及100g低收缩剂PALAPREGTM H 860-01在25-35℃下用高速搅拌机搅拌3-5分钟，混合完全后，得到混合液A；向混合液A中加入4g超微导电细粒SE1231，在25-35℃下搅拌10分钟后，得到均匀混合液B；向混合液B中加入30g BYK-9010和5g TBPO，在25-35℃下搅拌3-5分钟后，得到均匀混合液C；向混合液C中加入420g导电石墨F-3和30g导电碳黑Printex XE2B，在25-35℃下搅拌5-10分钟后，得到均匀混合液D，该溶液粘度为30000-800000cps；将160g束状短切碳纤维ACECA-6HT2倒入Σ形桨叶捏合机中，将混合液D缓慢倒入碳纤维中，在25-35℃下捏合10分钟，出料包装即可得到导电BMC团状模塑料。
实施例3
将200g不饱和树脂AROPOLTM MR 14029、100g酚醛环氧乙烯基树脂CORROLITETMIMPACT 31376-10及100g低收缩剂PALAPREGTM H 860-01在25-35℃下用高速搅拌机搅拌3-5分钟，混合完全后，得到混合液A；向混合液A中加入5g超微导电细粒SE1231，在25-35℃下搅拌10分钟后，得到均匀混合液B；向混合液B中加入30g的BYK-9010和5g TBPO，在25-35℃下搅拌3-5分钟后，得到均匀混合液C；向混合液C中加入420g导电石墨F-3和30g的导电碳黑Printex XE2B，在25-35℃下搅拌5-10分钟后，得到均匀混合液D，该溶液粘度为30000-800000cps；将160g絮状碳纤维A-42 12K倒入Σ形桨叶捏合机中，把混合液D缓慢倒入碳纤维中，在25-35℃下捏合10分钟，出料包装即可得到导电BMC团状模塑料。
实施例4
将200g不饱和树脂AROPOLTM MR 14029、100g酚醛环氧乙烯基树脂CORROLITETMIMPACT 31376-10及100g低收缩剂PALAPREGTM H 860-01在25-35℃下用高速搅拌机搅拌3-5分钟，混合完全后，得到混合液A；向混合液A中加入4g超微导电细粒SE1231，在25-35℃下搅拌10分钟后，得到均匀混合液B；向混合液B中加入30g BYK-9010和5g TBPO，在25-35℃下搅拌3-5分钟后，得到均匀混合液C；向混合液C中加入460g导电石墨F-3和30g的导电碳黑Printex XE2B，在25-35℃下搅拌5-10分钟后，得到均匀混合液D，该溶液粘度为30000-800000cps；将160g絮状碳纤维A-42 12K倒入Σ形桨叶捏合机中，把混合液D缓慢倒入碳纤维中，在25-35℃下捏合10分钟，出料包装即可得到导电BMC团状模塑料。
实施例5
将200g不饱和树脂AROPOLTM MR 14029、100g酚醛环氧乙烯基树脂CORROLITETMIMPACT 31376-10及100g低收缩剂PALAPREGTM H 860-01在25-35℃下用高速搅拌机搅拌3-5分钟，混合完全后，得到混合液A；向混合液A中加入4g超微导电细粒SE1231，在25-35℃下搅拌10分钟后，得到均匀混合液B；向混合液B中加入总量为30g的BYK-9010和5g TBPO，在25-35℃下搅拌3-5分钟后，得到均匀混合液C；向混合液C中加入420g导电石墨F-3和40g的导电碳黑Printex XE2B，在25-35℃下搅拌5-10分钟后，得到均匀混合液D，该溶液粘度为30000-800000cps；将160g絮状碳纤维A-42 12K倒入Σ形桨叶捏合机中，把混合液D缓慢倒入碳纤维中，在25-35℃下捏合10分钟，出料包装即可得到导电BMC团状模塑料。
对比例1
不添加导电石墨烯，其他与实施例1相同。
对比例2
将实施例1的絮状碳纤维替换为玻璃纤维，其他与实施例1相同。
对实施例1-5的样品进行测试。
1、绝缘电阻测定方法参照标准《GB/T 5729-2003》。
2、机械强度及密度测试参照标准《GB/T 23641-2009》。
压制标准试条进行机械性能、密度及导电性能测试的测试结果见表1。
表1
项目 对比例1 对比例2 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
拉伸强度/Mpa 50 40 50 65 50 50 50
弯曲强度/Mpa 160 145 160 165 160 160 160
弯曲模量/Mpa 10200 9580 10200 11250 10200 10200 10200
冲击强度/Mpa 40 30 40 45 40 40 40
密度/g cm-3 1.62 1.86 1.62 1.62 1.62 1.65 1.62
电阻/Ω 1×105 1×104 7-10 15-25 7-10 20-25 20-25
通过与对比实施例比较可知：
由实施例1,2对比可知，絮状碳纤维A-42 12K的加入比束状短切碳纤维ACECA-6HT2的导电性能优异，但是束状短切碳纤维ACECA-6HT2有更高的机械性能。通过调节合理配比的超微导电细粒SE1231、导电石墨F-3和导电碳黑Printex XE2B能够得到性价比最高的导电BMC团状模塑料，其中实施例1为添加量的最佳值。
本发明通过改变树脂体系，调节超微导电细粒对UP树脂体系进行导电改性，改变碳纤维及导电填料的状态和质量分数制备出具有优异导电性能的BMC团状模塑料，可在不同领域中发挥良好应用。

Claims (7)

1.一种导电BMC团状模塑料，其特征在于，以重量份计，包括：
其中，碳纤维为束状短切碳纤维或/和絮状碳纤维；树脂由不饱和树脂和酚醛环氧乙烯基树脂按质量比1.5～2:1组成。
2.根据权利要求1所述的导电BMC团状模塑料，其特征在于，以重量份计，包括：
3.根据权利要求1所述的导电BMC团状模塑料，其特征在于，所述的助剂为分散剂和固化剂，其中分散剂的重量份数为30～35份，固化剂的重量份数为5～6份。
4.根据权利要求1所述的导电BMC团状模塑料，其特征在于，所述的分散剂为BYK-9010，所述的固化剂为TBPO。
5.根据权利要求1所述的导电BMC团状模塑料，其特征在于，所述的低收缩剂为金陵力联思树脂有限公司生产的H870树脂。
6.根据权利要求1所述的导电BMC团状模塑料的制备方法，其特征在于，包括：将树脂及低收缩剂在25-35℃下搅拌均匀，得混合液A；向混合液A中加入导电石墨烯，在25-35℃下搅拌均匀，得混合液B；向混合液B中加入助剂，在25-35℃下搅拌均匀，得混合液C；向混合液C中加入导电炭黑和导电石墨，在25-35℃下搅拌均匀，得混合液D；将混合液D倒入碳纤维中，在25-35℃下捏合10分钟，得导电BMC团状模塑料。
7.根据权利要求6所述的导电BMC团状模塑料的制备方法，其特征在于，所述混合液D的粘度为30000-800000cps。
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