CN109370221B - 一种导电高分子复合包装材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种导电高分子复合包装材料及其制备方法，包括以下重量份组分：聚亚苯基硫醚32‑44份、聚醚砜树脂22‑35份、氯化钙4‑11份、导电填料8‑16份、导电促进剂1.3‑3.5份、乙撑双硬脂酰胺2.2‑3.6份、N‑甲基吡咯烷酮12‑21份、无水乙醇13‑19份、分散剂4‑7份、增塑剂2‑5份。本发明制备得到的复合包装材料具有很好的力学性能和导电性能，加工方法简单易操作，并且成本较低，具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及包装材料领域，特别涉及一种导电高分子复合包装材料及其制备方法。
背景技术
高分子材料腐蚀性好，加工容易，可满足多种特种用途的要求，在许多领域都得到了广泛使用，但其都是不导电的绝缘体，在使用时会有静电积累，电磁干扰等，不仅在加工过程中造成不利影响，在使用过程中也可能会造成一些事故。用高分子材料制备的包装材料，在生产过程中常因静电无法消除而发生事故，并且可能会影响所包装的物品的品质，这些问题不仅影响了材料的使用便利性，还会阻碍高分子材料的发展，因此必须解决上述问题。通过在高分子材料中添加导电填料可以很好的解决静电问题，金属银的导电性能优异，但价格较贵，只能在某些特殊场合下使用，铜的导电性也较好，但铜粉在基体材料中分散性决定了其是否能够起到很好的屏蔽效果。本发明在高分子材料中加入了处理好的无机填料，制备得到了具有优越抗静电性能的复合包装材料。
发明内容
要解决的技术问题：
本发明的目的是提供一种导电高分子复合包装材料及其制备方法。该包装材料具有很好的力学性能和导电性能，加工方法简单易操作，并且成本较低。
技术方案：
本发明提供了一种导电高分子复合包装材料，包括以下重量份组分：
聚亚苯基硫醚32-44份、
聚醚砜树脂22-35份、
氯化钙4-11份、
导电填料8-16份、
导电促进剂1.3-3.5份、
乙撑双硬脂酰胺2.2-3.6份、
N-甲基吡咯烷酮12-21份、
无水乙醇13-19份、
分散剂4-7份、
增塑剂2-5份。
优选的，所述的一种导电高分子复合包装材料，所述的导电填料由下述制备方法制备得到：
将20g铜粉溶解于100mL无水乙醇中，搅拌5分钟后，抽滤除去无水乙醇；然后用加入0.01mol/L稀盐酸100mL再次洗涤5min后抽滤除去稀盐酸；再用无水乙醇重复洗涤3次；将洗涤后的铜粉在恒温干燥箱中55℃干燥1.5h，然后溶于100mL无水乙醇中，加入一定量的N-十八烷基亚丙基二胺，搅拌反应35min，抽滤得到铜粉，将铜粉用无水乙醇洗涤3次，在60℃真空干燥1h，然后加入一定量的片状镍粉混合均匀，即得到导电填料。
进一步优选的，所述的导电填料的制备方法，所述的N-十八烷基亚丙基二胺的用量为铜粉重量的1.5％。
进一步优选的，所述的导电填料的制备方法，所述的镍粉的用量为铜粉重量的30％。
优选的，所述的一种导电高分子复合包装材料，所述的导电促进剂为二乙二醇丁醚。
优选的，所述的一种导电高分子复合包装材料，所述的分散剂为乙烯共聚物蜡和硬脂酸钙按重量比1:1混合而成。
优选的，所述的一种导电高分子复合包装材料，所述的增塑剂为富马酸二丁酯、磷酸三乙酯和葵二酸二辛脂按照1:0.35:0.89混合而成。
本发明还提供了一种导电高分子复合包装材料的制备方法，包括以下制备步骤：(1)将聚亚苯基硫醚32-44份和聚醚砜树脂22-35份加入到双辊筒炼塑机中，170℃开炼3min；
(2)然后加入氯化钙4-17份、导电填料8-16份、导电促进剂1.3-3.5份和乙撑双硬脂酰胺2.2-3.6份、N-甲基吡咯烷酮12-21份、无水乙醇13-19份、分散剂4-7份、增塑剂2-5份继续混炼8min；
(3)将混炼好的物料在半自动成型机上于180℃下压制成型，即得到材料试样。
有益效果：
本发明制备得到的导电高分子复合包装材料，具有很好的力学性能和导电性能，材料体系具有很好的加工流动性，并且加工方法简单易操作，加工过程中不产生有毒有害物质，并且成本较低。最终制备得到的材料拉伸强度最大为22.88MPa，断裂伸长率最大为188.27％，体积电阻率最小为4.21×102Ω·cm。具有很好的使用性能，应用范围广泛。
具体实施方式
下面的实施例可使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1-5和对比例1中的导电填料由下述制备方法制备得到：
将20g铜粉溶解于100mL无水乙醇中，搅拌5分钟后，抽滤除去无水乙醇；然后用加入0.01mol/L稀盐酸100mL再次洗涤5min后抽滤除去稀盐酸；再用无水乙醇重复洗涤3次；将洗涤后的铜粉在恒温干燥箱中55℃干燥1.5h，然后溶于100mL无水乙醇中，加入一定量的N-十八烷基亚丙基二胺，搅拌反应35min，抽滤得到铜粉，将铜粉用无水乙醇洗涤3次，在60℃真空干燥1h，然后加入一定量的片状镍粉混合均匀，即得到导电填料，N-十八烷基亚丙基二胺的用量为铜粉重量的1.5％，镍粉的用量为铜粉重量的30％。
实施例1
(1)将聚亚苯基硫醚44份和聚醚砜树脂22份加入到双辊筒炼塑机中，170℃开炼3min；
(2)然后加入氯化钙11份、导电填料8份、二乙二醇丁醚3.5份和乙撑双硬脂酰胺2.2份、N-甲基吡咯烷酮21份、无水乙醇13份、分散剂7份、增塑剂2份继续混炼8min；
(3)将混炼好的物料在半自动成型机上于180℃下压制成型，即得到材料试样。分散剂为乙烯共聚物蜡和硬脂酸钙按重量比1:1混合而成。
增塑剂为富马酸二丁酯、磷酸三乙酯和葵二酸二辛脂按照1:0.35:0.89混合而成。
实施例2
(1)将聚亚苯基硫醚32份和聚醚砜树脂35份加入到双辊筒炼塑机中，170℃开炼3min；
(2)然后加入氯化钙4份、导电填料16份、二乙二醇丁醚1.3份和乙撑双硬脂酰胺3.6份、N-甲基吡咯烷酮12份、无水乙醇19份、分散剂4份、
增塑剂5份继续混炼8min；
(3)将混炼好的物料在半自动成型机上于180℃下压制成型，即得到材料试样。分散剂为乙烯共聚物蜡和硬脂酸钙按重量比1:1混合而成。
增塑剂为富马酸二丁酯、磷酸三乙酯和葵二酸二辛脂按照1:0.35:0.89混合而成。
实施例3
(1)将聚亚苯基硫醚40份和聚醚砜树脂25份加入到双辊筒炼塑机中，170℃开炼3min；
(2)然后加入氯化钙9份、导电填料11份、二乙二醇丁醚2.6份和乙撑双硬脂酰胺2.5份、N-甲基吡咯烷酮18份、无水乙醇15份、分散剂6.3份、增塑剂2.6份继续混炼8min；
(3)将混炼好的物料在半自动成型机上于180℃下压制成型，即得到材料试样。分散剂为乙烯共聚物蜡和硬脂酸钙按重量比1:1混合而成。
增塑剂为富马酸二丁酯、磷酸三乙酯和葵二酸二辛脂按照1:0.35:0.89混合而成。
实施例4
(1)将聚亚苯基硫醚36份和聚醚砜树脂31份加入到双辊筒炼塑机中，170℃开炼3min；
(2)然后加入氯化钙6份、导电填料14份、二乙二醇丁醚1.8份和乙撑双硬脂酰胺3.2份、N-甲基吡咯烷酮14份、无水乙醇17份、分散剂4.5份、增塑剂4.2份继续混炼8min；
(3)将混炼好的物料在半自动成型机上于180℃下压制成型，即得到材料试样。分散剂为乙烯共聚物蜡和硬脂酸钙按重量比1:1混合而成。
增塑剂为富马酸二丁酯、磷酸三乙酯和葵二酸二辛脂按照1:0.35:0.89混合而成。
实施例5
(1)将聚亚苯基硫醚38份和聚醚砜树脂27份加入到双辊筒炼塑机中，170℃开炼3min；
(2)然后加入氯化钙7份、导电填料13份、二乙二醇丁醚2份和乙撑双硬脂酰胺2.9份、N-甲基吡咯烷酮15份、无水乙醇16份、分散剂5份、增塑剂3.1份继续混炼8min；
(3)将混炼好的物料在半自动成型机上于180℃下压制成型，即得到材料试样。分散剂为乙烯共聚物蜡和硬脂酸钙按重量比1:1混合而成。
增塑剂为富马酸二丁酯、磷酸三乙酯和葵二酸二辛脂按照1:0.35:0.89混合而成。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于增塑剂不同。具体地说是：
(1)将聚亚苯基硫醚44份和聚醚砜树脂22份加入到双辊筒炼塑机中，170℃开炼3min；
(2)然后加入氯化钙11份、导电填料8份、二乙二醇丁醚3.5份和乙撑双硬脂酰胺2.2份、N-甲基吡咯烷酮21份、无水乙醇13份、分散剂7份、增塑剂2份继续混炼8min；
(3)将混炼好的物料在半自动成型机上于180℃下压制成型，即得到材料试样。分散剂为乙烯共聚物蜡和硬脂酸钙按重量比1:1混合而成。
增塑剂为富马酸二丁酯、磷酸三乙酯和葵二酸二辛脂按照2:0.15:1.11混合而成。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于导电填料不同。具体地说是：
(1)将聚亚苯基硫醚44份和聚醚砜树脂22份加入到双辊筒炼塑机中，170℃开炼3min；
(2)然后加入氯化钙11份、导电填料8份、二乙二醇丁醚3.5份和乙撑双硬脂酰胺2.2份、N-甲基吡咯烷酮21份、无水乙醇13份、分散剂7份、增塑剂2份继续混炼8min；
(3)将混炼好的物料在半自动成型机上于180℃下压制成型，即得到材料试样。
分散剂为乙烯共聚物蜡和硬脂酸钙按重量比1:1混合而成。
增塑剂为富马酸二丁酯、磷酸三乙酯和葵二酸二辛脂按照1:0.35:0.89混合而成。
导电填料为铜粉和镍粉按照重量比10:3混合而成。
将实施例1-5和对比例1-2中制备得到的试样进行性能测试：
拉伸性能参考GB/T 1040-1992测试，拉伸速度为10mm/min；
冲击性能参考GB/T 1843-1996测试；
导电性能测试：用YD9820A型程控绝缘电阻测试仪测量。
测试结果见下表：
| 体积电阻率/Ω·cm | 拉伸强度/MPa | 断裂伸长率/％ | |
| 实施例1 | 6.67×10<sup>5</sup> | 18.78 | 164.14 |
| 实施例2 | 2.69×10<sup>4</sup> | 20.33 | 171.33 |
| 实施例3 | 5.11×10<sup>3</sup> | 21.12 | 178.82 |
| 实施例4 | 3.69×10<sup>3</sup> | 21.34 | 185.24 |
| 实施例5 | 4.21×10<sup>2</sup> | 22.88 | 188.27 |
| 对比例1 | 5.55×10<sup>5</sup> | 14.25 | 132.31 |
| 对比例2 | 4.57×10<sup>7</sup> | 18.22 | 168.16 |
由测试结果可知，本发明制备得到的导电高分子复合包装材料，具有很好的力学性能和导电性能，实施例5为本发明的最佳配方，按照实施例5中配方制备得到的材料，其拉伸强度为22.88MPa，断裂伸长率为188.27％，体积电阻率为4.21×102Ω·cm。本发明将富马酸二丁酯、磷酸三乙酯和葵二酸二辛脂控制用量比例复配为增塑剂，起到了很好的增强作用，对比例1中改变了增塑剂中各组分的比例，材料的力学性能出现下降，其拉伸强度为14.25MPa，断裂伸长率为132.31％。本发明将铜粉进行了改性处理，再与镍粉按照一定比例混合成导电填料，不仅提高了导电性能，还能够使铜粉的性能更稳定。对比例2中用未经过表面改性的铜粉与镍粉混合。其导电性能出现下降，铜的密度较大，金属铜粉在基体材料中会聚集下沉，，造成填料在聚合物基材中分散性差，从而影响材料的导电性能。对铜粉进行表面改性，与一定比例的镍粉同用，可以提高其分散性和稳定性，增强材料的导电性，增长作用周期。
Claims (6)
1.一种导电高分子复合包装材料，其特征在于，包括以下重量份组分：
聚亚苯基硫醚32-44份、
聚醚砜树脂22-35份、
氯化钙4-11份、
导电填料8-16份、
导电促进剂1.3-3.5份、
乙撑双硬脂酰胺2.2-3.6份、
N-甲基吡咯烷酮12-21份、
无水乙醇13-19份、
分散剂4-7份、
增塑剂2-5份；
其中，所述的导电填料由下述制备方法制备得到：
将20g铜粉溶解于100mL无水乙醇中，搅拌5分钟后，抽滤除去无水乙醇；然后用0.01mol/L稀盐酸100mL再次洗涤5min后抽滤除去稀盐酸；再用无水乙醇重复洗涤3次；将洗涤后的铜粉在恒温干燥箱中55℃干燥1.5h，然后溶于100mL无水乙醇中，加入一定量的N-十八烷基亚丙基二胺，搅拌反应35min，抽滤得到铜粉，将铜粉用无水乙醇洗涤3次，在60℃真空干燥1h，然后加入一定量的片状镍粉混合均匀，即得到导电填料；
所述的增塑剂为富马酸二丁酯、磷酸三乙酯和癸二酸二辛酯按照1:0.35:0.89混合而成。
2.根据权利要求1所述的一种导电高分子复合包装材料，其特征在于，所述的N-十八烷基亚丙基二胺的用量为铜粉重量的1.5％。
3.根 据权利要求1所述的一种导电高分子复合包装材料，其特征在于，所述的镍粉的用量为铜粉重量的30％。
4.根据权利要求1所述的一种导电高分子复合包装材料，其特征在于，所述的导电促进剂为二乙二醇丁醚。
5.根据权利要求1所述的一种导电高分子复合包装材料，其特征在于，所述的分散剂为乙烯共聚物蜡和硬脂酸钙按重量比1:1混合而成。
6.权利要求1-5任一项所述的一种导电高分子复合包装材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
(1)将聚亚苯基硫醚32-44份和聚醚砜树脂22-35份加入到双辊筒炼塑机中，170℃开炼3min；
(2)然后加入氯化钙4-17份、导电填料8-16份、导电促进剂1.3-3.5份和乙撑双硬脂酰胺2.2-3.6份、N-甲基吡咯烷酮12-21份、无水乙醇13-19份、分散剂4-7份、增塑剂2-5份继续混炼8min；
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