CN109385082A - 导电尼龙材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种导电尼龙材料及其制备方法，包括以下原料：尼龙66、改性导电云母粉、玻璃纤维、碳纳米管、阻燃协效剂、增韧剂、相容剂及抗氧化剂；改性导电云母粉石主要由导电云母粉、硼酸铝晶须、导电炭黑、润滑油基础油及硅烷偶联剂制备得到。其制备方法为：1)先将碳纳米管、改性导电云母粉、尼龙66与增韧剂混合均匀，用双螺杆挤出机制备母粒；2)将步骤1)得到的母粒与玻璃纤维、阻燃协效剂、抗氧化剂、相容剂混合，经双螺杆挤出机中熔融挤出，即可。该阻燃导电材料在不影响材料其他力学性能的前提下，具有很好的阻燃与导电性能。

Description

导电尼龙材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种导电尼龙材料及其制备方法。

背景技术

目前，导电塑料是继导电涂料之后的新型导电复合材料，广泛应用于导体、防静电材料、导电性塑料等领域，可分为结构型和填充型。结构型导电塑料是高聚物本身或经掺来之后具有导电性的材料，如PPy、PTh、PPV等。而填充型导电材料则是由本身绝缘的塑料和具有导电性的填料共混造粒而来。导电填料一般选用导电炭黑，金属粉末，金属纤维等。这些方法存在加工技术要求苛刻、成本高、制品表面粗糙等缺点，而且导电填料在添加进树脂时，要么不易分散，要么容易被破坏，从而降低导电性能。

尼龙树脂具有很高的表面电阻，在使用中由于摩擦很容易在表面积累电荷，引起静电放电，产生电火花而引起火灾。人们通常通过添加导电填料的方法来改善聚合物的电性能和导热性能，但是，要赋予尼龙树脂理想的导电性能和导热性能需要填充大量的导电填料，会导致复合材料的成型加工性能和力学性能的大幅度下降。

目前添加填料的聚合物导电材料中的导电添加剂主要有金属粉、炭黑、石墨、碳纳米管。虽然向聚合物中添加金属粉、炭黑或石墨也能制备导电聚合物复合材料，但是由于已经在配方中添加了阻燃剂，材料的力学性能有所下降，如果再向配方中添加金属粉、炭黑或石墨，由于添加量多，最终导致材料的力学性能损失严重，没有使用价值；而碳纳米管添加量少，对材料力学性能影响小，因此，有必要对PA66进行相应的改性以提高其使用性能。

发明内容

本发明提出一种导电尼龙材料，该阻燃导电材料在不影响材料其他力学性能的前提下，具有很好的阻燃与导电性能。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种导电尼龙材料，按照重量份数计算，包括以下原料：

尼龙6645～65份、改性导电云母粉10～20份、玻璃纤维2～5份、碳纳米管0.5～1.5份、阻燃协效剂2～4份、增韧剂3～8份、相容剂0.4～1.2份及抗氧化剂0.2～0.8份；所述改性导电云母粉石主要由导电云母粉、硼酸铝晶须、导电炭黑、润滑油基础油及硅烷偶联剂制备得到。

优选地，所述改性导电云母粉石的制备方法包括以下步骤：

1)按照重量份数计算，称取导电云母粉40～50份、硼酸铝晶须5～10份、导电炭黑20～30份、润滑油基础油0.4～1.2份及硅烷偶联剂0.6～2.4份备用；

2)将导电云母粉与硼酸铝晶须混合均匀后在900～1300℃真空炉中进行焙烧3～6h，将焙烧产物冷却至室温后，用壳聚糖水溶液对焙烧产物进行分散，过滤，将过滤物进行烘干即可；

3)将步骤2)烘干后的过滤物、导电炭黑、硅烷偶联剂与润滑油基础油在75～85℃条件下搅拌反应30～60min，即可。

优选地，所述硅烷偶联剂为氨丙基三甲氧基硅烷。

优选地，所述增韧剂选自马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物中的至少一种。

所述相容剂选自为苯乙烯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝聚苯醚中的至少一种。

优选地，所述阻燃协效剂选自三氧化二锑、硼酸锌或氧化锌的一种或几种。

优选地，所述抗氧剂为N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺。

本发明的另一个目的是提供一种导电尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：

1)先将碳纳米管、改性导电云母粉、尼龙66与增韧剂混合均匀，用双螺杆挤出机制备母粒；

2)将步骤1)得到的母粒与玻璃纤维、阻燃协效剂、抗氧化剂、相容剂混合，经双螺杆挤出机中熔融挤出，即可。

本发明有益效果：

本发明的导电尼龙材料采用主要由主要由导电云母粉、硼酸铝晶须、导电炭黑、润滑油基础油及硅烷偶联剂制备得到的改性导电云母粉，与玻璃纤维作用，使得碳纳米管与玻璃纤维能够更加均匀地分散在尼龙中，使得我们只需要很少的碳纳米管就能够实现极佳的导电性能。

具体实施方式

实施例1

改性导电云母粉的制备方法包括以下步骤：

1)按照重量份数计算，称取导电云母粉40份、硼酸铝晶须10份、导电炭黑20份、润滑油基础油0.4份及氨丙基三甲氧基硅烷0.6份备用；

2)将导电云母粉与硼酸铝晶须混合均匀后在1100℃真空炉中进行焙烧6h，将焙烧产物冷却至室温后，用壳聚糖水溶液对焙烧产物进行分散，过滤，将过滤物进行烘干即可；

3)将步骤2)烘干后的过滤物、导电炭黑、氨丙基三甲氧基硅烷与润滑油基础油在75℃条件下搅拌反应60min，即可。

实施例2

改性导电云母粉的制备方法包括以下步骤：

1)按照重量份数计算，称取导电云母粉50份、硼酸铝晶须5份、导电炭黑30份、润滑油基础油1.2份及氨丙基三甲氧基硅烷2.4份备用；

2)将导电云母粉与硼酸铝晶须混合均匀后在1300℃真空炉中进行焙烧3h，将焙烧产物冷却至室温后，用壳聚糖水溶液对焙烧产物进行分散，过滤，将过滤物进行烘干即可；

3)将步骤2)烘干后的过滤物、导电炭黑、氨丙基三甲氧基硅烷与润滑油基础油在85℃条件下搅拌反应30min，即可。

实施例3

一种导电尼龙材料，按照重量份数计算，包括以下原料：

尼龙6660份、实施例1的改性导电云母粉15份、玻璃纤维3份、碳纳米管0.9份、三氧化二锑3份、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物6份、苯乙烯-马来酸酐共聚物0.8份及N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.5份。

导电尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：

1)先将碳纳米管、实施例1的改性导电云母粉、尼龙66与马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物混合均匀，用双螺杆挤出机制备母粒；

2)将步骤1)得到的母粒与玻璃纤维、三氧化二锑、N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、苯乙烯-马来酸酐共聚物混合，经双螺杆挤出机中熔融挤出，即可。

实施例4

一种导电尼龙材料，按照重量份数计算，包括以下原料：

尼龙6645份、实施例2的改性导电云母粉20份、玻璃纤维2份、碳纳米管1.5份、硼酸锌2份、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物3份、苯乙烯-马来酸酐共聚物0.4份及N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.2份。

导电尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：

1)先将碳纳米管、实施例2的改性导电云母粉、尼龙66与甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物混合均匀，用双螺杆挤出机制备母粒；

2)将步骤1)得到的母粒与玻璃纤维、硼酸锌、N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、苯乙烯-马来酸酐共聚物混合，经双螺杆挤出机中熔融挤出，即可。

实施例5

一种导电尼龙材料，按照重量份数计算，包括以下原料：

尼龙6665份、实施例1的改性导电云母粉10份、玻璃纤维5份、碳纳米管0.5份、氧化锌4份、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物8份、马来酸酐接枝聚苯醚1.2份及N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.8份。

导电尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：

1)先将碳纳米管、实施例1的改性导电云母粉、尼龙66与马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物混合均匀，用双螺杆挤出机制备母粒；

2)将步骤1)得到的母粒与玻璃纤维、氧化锌、N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、马来酸酐接枝聚苯醚混合，经双螺杆挤出机中熔融挤出，即可。

试验例

将实施例3～5制备得到的导电尼龙材料进行性能检测，结果见表1：

表1导电尼龙材料性能

从表1中可以看出，实施例3-5制备的导电尼龙材料不仅阻燃性能好，导电性能好，而且机械性能强度高。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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)

1.一种导电尼龙材料，其特征在于，按照重量份数计算，包括以下原料：

尼龙6645～65份、改性导电云母粉10～20份、玻璃纤维2～5份、碳纳米管0.5～1.5份、阻燃协效剂2～4份、增韧剂3～8份、相容剂0.4～1.2份及抗氧化剂0.2～0.8份；所述改性导电云母粉石主要由导电云母粉、硼酸铝晶须、导电炭黑、润滑油基础油及硅烷偶联剂制备得到。

2.根据权利要求1所述的导电尼龙材料，其特征在于，所述改性导电云母粉石的制备方法包括以下步骤：

1)按照重量份数计算，称取导电云母粉40～50份、硼酸铝晶须5～10份、导电炭黑20～30份、润滑油基础油0.4～1.2份及硅烷偶联剂0.6～2.4份备用；

2)将导电云母粉与硼酸铝晶须混合均匀后在900～1300℃真空炉中进行焙烧3～6h，将焙烧产物冷却至室温后，用壳聚糖水溶液对焙烧产物进行分散，过滤，将过滤物进行烘干即可；

3)将步骤2)烘干后的过滤物、导电炭黑、硅烷偶联剂与润滑油基础油在75～85℃条件下搅拌反应30～60min，即可。

3.根据权利要求2所述的导电尼龙材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为氨丙基三甲氧基硅烷。

4.根据权利要求1所述的导电尼龙材料，其特征在于，所述增韧剂选自马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的导电尼龙材料，其特征在于，所述相容剂选自选自为苯乙烯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝聚苯醚中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的导电尼龙材料，其特征在于，所述阻燃协效剂选自三氧化二锑、硼酸锌或氧化锌的一种或几种。

7.根据权利要求1或2所述的导电尼龙材料，其特征在于，所述抗氧剂为N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺。

8.如权利要求1至7任意一项所述的导电尼龙材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)先将碳纳米管、改性导电云母粉、尼龙66与增韧剂混合均匀，用双螺杆挤出机制备母粒；

2)将步骤1)得到的母粒与玻璃纤维、阻燃协效剂、抗氧化剂、相容剂混合，经双螺杆挤出机中熔融挤出，即可。