CN111234410A - 一种聚氯乙烯导电料及其制备方法 - Google Patents

一种聚氯乙烯导电料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚氯乙烯导电料及其制备方法。聚氯乙烯导电料，以重量百分数计，包括以下组分的原料：聚氯乙烯树脂38‑42%；丙烯酸树脂2.8‑3.2%；碳酸钙7‑10%；导电炭黑10‑13%；对苯二甲酸二辛酯32‑36%；钙锌稳定剂1.8‑2.2%；抗氧剂0.2%；润滑剂0.6‑0.9%；油剂0.3%；所述润滑剂为聚乙烯蜡和硬脂酸的混合物或聚乙烯蜡；所述油剂包括甲基硅油和半干性油的混合物或甲基硅油。本发明提高导电料二次加工时的流动性，从而达到适用于宽幅大产品的挤出。

Description

一种聚氯乙烯导电料及其制备方法
技术领域
本发明涉及导电塑料的领域，特别涉及一种聚氯乙烯导电料及其制备方法。
背景技术
导电塑料在是将树脂和导电物质混合，用塑料的加工方式进行加工的功能型高分子材料，主要应用于电子、集成电路包装、电磁波屏蔽等领域。导电塑料成型切粒后，作为母粒进行二次加工来获得成型产品。
公告号为CN109233138A，公开日为2019年1月18日的中国发明公司了一种导电PVC塑料，由以下重量份的物质组成：PVC树脂15-30份，钛白粉5-9份，纳米碳酸钙4-8份，白炭黑0.2-0.6份，二氧化硅4-8份，甲壳素1-3份，氧化铝2-5份，导电炭黑7-15份，增塑剂1-5份。
上述现有技术中，由于其以PVC树脂为主，其余为填料、助剂和导电材料，PVC树脂的熔体粘度大，流动性差；所以该导电料不适用于宽幅大的产品，几乎无法挤出宽幅约达1m的产品。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种适用于宽幅大产品的聚氯乙烯导电料。
本发明的目的之二是供一种聚氯乙烯导电料的制备方法，达到了获得稳定均匀导电料的效果。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种聚氯乙烯导电料，以重量百分数计，包括以下组分的原料：
聚氯乙烯树脂38-42％；
丙烯酸树脂2.8-3.2％；
碳酸钙7-10％；
导电炭黑10-13％；
对苯二甲酸二辛酯32-36％；
钙锌稳定剂1.8-2.2％；
抗氧剂0.2％；
润滑剂0.6-0.9％；
油剂0.3％；
所述润滑剂为聚乙烯蜡和硬脂酸的混合物或聚乙烯蜡；
所述油剂包括甲基硅油和半干性油的混合物或甲基硅油。
采用上述技术方案，一方面，聚氯乙烯树脂和聚丙烯树脂作为基础树脂，选择了丙烯酸的加入；另一方面，加入了润滑剂和油剂，综合提高了导电料在熔融加工时熔体的流动性。在润滑剂中，聚乙烯蜡可以增加导电料的光泽和加工性能，并改善导电料在熔融时的流动性，而且聚乙烯蜡具有很强的内部润滑作用；硬脂酸可用作增塑剂和软化剂，且硬脂酸与聚乙烯蜡配合使用时，可以获得更好的润滑效果，提高导电料熔体的流动性。
油剂中，甲基硅油具备润滑作用，另外，虽然甲基硅油具有绝缘性，但由于导电炭黑之间是通过共轭来实现导电，所以极少量的甲基硅油不会对导电料的导电效果产生影响。半干性油的干燥速度较慢，加热时，与空气发生接触，形成并非完全固态而具有黏性的物质。同时，油剂和润滑剂的配合可以达到更好的润滑效果。
甲基硅油与半干性油配合使用时，配合制备方法，由于其密度相近，将半干性油均匀分散于甲基硅油中，在熔融时，半干性油利用其黏性粘接周围包覆的甲基硅油，形成很多润滑单元，均匀分布于树脂中，使得甲基硅油为导电料提供润滑度，同时避免甲基硅油的游离，提供足够的润滑度，其润滑均匀度更好，制得的产品均匀度更好。
进一步优选为：以重量百分数计，包括以下组分的原料：聚氯乙烯树脂40％；丙烯酸树脂2.8-3.2％；碳酸钙8％；导电炭黑11％；对苯二甲酸二辛酯34.7％；钙锌稳定剂2％；抗氧剂0.2％；润滑剂0.7％；油剂0.3％。
采用上述技术方案，由实验可知，该组成配比的导电料，可以获得优异基本性能，以及优异的润滑效果，导电料可以挤出宽幅大的产品。
进一步优选为：所述润滑剂由重量份数比为5：(7-9)的聚乙烯蜡和硬脂酸组成。
采用上述技术方案，由实验可知，该配比的润滑剂可以获得较好的润滑效果，导电料可以挤出宽幅大的产品。
进一步优选为：所述润滑剂由重量份数比为5：9的聚乙烯蜡和硬脂酸组成。
采用上述技术方案，由实验可知，该组成配比的润滑剂可以获得优异的润滑效果，导电料可以挤出宽幅大的产品。
进一步优选为：所述油剂由重量份数比为(2-5)：1的甲基硅油和半干性油组成。
采用上述技术方案，该比例下的油剂，是以甲基硅油为主，半干性油为辅，配合制备方法，将半干性油均匀分散于甲基硅油中，形成均匀的半干性油分散相。
进一步优选为：所述甲基硅油和半干性油的重量份数比为3：1。
采用上述技术方案，由实验可知，该组成配比的油剂，以及油剂与润滑剂的配合，使得导电料可以获得优异的润滑效果，导电料可以挤出宽幅大的产品。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：一种聚氯乙烯导电料的制备方法，包括以下步骤：
S1：油剂预处理：将甲基硅油和半干性油混合，在600-800r/min的搅拌速度下搅拌3min；
S2：捏合：捏合温度为80-100℃，向捏合机中加入导电炭黑，在捏合速度为10Hz/s的条件下加入聚氯乙烯树脂、丙烯酸树脂和碳酸钙；继续将剩余的原料加入，将捏合速度调节至40Hz/s，捏合8-10分钟后，出料；
S3：挤出：将S2中出料加入至挤出机进行挤出，冷却，最后切粒，挤出时螺杆转速为20-25r/min；所述步骤S1中的搅拌进行至步骤S2中加入剩余的原料为止。
采用上述技术方案，获得分散均匀的油剂，以及均匀的导电料。
进一步优选为：所述步骤S3中挤出温度依次为140℃、150℃、155℃、160℃和160℃。
采用上述技术方案，获得均匀且稳定的导电料。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、通过采用丙烯酸树脂、润滑剂和油剂，配合制备工艺，提高导电料在挤出时的润滑性，以顺利挤出宽幅大的产品。
2、通过采用半干性油和甲基硅油配合使用，半干性油利用其黏性粘接周围包覆的甲基硅油，形成很多润滑单元，均匀分布于树脂中，使得甲基硅油为导电料提供润滑度，同时避免甲基硅油的游离，提供足够的润滑度，其润滑均匀度更好，制得的产品均匀度更好。
具体实施方式
实施例1-9：一种聚氯乙烯导电料，包括的组分及对应的质量如表1所示，且由以下步骤制备：
S1：油剂预处理：称量并将甲基硅油和半干性油混合，加入搅拌器，在800r/min的搅拌速度下搅拌3min；
S2：捏合：捏合温度为100℃，向捏合机中加入导电炭黑，在捏合速度为10Hz/s的条件下加入聚氯乙烯树脂、丙烯酸树脂和碳酸钙；继续将剩余的原料加入，将捏合速度调节至40Hz/s，捏合10分钟后，出料；
S3：挤出：将S2中出料加入至挤出机进行挤出，冷却，最后切粒；挤出机各段温度依次分别为140℃、150℃、155℃、160℃和160℃。
表1实施例1-9组分及对应的质量(kg)
Figure BDA0002375187400000041
上述实施例中，钙锌稳定剂采自安徽华文塑胶科技有限公司；抗氧剂为抗氧剂1010。
实施例5中，聚乙烯蜡和硬脂酸的质量分数比为5:7。
对比例1-3：与实施例1的区别在于，包括的组分及对应的质量如表2所示：表2对比例1-3组分及对应的质量(kg)
Figure BDA0002375187400000042
表征实验：
1、性能合格实验
实验对象：实施例1-9和对比例1-3，一共12组实验样品。
实验方法：将实施例1-9和对比例1-3分别进行性能测试，每个实验样品测试三个平行样品，计算并记录平均值。基本性能包括邵氏软硬度(A)、密度(g/cm3)、拉伸强度(MPa)、23℃±2℃的断裂伸长率(％)、表面电阻率(Ω·M)。
邵氏软硬度(A)：用邵氏硬度计插入被测材料，表盘上的指针通过弹簧与一个刺针相连，用针刺入被测物表面，表盘上所显示的数值即为硬度值。比重(g/cm3)：固体密度测试仪。拉伸强度(MPa)、断裂伸长率(％)：拉伸强度试验机。
实验结果：性能合格实验结果记录如表3所示。
表3性能合格实验结果记录
Figure BDA0002375187400000051
数据分析：由表3数据可知，实施例1-9和对比例2-3的性能都可以达标，其中对比例2-3的各测试数据与合格范围的边界值邻近，若大批量生产不能保证其产品的稳定性。对比例1的各项性能测试则不能达标。
对比不同实施例相同性能的数据，发现指定配方比例下的润滑剂和油剂的使用可以调节导电料的软硬度，同时在满足拉伸强度的基础下，提高断裂伸长率。对比例1没有添加丙烯酸树脂、润滑剂和油剂，其脆性大，硬度大；对比例2在对比例1的基础上添加了丙烯酸树脂，其硬度降低，但其余指标合格。对比例3在对比例2的基础上添加了硬脂酸作为润滑剂，半干性油作为油剂，与实施例1对比，说明硬脂酸和半干性油虽然可以提供润滑作用，但其对导电料整体的性能提高效果一般，难以获得性质稳定的大批量导电料。
2、导电料大宽幅产品挤出实验
实验对象：按照实施例1-9以及对比例1-2中的配方制得的涂料，一共11实验样品。
实验方法：将实施例1-9和对比例1-2分别送入挤出机，准备宽幅为1m，厚度为1cm的的模头，挤出机各段设置为140℃、150℃、155℃、160℃和160℃。观察并记录产品出料情况，记录是否可正常挤出相应尺寸的该产品。
实验结果：导电料大宽幅产品挤出实验结果记录如表4所示。
表4导电料大宽幅产品挤出实验结果记录
组别 挤出情况 组别 挤出情况
实施例1 正常挤出 实施例7 正常挤出
实施例2 正常挤出 实施例8 正常挤出
实施例3 正常挤出 实施例9 正常挤出
实施例4 正常挤出 对比例1 宽幅无法达到要求
实施例5 正常挤出 对比例2 宽幅不均匀
实施例6 正常挤出 对比例3 宽幅不均匀
数据分析：由表4可知，实施例均可正常挤出1m宽幅的产品，而对比例1无法正常挤出，对比例2-3获得的产品不均匀，无法确保产品的稳定性。
上述具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种聚氯乙烯导电料，其特征在于，以重量百分数计，包括以下组分的原料：
聚氯乙烯树脂38-42%；
丙烯酸树脂2.8-3.2%；
碳酸钙7-10%；
导电炭黑10-13%；
对苯二甲酸二辛酯32-36%；
钙锌稳定剂1.8-2.2%；
抗氧剂0.2%；
润滑剂0.6-0.9%；
油剂0.3%；
所述润滑剂为聚乙烯蜡和硬脂酸的混合物或聚乙烯蜡；
所述油剂包括甲基硅油和半干性油的混合物或甲基硅油。
2.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯导电料，其特征在于，以重量百分数计，包括以下组分的原料：聚氯乙烯树脂40%；丙烯酸树脂3.1%；碳酸钙8%；导电炭黑11%；对苯二甲酸二辛酯34.7%；钙锌稳定剂2%；抗氧剂0.2%；润滑剂0.7%；油剂0.3%。
3.根据权利要求2所述的一种聚氯乙烯导电料，其特征在于，所述润滑剂由重量份数比为5：（7-9）的聚乙烯蜡和硬脂酸组成。
4.根据权利要求3所述的一种聚氯乙烯导电料，其特征在于，所述润滑剂由重量份数比为5：9的聚乙烯蜡和硬脂酸组成。
5.根据权利要求4所述的一种聚氯乙烯导电料，其特征在于，所述油剂由重量份数比为（2-5）：1的甲基硅油和半干性油组成。
6.根据权利要求5所述的一种聚氯乙烯导电料，其特征在于，所述甲基硅油和半干性油的重量份数比为3：1。
7.权利要求1-6所述的一种聚氯乙烯导电料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：油剂预处理：将甲基硅油和半干性油混合，在600-800r/min的搅拌速度下搅拌3min；
S2：捏合：捏合温度为80-100℃，向捏合机中加入导电炭黑，在捏合速度为10Hz/s的条件下加入聚氯乙烯树脂、丙烯酸树脂和碳酸钙；继续将剩余的原料加入，将捏合速度调节至40Hz/s，捏合8-10分钟后，出料；
S3：挤出：将S2中出料加入至挤出机进行挤出，冷却，最后切粒，挤出时螺杆转速为20-25r/min；
所述步骤S1中的搅拌进行至步骤S2中加入剩余的原料为止。
8.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯导电料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中挤出温度依次为140℃、150℃、155℃、160℃和160℃。
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