CN112210180A - 一种导电环状聚烯烃复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种涉及导电环状聚烯烃复合材料及其制备方法,所述复合材料按重量份计包括环状聚烯烃水口破碎料80‑88份;超导电多壁碳纳米管2‑6份,导电炭黑1‑2份,增韧剂5‑15份,超分散剂1‑3份,增容剂0.3‑0.8份,抗氧剂0.3‑0.6份,热稳定剂0.3‑0.8份、液态蜡0.8‑2.5份。本发明的导电环状聚烯烃复合材料具有高尺寸稳定性、高热变形、较高的流动性、低翘曲性、极低的吸湿率、导电抗静电稳定等特点,可用于电子产品壳体、电子产品包装盘、镀膜盘等。适合连续化生产、生产成本低、对于光学行业产生的水口料得以有效的再利用。

Description

一种导电环状聚烯烃复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及导电高分子材料技术以及注塑水口料重新利用技术领域,具体涉及一种导电环状聚烯烃复合材料、制备方法以及采用该导电环状聚烯烃复合材料的制备得到的镀膜盘。
背景技术
COC系列材料属于环状聚烯烃,在光学电子行业有着广泛的应用,所以产生大量的水口料,目前因为环状聚烯烃易脆断的特性,在再次回收利用方面受到较大限制,未能充分利用这些水口料的经济价值,因此如何回收并充分利用这些环状聚烯烃水口料,经过科学的方法提升之再生产后产生新的经济效益、产出优质产品时一项利国利民的课题。
当前电子产品的包装载盘都广泛采用PC聚碳酸酯或PPO聚苯醚b制品,但普通塑料表面电阻都大于1012Ω/□以上,不具备导电性能,在电子产品的包装运输及生产过程中易产生静电,对电子产品造成较大危害。而目前生产的普通抗静电材料表面电阻率多在109 -1012Ω/□之间,虽然具有一定的抗静电性能,但仅能够满足一般静电敏感度小的使用场景,随着电子工业的发展,集成度越来越高,微电子越来越精密,其静电敏感度越来越大,如大规模集成电子元件、光学镜片镀膜TRAY(镀膜翠盘)等,则需采用在低湿度条件下表面电阻率能够稳定在108 Ω/□或之下,甚至104-105Ω/□之间的导电材料,且具有长效性、无污染物析出的导电塑料材料,以满足电子行业发展的要求;
镀膜盘(TRAY)作为光学电子部件真空镀膜的夹持治具,为追求高效率、高品质的产出,需要镀膜盘具备尺寸稳定性、较高的热变形温度、低吸水率、长效的抗静电性能,而目前市场上采用的材料如PC、PPM热变形温度约100-110℃、吸水率为0.2-0.3%、注塑成型后内应力大,容易导致扭曲变形,影响制品平整度,无法满足高品质、高效率的生产模式。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种能够有效抗静电且无湿度依赖的导电环状聚烯烃复合材料及其制备方法。
本发明的另一目的在于提供一能够提高真空镀膜效率的镀膜盘。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种导电环状聚烯烃复合材料,其按重量份计包括环状聚烯烃水口破碎料80-88份;超导电多壁碳纳米管2-6份,导电炭黑1-2份,增韧剂5-15份,超分散剂1-3份,增容剂0.3-0.8份,抗氧剂0.3-0.6份,热稳定剂0.3-0.8份、液态蜡0.8-2.5份。
所述复合材料按重量份计包括环状聚烯烃水口破碎料80-86份、超导电多壁碳纳米管3-5份、导电炭黑1-2份、增韧剂5-10份、超分散剂1-2份、增容剂0.4-0.6份、抗氧剂0.3-0.6份、热稳定剂0.3-0.6份、液态蜡0.8-1.5份。
所述增韧剂为聚烯烃增韧剂,所述超分散剂为脂肪族酯类超分散剂,所述增容剂为环状酸酐型增容剂,所述抗氧剂为酚类抗氧剂,所述热稳定剂为硬脂酸钙热稳定剂。
一种导电环状聚烯烃复合材料的制备方法,其包括:
步骤1、制备环状聚烯烃水口破碎料;
收集环状聚烯烃水口材料,所述环状聚烯烃水口材料是指由环状聚烯烃材料制备光学电子注塑件而产生的水口料头;对该环状聚烯烃水口材料除尘后进行粉碎,得到环状聚烯烃水口破碎料;
步骤2、按上述重量份数称取步骤1制备得到的环状聚烯烃水口破碎料以及超导电多壁碳纳米管、导电炭黑、聚烯烃增韧剂、脂肪族酯类超分散剂、环状酸酐型增容剂、酚类抗氧剂、硬脂酸钙热稳定剂、液态蜡;
步骤3、将称取的各原料进行搅拌,使各原料混合均匀;
步骤4、将混合均匀的原料送入挤出机中,进行熔融挤出,经风冷槽冷却、切粒、干燥制得导电环状聚烯烃复合材料。
所述步骤1制备得到的环状聚烯烃水口破碎料粒径≤8mm。
所述步骤1中,粉碎后的环状聚烯烃水口破碎料采用热风的方式用在110℃-130℃下烘烤1-2小时。
一种镀膜盘,其采用如上所述的导电环状聚烯烃复合材料制备得到。
采用上述方案后,本发明具有以下有效果:
本发明通过添加增韧剂,提高断裂伸长率,使复合材料韧性有大幅提升,为环状聚烯烃水口料的再利用带来了更多可能,对减少了资源的浪费。在此基础上,本发明选用超导电碳纳米管和导电炭黑互配作为导电填充物,两者互补,由导电多壁碳纳米管构建导电网格,导电炭黑补充网格的部分缺失,进而在制品表面形成完整的导电网络,使复合材料具备导电性。与此同时,通过加入超分散剂,将复合材料的表面电阻达到109Ω/□,甚至是108Ω/□以下,从而使复合材料具备优异的导电抗静电性能。
复合材料极低含水率(≤0.01%)的特性,在作为真空镀膜的镀膜盘时,对于镀膜抽真空效率有19.6%的效率提升,提升了设备有效产出。
附图说明
图1为本发明复合材料各实施例的测试结果图;
图2为本发明复合材料添加物与表面电阻分析图;
图3为本发明镀膜盘测试结果图。
具体实施方式
本发明提供了一种长效抗静电(导电)、无湿度依赖的导电环状聚烯烃复合材料,其按重量份计包括环状聚烯烃(COC)水口破碎料80-88份;超导电多壁碳纳米管(CNT)2-6份,导电炭黑1-2份,聚烯烃增韧剂5-15份,脂肪族酯类超分散剂1-3份,环状酸酐型增容剂0.3-0.8份,酚类抗氧剂0.3-0.6份,硬脂酸钙热稳定剂0.3-0.8份、液态蜡0.8-2.5份。
基于同一发明构思,本发明还提供了一种导电环状聚烯烃复合材料的制备方法,其具体如下:
步骤1、制备环状聚烯烃水口破碎料;
收集环状聚烯烃水口材料,所述环状聚烯烃水口材料是指由环状聚烯烃材料制备光学电子注塑件而产生的水口料头;使用气枪除尘后送进粉碎机进行粉碎,得到粒径≤8mm的颗粒,则为环状聚烯烃粉碎料;
将制备的环状聚烯烃粉碎料用热风循环烤箱以110℃-130℃烘烤1-2小时。
步骤2、按上述重量份数称取步骤1制备得到的环状聚烯烃水口破碎料以及超导电多壁碳纳米管、导电炭黑、聚烯烃增韧剂、脂肪族酯类超分散剂、环状酸酐型增容剂、酚类抗氧剂、硬脂酸钙热稳定剂、液态蜡。
步骤3、将称取的各原料装进立式圆桶型不锈钢容体搅拌机中搅拌20-30分钟,搅拌机转速为300/分钟,使各原料混合均匀。
步骤4、将混合均匀的原料送入挤出机中,进行熔融挤出,挤出机为双螺杆挤出机,双螺杆挤出机的温度为180~260℃,螺杆转速在400-500RPM,所得融体由双螺杆挤出机挤出后,经风冷槽冷却、切粒、干燥制得导电环状聚烯烃复合材料。
为详尽上述内容,以下将列举具体的实施例进行详细说明。
实施例1
本实施例作为对比实施例,仅取100重量份的环状聚烯烃(COC)水口破碎料经过挤出机制备得到。
实施例2
本实施例中,按重量份数计导电环状聚烯烃复合材料配方如下:环状聚烯烃(COC)水口破碎料83.8份、超导电多壁碳纳米管(CNT)4份、导电炭黑1份、聚烯烃增韧剂8份、脂肪族酯类超分散剂1份、环状酸酐型增容剂0.3份、酚类抗氧剂0.3份、硬脂酸钙热稳定剂0.3份、液态蜡1份。
实施例3
按重量份数计导电环状聚烯烃复合材料配方如下:环状聚烯烃(COC) 水口破碎料83.8份、超导电多壁碳纳米管(CNT)5份、导电炭黑1份、聚烯烃增韧剂10份、脂肪族酯类超分散剂1份、环状酸酐型增容剂0.3份、酚类抗氧剂0.3份、硬脂酸钙热稳定剂0.3份、液态蜡1份。
实施例4
按重量份数计导电环状聚烯烃复合材料配方如下:环状聚烯烃(COC) 水口破碎料79.8份、超导电多壁碳纳米管(CNT)5份、导电炭黑1份、聚烯烃增韧剂10份、脂肪族酯类超分散剂2份、环状酸酐型增容剂0.3份、酚类抗氧剂0.3份、硬脂酸钙热稳定剂0.3份、液态蜡1份。
实施例5
按重量份数计导电环状聚烯烃复合材料配方如下:环状聚烯烃(COC) 水口破碎料82.8份、超导电多壁碳纳米管(CNT)4份、导电炭黑1份、聚烯烃增韧剂8份、脂肪族酯类超分散剂2份、环状酸酐型增容剂0.3份、酚类抗氧剂0.3份、硬脂酸钙热稳定剂0.3份、液态蜡1份。
实施例6
按重量份数计导电环状聚烯烃复合材料配方如下:环状聚烯烃(COC)水口破碎料85.8份、超导电多壁碳纳米管(CNT)3份、导电炭黑1份、聚烯烃增韧剂6份、脂肪族酯类超分散剂2份、环状酸酐型增容剂0.3份、酚类抗氧剂0.3份、硬脂酸钙热稳定剂0.3份、液态蜡1份。
基于上述实施例2-6得到的导电环状聚烯烃复合材料,对其断裂伸长率、吸湿率、融体流动速率、热变形温度、平面翘曲度、成型收缩率以及注塑件经100℃烘烤1H后的表面电阻进行测量。测量结果如图1所示。
由图1中可知导电环状聚烯烃复合材料综合性能均较好,当配方中增韧填料的添加比例达到6%时,材料的抗弯强度和缺口强度分别提升30%和50%,韧性有大幅提升,为环状聚烯烃水口料的再利用带来了更多可能。
本发明中选用超导电碳纳米管和导电炭黑互配作为导电填充物,两者互补,由导电多壁碳纳米管构建导电网格,导电炭黑补充网格的部分缺失,进而在制品 表面形成完整的导电网络。继续结合表1可以看出采用本本技术方法制备的导电环状聚烯烃复合材料,在导电性能方面有着显著的改善,当CNT加入量为5%,超分散剂加入1%时,表面电阻即可做到105Ω/□;当CNT加入量为5%,超分散剂加入2%时,表面电阻即可做到104Ω/□。
参照图2并结合图1所示,可知超分散剂对导电填料在环状聚烯烃基体中的分散有着显著的作用,这是因为超分散剂对导电炭黑、碳纳米管等导电介质有较好好的亲和性,能起较好分散偶联活化、防止团聚作用,从而更加均匀分散到聚合物中,使材料表面体积电阻力大幅下降,加工性能大大提高,而物理性能基本不受影响。经本技术方案处理后,导电填料在环状聚烯烃基体中可以达到极为均匀的分布,避免了碳纳米管的团聚现象,最终注塑制品表面将带有大量的导电物质,形成完善的导电网络,达到注塑制品长久、高效的导电抗静电的目的。
基于同一发明构思,本发明还揭示了一种镀膜盘,其采用上述导电环状聚烯烃复合材料制备得到。具体如下:
将上述的导电环状聚烯烃复合材料加入经干燥桶,除湿干燥机温度设定为110℃±5℃,除湿干燥时间≥2小时,材料含水率≤0.001%;
将上述经除湿干燥的导电环状聚烯烃复合材料加入注塑机料斗,辅以模温机、机械手,以及装载的镀膜盘注塑模具,注塑加工成型,模具温度设定为125℃,实际模具温度维持在115±5℃,注塑机为锁模力为150吨发拉科电动注塑机,注塑成型温度为260-290℃;注射速度为45-95mm/s ,注射压力为150-800 kgf/C㎡,背压为70-90 kgf/C㎡; 按照以上技术条件制得所述的高分子长效抗静电镀膜盘,然后检验、包装、入库。
本发明的导电环状聚烯烃复合材料,因具有极低含水率(≤0.01%)的特性,在作为真空镀膜的镀膜盘时,抽真空效率有着明显的提升。如图3所示,可以看出本发明的导电环状聚烯烃复合材料因具有极低含水率(≤0.01%)的特性,在作为真空镀膜的镀膜盘时,对于镀膜抽真空效率有19.6%的效率提升,提升了设备有效产出。
综上所述,本发明的导电环状聚烯烃复合材料的制备方法,适合连续化生产,生产成本低,对环状聚烯烃类水口料的再利用提供了更多可能,减少了资源的浪费。同时,本发明的导电环状聚烯烃复合材料,导电填料在复合加工过程中,导电填料分布均匀,在导电碳纳米管的添加比例为4%,表面电阻即可达到105Ω/□,且复合材料却可以保持较好的机械性能。此外,还具有较高的流动性和尺寸稳定性、低翘曲性、较高的热变形温度、低吸水率、长效的抗静电性能,适用于连续生产的注塑制件,特别适用于电子行业的包装、镀膜盘,对于镀膜抽真空效率有19.6%的效率提升,提升了设备有效产出。
以上所述,仅是本发明实施例而已,并非对本发明的技术范围作任何限制,故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种导电环状聚烯烃复合材料,其特征在于:所述复合材料按重量份计包括环状聚烯烃水口破碎料80-88份;超导电多壁碳纳米管2-6份,导电炭黑1-2份,增韧剂5-15份,超分散剂1-3份,增容剂0.3-0.8份,抗氧剂0.3-0.6份,热稳定剂0.3-0.8份、液态蜡0.8-2.5份。
2.根据权利要求1所述的一种导电环状聚烯烃复合材料,其特征在于:所述复合材料按重量份计包括环状聚烯烃水口破碎料80-86份、超导电多壁碳纳米管3-5份、导电炭黑1-2份、增韧剂5-10份、超分散剂1-2份、增容剂0.4-0.6份、抗氧剂0.3-0.6份、热稳定剂0.3-0.6份、液态蜡0.8-1.5份。
3.根据权利要求1或2所述的一种导电环状聚烯烃复合材料,其特征在于:所述增韧剂为聚烯烃增韧剂,所述超分散剂为脂肪族酯类超分散剂,所述增容剂为环状酸酐型增容剂,所述抗氧剂为酚类抗氧剂,所述热稳定剂为硬脂酸钙热稳定剂。
4.一种导电环状聚烯烃复合材料的制备方法,其特征在于:所述方法包括:
步骤1、制备环状聚烯烃水口破碎料;
收集环状聚烯烃水口材料,所述环状聚烯烃水口材料是指由环状聚烯烃材料制备光学电子注塑件而产生的水口料头;对该环状聚烯烃水口材料除尘后进行粉碎,得到环状聚烯烃水口破碎料;
步骤2、按上述重量份数称取步骤1制备得到的环状聚烯烃水口破碎料以及超导电多壁碳纳米管、导电炭黑、聚烯烃增韧剂、脂肪族酯类超分散剂、环状酸酐型增容剂、酚类抗氧剂、硬脂酸钙热稳定剂、液态蜡;
步骤3、将称取的各原料进行搅拌,使各原料混合均匀;
步骤4、将混合均匀的原料送入挤出机中,进行熔融挤出,经风冷槽冷却、切粒、干燥制得导电环状聚烯烃复合材料。
5.根据权利要求3所述一种导电环状聚烯烃复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤1制备得到的环状聚烯烃水口破碎料粒径≤8mm。
6.根据权利要求3所述一种导电环状聚烯烃复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤1中,粉碎后的环状聚烯烃水口破碎料采用热风的方式用在110℃-130℃下烘烤1-2小时。
7.一种镀膜盘,其特征在于:采用如权利要求1-3任一所述的导电环状聚烯烃复合材料制备得到。
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