CN112920586A - 一种抗静电pc材料及其制品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子材料技术领域,具体公开了一种抗静电PC材料及其制品。该抗静电PC材料中,每100质量份的PC材料成品,包括93~97.9份的聚碳酸酯、1~3份的碳纤维、1~3份的碳纳米管及0.1~1份的分散剂。该抗静电PC材料能够实现抗静电的同时保留PC材料本身较好的物性。采用该抗静电PC材料制备而成的制品具有较好的抗静电性能及较高的抗冲击能力。
Description
【技术领域】
本发明涉及高分子材料技术领域,尤其涉及一种抗静电PC材料及其制品。
【背景技术】
现有的抗静电塑胶产品中,通常采用的抗静电介质为碳纤维、炭黑、碳纳米管。其中,由于碳纳米管的比表面积最大,而且有长径比,因此,在达到相同导电等级的前提下,碳纳米管添加的质量份数最少。也正因为此,碳纳米管作为抗静电介质有逐渐替代碳纤维、炭黑的趋势。
但是,由于碳纳米管的尺寸较小,构成产品的电流通路则需要加入较大质量分数的碳纳米管,尤其在纯PC材料中,需加到5%以上才能构成电流通路。然而,这会严重影响PC材料的基本性能。
因此,有必要研发一种抗静电PC材料,以解决上述问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种抗静电PC材料及其制品,能够实现抗静电的同时保留PC材料本身较好的物性。
为了实现上述目的,本发明采用如下的技术方案:
一种抗静电PC材料,每100质量份的PC材料成品,包括以下质量份的组分:
聚碳酸酯,93~97.9份;
碳纤维,1~3份;
碳纳米管,1~3份;及
分散剂,0.1~1份。
作为本发明的优选,所述聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯、聚酯型聚碳酸酯、环己烷双酚A型聚碳酸酯、双酚TMC合成的耐高温聚碳酸酯中的两种及以上的复配。
作为本发明的优选,在温度为300℃、负荷为1.2Kg的条件下,所述聚碳酸酯的溶体质量流动速率为3g/10min~50g/10min。
作为本发明的优选,所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的至少一种。
作为本发明的优选,所述碳纳米管的直径为1nm~7nm;所述碳纳米管的长径比大于等于500、吸油值大于等于300ml/100g、氮吸附比表面积大于等于250m2/g、碘吸附值大于等于400mg/g。
进一步地,每100质量份的PC材料成品中,所述碳纳米管的含量为1、1.2、1.4、1.5、1.6、1.8、2、2.2、2.4、2.5、2.6、2.8或3份。
作为本发明的优选,所述碳纤维的丝数为3K~60K、单丝直径为1μm~20μm、短切长度为1mm~15mm。
进一步地,每100质量份的PC材料成品中,所述碳纤维的含量为1、1.2、1.4、1.5、1.6、1.8、2、2.2、2.4、2.5、2.6、2.8或3份。
作为本发明的优选,所述分散剂为脂肪酸类润滑剂、脂肪酰胺类润滑剂、有机硅润滑剂中的一种或多种的复配。
进一步地,每100质量份的PC材料成品中,所述分散剂的含量为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1。
作为本发明的优选,所述脂肪酸类润滑剂中为饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸、羟基脂肪酸、氧化脂肪酸、脂肪酸醇、脂肪酸酯中的至少一种。
作为本发明的优选,所述脂肪酰胺类润滑剂包括脂肪酸酰胺和/或烷撑双脂肪酸酰胺。
作为本发明的优选,所述有机硅润滑剂的主要成分为聚硅氧烷;所述聚硅氧烷的重均分子量为30万~100万、粘度为60000~500000MPa·s。
一种制品,所述制品采用上述的抗静电PC材料制备而成。
本发明的有益效果是:本发明的抗静电PC材料,通过在PC材料中加入一定比例的碳纳米管及碳纤维,并添加分散剂以保证碳纳米管及碳纤维在PC材料中的分散性,实现了通过加入较低的导电介质添加量获得较好的抗静电性能,同时保留了PC材料自身较好的物性。采用本发明的抗静电PC材料制备而成的制品,同时具备较好的抗静电性能及较高的抗冲击能力。
【具体实施方式】
一种抗静电PC材料,每100质量份的PC材料成品,包括93~97.9份的聚碳酸酯、1~3份的碳纤维、1~3份的碳纳米管及0.1~1份的分散剂。
具体的,该抗静电PC材料中,聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯、聚酯型聚碳酸酯、环己烷双酚A型聚碳酸酯、双酚TMC合成的耐高温聚碳酸酯中的两种及以上的复配。在温度为300℃、负荷为1.2Kg的条件下,聚碳酸酯的溶体质量流动速率为3g/10min~50g/10min。
该抗静电PC材料中,碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的至少一种。进一步的,碳纳米管的直径为1nm~7nm;碳纳米管的长径比大于等于500、吸油值大于等于300ml/100g、氮吸附比表面积大于等于250m2/g、碘吸附值大于等于400mg/g。碳纤维的丝数为3K~60K、单丝直径为1μm~20μm、短切长度为1mm~15mm。采用一定比例的碳纳米管及碳纤维作为PC材料的导电介质,可使PC材料的表面电阻降至10^9Ohm~10^11Ohm;另外,PC材料的缺口冲击强度可达到30kJ/m^2以上,较好地保留了PC材料的原有性能。
该抗静电PC材料中,分散剂为脂肪酸类润滑剂、脂肪酰胺类润滑剂、有机硅润滑剂中的一种或多种的复配。进一步的,脂肪酸类润滑剂中为饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸、羟基脂肪酸、氧化脂肪酸、脂肪酸醇、脂肪酸酯中的至少一种。;脂肪酰胺类润滑剂包括脂肪酸酰胺和/或烷撑双脂肪酸酰胺;有机硅润滑剂的主要成分为聚硅氧烷;聚硅氧烷的重均分子量为30万~100万、粘度为60000~500000MPa·s。
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种抗静电PC材料,每100质量份的PC材料成品,包括95.2份的聚碳酸酯、3份的碳纳米管、1份的碳纤维、0.3份的乙撑双硬质酰胺(EBS)及0.5份的聚二甲基硅氧烷(PDMS)。其中,聚碳酸酯为50份的双酚A型聚碳酸酯及46.2份的环己烷双酚A型聚碳酸酯的复配;碳纳米管为单壁碳纳米管,长径比为500、吸油值为300ml/100g、氮吸附比表面积为250m2/g、碘吸附值为400mg/g;碳纤维的丝数为60K、单丝直径为1μm~10μm、短切长度为1mm~8mm。
称取上述相应重量的各组分,将各组分搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒。
实施例2
一种抗静电PC材料,每100质量份的PC材料成品,包括96.2份的聚碳酸酯、2份的碳纳米管、1份的碳纤维、0.3份的乙撑双硬质酰胺(EBS)及0.5份的聚二甲基硅氧烷(PDMS)。其中,聚碳酸酯为50份的双酚A型聚碳酸酯及46.2份的环己烷双酚A型聚碳酸酯的复配;碳纳米管为单壁碳纳米管,长径比为500、吸油值为300ml/100g、氮吸附比表面积为250m2/g、碘吸附值为400mg/g;碳纤维的丝数为60K、单丝直径为1μm~10μm、短切长度为1mm~8mm。
称取上述相应重量的各组分,将各组分搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒。
实施例3
一种抗静电PC材料,每100质量份的PC材料成品,包括95.7份的聚碳酸酯、2.5份的碳纳米管、1份的碳纤维、0.3份的乙撑双硬质酰胺(EBS)及0.5份的聚二甲基硅氧烷(PDMS)。其中,聚碳酸酯为50份的双酚A型聚碳酸酯及46.2份的环己烷双酚A型聚碳酸酯的复配;碳纳米管为单壁碳纳米管,长径比为500、吸油值为300ml/100g、氮吸附比表面积为250m2/g、碘吸附值为400mg/g;碳纤维的丝数为60K、单丝直径为1μm~10μm、短切长度为1mm~8mm。
称取上述相应重量的各组分,将各组分搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒。
实施例4
一种抗静电PC材料,每100质量份的PC材料成品,包括94.2份的聚碳酸酯、3份的碳纳米管、2份的碳纤维、0.3份的乙撑双硬质酰胺(EBS)及0.5份的聚二甲基硅氧烷(PDMS)。其中,聚碳酸酯为50份的双酚A型聚碳酸酯及46.2份的环己烷双酚A型聚碳酸酯的复配;碳纳米管为单壁碳纳米管,长径比为500、吸油值为300ml/100g、氮吸附比表面积为250m2/g、碘吸附值为400mg/g;碳纤维的丝数为60K、单丝直径为1μm~10μm、短切长度为1mm~8mm。
称取上述相应重量的各组分,将各组分搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒。
实施例5
一种抗静电PC材料,每100质量份的PC材料成品,包括95.2份的聚碳酸酯、2份的碳纳米管、2份的碳纤维、0.3份的乙撑双硬质酰胺(EBS)及0.5份的聚二甲基硅氧烷(PDMS)。其中,聚碳酸酯为50份的双酚A型聚碳酸酯及46.2份的环己烷双酚A型聚碳酸酯的复配;碳纳米管为单壁碳纳米管,长径比为500、吸油值为300ml/100g、氮吸附比表面积为250m2/g、碘吸附值为400mg/g;碳纤维的丝数为60K、单丝直径为1μm~10μm、短切长度为1mm~8mm。
称取上述相应重量的各组分,将各组分搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒。
实施例6
一种抗静电PC材料,每100质量份的PC材料成品,包括94.7份的聚碳酸酯、2.5份的碳纳米管、2份的碳纤维、0.3份的乙撑双硬质酰胺(EBS)及0.5份的聚二甲基硅氧烷(PDMS)。其中,聚碳酸酯为50份的双酚A型聚碳酸酯及46.2份的环己烷双酚A型聚碳酸酯的复配;碳纳米管为单壁碳纳米管,长径比为500、吸油值为300ml/100g、氮吸附比表面积为250m2/g、碘吸附值为400mg/g;碳纤维的丝数为60K、单丝直径为1μm~10μm、短切长度为1mm~8mm。
称取上述相应重量的各组分,将各组分搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒。
实施例7
一种抗静电PC材料,每100质量份的PC材料成品,包括93.2份的聚碳酸酯、3份的碳纳米管、3份的碳纤维、0.3份的乙撑双硬质酰胺(EBS)及0.5份的聚二甲基硅氧烷(PDMS)。其中,聚碳酸酯为50份的双酚A型聚碳酸酯及46.2份的环己烷双酚A型聚碳酸酯的复配;碳纳米管为单壁碳纳米管,长径比为500、吸油值为300ml/100g、氮吸附比表面积为250m2/g、碘吸附值为400mg/g;碳纤维的丝数为60K、单丝直径为1μm~10μm、短切长度为1mm~8mm。
称取上述相应重量的各组分,将各组分搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒。
实施例8
一种抗静电PC材料,每100质量份的PC材料成品,包括94.2份的聚碳酸酯、2份的碳纳米管、3份的碳纤维、0.3份的乙撑双硬质酰胺(EBS)及0.5份的聚二甲基硅氧烷(PDMS)。其中,聚碳酸酯为50份的双酚A型聚碳酸酯及46.2份的环己烷双酚A型聚碳酸酯的复配;碳纳米管为单壁碳纳米管,长径比为500、吸油值为300ml/100g、氮吸附比表面积为250m2/g、碘吸附值为400mg/g;碳纤维的丝数为60K、单丝直径为1μm~10μm、短切长度为1mm~8mm。
称取上述相应重量的各组分,将各组分搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒。
实施例9
一种抗静电PC材料,每100质量份的PC材料成品,包括93.7份的聚碳酸酯、2.5份的碳纳米管、3份的碳纤维、0.3份的乙撑双硬质酰胺(EBS)及0.5份的聚二甲基硅氧烷(PDMS)。其中,聚碳酸酯为50份的双酚A型聚碳酸酯及46.2份的环己烷双酚A型聚碳酸酯的复配;碳纳米管为单壁碳纳米管,长径比为500、吸油值为300ml/100g、氮吸附比表面积为250m2/g、碘吸附值为400mg/g;碳纤维的丝数为60K、单丝直径为1μm~10μm、短切长度为1mm~8mm。
称取上述相应重量的各组分,将各组分搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒。
比较例1
一种抗静电PC材料,每100质量份的PC材料成品,包括95.2份的聚碳酸酯、4份的碳纳米管、0.3份的乙撑双硬质酰胺(EBS)及0.5份的聚二甲基硅氧烷(PDMS)。其中,该抗静电PC材料中所采用的聚碳酸酯及碳纳米管的成分与实施例1中相同,不再重复描述。
称取上述相应重量的各组分,将各组分搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒。
比较例2
一种抗静电PC材料,每100质量份的PC材料成品,包括91.2份的聚碳酸酯、8份的碳纤维、0.3份的乙撑双硬质酰胺(EBS)及0.5份的聚二甲基硅氧烷(PDMS)。其中,该抗静电PC材料中所采用的聚碳酸酯及碳纤维的成分与实施例1中相同,不再重复描述。
称取上述相应重量的各组分,将各组分搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒。
对以上各实施例及对比例的抗静电PC材料熔融挤出造粒后,将各实施例及对比例中的粒子在注塑机上注塑成型标准测试样条,按标准测试所得材料的机械性能,测试结果如表1所示:
表1测试结果
将上述实施例1-9分別与比较例1和比较例2作对比可知,在PC材料中添加碳纳米管及碳纤维,可使PC材料具有较好的抗静电性能及较高的抗冲击能力,这主要是因为采用了碳纳米管及碳纤维的复配作为PC材料的导电介质,使得PC材料中导电介质的添加量较低,不仅使PC材料获得了较好的抗静电性,还同时保留了PC材料自身较好的物性。
本发明还提供了一种制品,该制品采用上述的抗静电PC材料制备而成。该制品的抗静电性能好、抗冲击强度高。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理,这些描述只是为了解释本发明原理,不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释,本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式,这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种抗静电PC材料,其特征在于,每100质量份的PC材料成品,包括以下质量份的组分:
聚碳酸酯,94~97.9份;
碳纤维,1~3份;
碳纳米管,1~3份;及
分散剂,0.1~1份。
2.根据权利要求1所述的抗静电PC材料,其特征在于,所述聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯、聚酯型聚碳酸酯、环己烷双酚A型聚碳酸酯、双酚TMC合成的耐高温聚碳酸酯中的两种及以上的复配。
3.根据权利要求2所述的抗静电PC材料,其特征在于,在温度为300℃、负荷为1.2Kg的条件下,所述聚碳酸酯的溶体质量流动速率为3g/10min~50g/10min。
4.根据权利要求1所述的抗静电PC材料,其特征在于,所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的抗静电PC材料,其特征在于,所述碳纳米管的直径为1nm~7nm;所述碳纳米管的长径比大于等于500、吸油值大于等于300ml/100g、氮吸附比表面积大于等于250m2/g、碘吸附值大于等于400mg/g。
6.根据权利要求1所述的抗静电PC材料,其特征在于,所述碳纤维的丝数为3K~60K、单丝直径为1μm~20μm、短切长度为1mm~15mm。
7.根据权利要求1所述的抗静电PC材料,其特征在于,所述分散剂为脂肪酸类润滑剂、脂肪酰胺类润滑剂、有机硅润滑剂中的一种或多种的复配。
8.根据权利要求7所述的抗静电PC材料,其特征在于,所述脂肪酸类润滑剂中为饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸、羟基脂肪酸、氧化脂肪酸、脂肪酸醇、脂肪酸酯中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的抗静电PC材料,其特征在于,所述脂肪酰胺类润滑剂包括脂肪酸酰胺和/或烷撑双脂肪酸酰胺。
10.根据权利要求7所述的抗静电PC材料,其特征在于,所述有机硅润滑剂的主要成分为聚硅氧烷;所述聚硅氧烷的重均分子量为30万~100万、粘度为60000~500000MPa·s。
11.一种制品,其特征在于,所述制品采用权利要求1至10任一项所述的抗静电PC材料制备而成。
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