CN114292499A - 一种petg导电母粒及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于导电母粒技术领域，提供一种PETG导电母粒及其制备方法和应用，该PETG导电母粒，包括以下重量份的原料：PETG树脂55～86份、导电石墨1～50份、导电炭黑1～20份、氧化铝5～20份、抗氧剂0.2～2份、偶联剂0.5～5份、分散润滑剂1～4份；其中，所述导电石墨为微米级粒径的导电石墨；所述导电炭黑的比表面积≥250m²/g。该PETG导电母粒具有优异的导电性能和拉伸强度，且其能保持较好的冲击强度和断裂伸长率，能保障导电PETG片材的使用。

Description

一种PETG导电母粒及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及导电母粒技术领域，特别是涉及一种PETG导电母粒及其制备方法和应用。

背景技术

PETG树脂为非晶型共聚酯，是一种透明树脂，其全称为聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯。与PET树脂相比，PETG树脂的分子链段上多了1,4-环己烷二甲醇共聚单体，因此，相比PET树脂，PETG树脂具有其独特性能。具体地，PETG树脂具有较好的加工性能、透明度、耐化学药剂、耐候和抗冲击性能，可以广泛应用于板片材、高性能收缩膜、瓶用、异型材及化妆品包装领域。

其中，可在PETG片材中添加导电材料，以改善PETG片材的导电性能，扩展其应用领域；然而，现有技术中很少有专门适用于PETG片材的导电母粒，导致PETG片材的导电性能改善不理想，甚至还会大大降低PETG片材的其他性能(如抗冲击性能)，难以满足市场对导电PETG片材的需求。而且，现有导电母粒，如公开号CN110564113A提供的一种导电母粒及其制备方法，其需添加纳米级石墨烯、碳纳米管等价格昂贵的导电材料，导致导电母粒的原料成本和生产成本居高不下，且这种导电母粒的导电性能也还有待进一步改善。

发明内容

本发明的目的之一是针对现有技术的不足，提供一种PETG导电母粒，该PETG导电母粒具有优异的导电性能和拉伸强度，且其能保持较好的冲击强度和断裂伸长率，能保障导电PETG片材的使用。

本发明的目的之二是针对现有技术的不足，提供一种制备工艺稳定、生产成本低、适合大规模生产的PETG导电母粒的制备方法。

本发明的目的之三是针对现有技术的不足，提供一种PETG导电母粒在PETG片材中的应用。

基于此，本发明公开了一种PETG导电母粒，包括以下重量份的原料：

其中，所述导电石墨为微米级粒径的导电石墨；所述导电炭黑的比表面积≥250m²/g。

优选地，所述的一种PETG导电母粒，包括以下重量份的原料：

优选地，所述分散润滑剂为EBS接枝物。

进一步优选地，所述EBS接枝物为EBS接枝MAH，EBS接枝MAH的含量为2-4％。本发明的PETG导电母粒中，该EBS接枝MAH作为分散润滑剂，搭配偶联剂，能大大提高导电石墨、导电炭黑及氧化铝在该PETG导电母粒体系中的分散性能，进而能确保该PETG导电母粒优异的导电性能和拉伸强度的同时，还能使该PETG导电母粒保持较好的冲击强度和断裂伸长率，以保障导电PETG片材的使用。

其中，该EBS接枝MAH的制备方法为：将EBS加入反应釜，加热到155～160℃恒温，充分搅拌，加入0.8～1.5％的MAH，搅拌1～3分钟；加入过氧化二异丙苯DCP，继续搅拌2～5分钟，降至室温，磨粉到10目，即得EBS接枝MAH。

优选地，所述导电石墨的粒径为5000目；本发明所用的导电炭黑的比表面积不至于过小，且其导电石墨的粒径也不会过小，这样，导电石墨和导电炭黑不会因尺寸过小而难以在该PETG导电母粒体系中均匀分散，进而能确保导电PETG片材的综合性能，尤其是其导电性能。其中，所述PETG树脂为100～200目的PETG粉料，该粒径的PETG粉料更易于与导电石墨和导电炭黑及氧化铝均匀混合。

优选地，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的复配物。抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(简称抗氧剂1010)为高分子量的受阻酚抗氧剂，其挥发性很低，不易迁移，其作为主氧化剂，能长效维持良好的抗氧性能，而抗氧剂三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(简称抗氧剂168)，其作为辅助抗氧剂，与主抗氧剂1010复配，有很好的协同抗氧化效应，可有效地防止导电PETG母粒在成型过程中的热降解。

所述偶联剂为硅烷偶联剂。进一步优选地，所述硅烷偶联剂为甲基三甲氧基硅烷；其硅烷氧基对导电石墨和导电炭黑具有反应性，且其有机官能基对有机物(如PETG树脂)具有相容性，因此，当硅烷偶联剂介于导电石墨/导电炭黑和PETG树脂界面之间，可形成PETG树脂-硅烷偶联剂-导电石墨/导电炭黑的结合层，有利于导电石墨和导电炭黑在PETG树脂中的均匀分散，进而能保障导电PETG母粒的力学性能(如拉伸强度)。

本发明还公开了上述的一种PETG导电母粒的制备方法，包括以下制备步骤：

步骤S1，将PETG树脂磨粉，加工成规格为100～200目的PETG粉料；

步骤S2，将导电石墨和导电炭黑加入偶联剂中，搅拌均匀，得到第一混合物料；

步骤S3，向所述第一混合物料中加入氧化铝、分散润滑剂和抗氧剂，搅拌均匀，得到第二混合物料；

步骤S4，向所述第二混合物料中加入所述PETG粉料，搅拌均匀，得到第三混合物料；

步骤S5，将所述第三混合物料放入挤出机中进行挤出造粒，即得PETG导电母粒。

优选地，所述步骤S2中，制备所述第一混合物料的搅拌速率为300～400转/分钟、搅拌时间为3～8分钟；

所述步骤S3中，制备所述第二混合物料的搅拌速率为450～550转/分钟、搅拌时间为3～8分钟；

所述步骤S4中，制备所述第三混合物料的搅拌速率为300～400转/分钟、搅拌时间为8～15分钟。

优选地，所述步骤S5中，所述挤出造粒的工艺条件如下：

所述挤出机各区温度为：一区温度为145～155℃，二区温度为185～195℃，三区温度为195～205℃，四区温度为205～215℃，五至十区的温度为215～225℃，机头温度为225～235℃；

挤出造粒过程中，螺杆转速为285～315转/分钟，喂料转速为50～70转/分钟，切粒机转速为25～40转/分钟，真空度≤0.1Mpa，水槽温度为30～50℃。

本发明还公开了一种PETG导电母粒的应用，即将上述的一种PETG导电母粒应用于PETG片材中。

优选地，所述PETG导电母粒按12％的质量占比添加至PETG树脂中，以制得所述PETG片材。

与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果：

本发明的PETG导电母粒中，以PETG树脂为主体树脂，将导电石墨和导电炭黑复配来提高PETG导电母粒的导电性能、降低表面电阻，氧化铝用于改善PETG导电母粒的冲击强度，以免因导电石墨和导电炭黑的添加而导致PETG导电母粒的冲击强度下降过大，而偶联剂介于导电石墨/导电炭黑和PETG树脂界面之间，能形成PETG树脂-硅烷偶联剂-导电石墨/导电炭黑的结合层，再搭配分散润滑剂，能大大提高导电石墨、导电炭黑及氧化铝在该PETG导电母粒体系中的分散性能，抗氧剂则起到抗氧化和防热降解的作用；如此，通过以上各原料的协同配合，再严格控制各原料的重量份，能够得到兼具优异的导电性能和拉伸强度的PETG导电母粒，同时还能保持该PETG导电母粒具有较好的冲击强度和断裂伸长率，该PETG导电母粒的综合性能好；而且，相比添加价格高昂的石墨烯/碳纳米管，本发明的PETG导电母粒的原料成本和生产成本明显降低。

此外，该PETG导电母粒的主体材料为PETG树脂，能更好的相容于PETG片材体系中，进而能制得综合性能优良的导电PETG片材；尤其是，采用本发明的PETG导电母粒所得的导电PETG片材的表面电阻可降至10³Ω、其拉伸强度可高达51.8mpa。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

需要说明的是，若无特殊说明，以下实施例中的PETG树脂采用韩国SK公司的PETGYF300；导电炭黑采用捷克导电炭黑CHEZACARB AC80；导电石墨采用青岛中东石墨有限公司的Q2S-1产品。

实施例1

本实施例的一种PETG导电母粒，包括如下重量份数的原料：

其中，导电石墨为微米级粒径的导电石墨，其粒径为5000目。

其中，导电炭黑的比表面积≥250m²/g。

其中，分散润滑剂为EBS接枝物，该EBS接枝物为EBS接枝MAH。

其中，抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯按质量比2.5：1制得的复配物。

其中，偶联剂为甲基三甲氧基硅烷。

本实施例的一种PETG导电母粒的制备方法，包括以下制备步骤：

步骤S1，将PETG树脂磨粉，加工成规格为160目的PETG粉料。

步骤S2，将导电石墨和导电炭黑加入偶联剂中，在350转/分钟下搅拌5分钟，得到第一混合物料。

步骤S3，向所述第一混合物料中加入氧化铝、分散润滑剂和抗氧剂，在480转/分钟下搅拌5分钟，得到第二混合物料。

步骤S4，向所述第二混合物料中加入所述PETG粉料，在350转/分钟下搅拌10分钟，得到第三混合物料。

步骤S5，将所述第三混合物料放入挤出机中进行挤出造粒，以制得PETG导电母粒。

其中，步骤S5中挤出造粒的工艺条件如下：

挤出机各区温度为：一区温度为150℃，二区温度为190℃，三区温度为200℃，四区温度为210℃，五至十区的温度为220℃，机头温度为230℃；

挤出造粒过程中，螺杆转速为300转/分钟，喂料转速为60转/分钟，切粒机转速为35转/分钟，真空度≤0.1Mpa，水槽温度为40℃。

实施例2

本实施例的一种PETG导电母粒，包括如下重量份数的原料：

其中，抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯按质量比3：1制得的复配物。

其中，导电石墨、导电炭黑、偶联剂和分散润滑剂均参照实施例1。

本实施例的一种PETG导电母粒的制备方法，包括以下制备步骤：

步骤S1，将PETG树脂磨粉，加工成规格为100目的PETG粉料。

步骤S2，将导电石墨和导电炭黑加入偶联剂中，在400转/分钟下搅拌8分钟，得到第一混合物料。

步骤S3，向所述第一混合物料中加入氧化铝、分散润滑剂和抗氧剂，在550转/分钟下搅拌8分钟，得到第二混合物料。

步骤S4，向所述第二混合物料中加入所述PETG粉料，在400转/分钟下搅拌15分钟，得到第三混合物料。

步骤S5，将所述第三混合物料放入挤出机中进行挤出造粒，以制得PETG导电母粒。

其中，步骤S5中挤出造粒的工艺条件如下：

挤出机各区温度为：一区温度为155℃，二区温度为195℃，三区温度为205℃，四区温度为215℃，五至十区的温度为225℃，机头温度为235℃；

挤出造粒过程中，螺杆转速为315转/分钟，喂料转速为70转/分钟，切粒机转速为40转/分钟，真空度≤0.1Mpa，水槽温度为50℃。

实施例3

本实施例的一种PETG导电母粒，包括如下重量份数的原料：

其中，抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯按质量比1.5：1制得的复配物。

其中，导电石墨、导电炭黑、分散润滑剂和偶联剂均参照实施例1。

本实施例的一种PETG导电母粒的制备方法，包括以下制备步骤：

步骤S1，将PETG树脂磨粉，加工成规格为200目的PETG粉料。

步骤S2，将导电石墨和导电炭黑加入偶联剂中，在300转/分钟下搅拌3分钟，得到第一混合物料。

步骤S3，向所述第一混合物料中加入氧化铝、分散润滑剂和抗氧剂，在450转/分钟下搅拌8分钟，得到第二混合物料。

步骤S4，向所述第二混合物料中加入所述PETG粉料，在350转/分钟下搅拌10分钟，得到第三混合物料。

步骤S5，将所述第三混合物料放入挤出机中进行挤出造粒，以制得PETG导电母粒。

其中，步骤S5中挤出造粒的工艺条件如下：

挤出机各区温度为：一区温度为145℃，二区温度为185℃，三区温度为195℃，四区温度为205℃，五至十区的温度为215℃，机头温度为225℃；

挤出造粒过程中，螺杆转速为285转/分钟，喂料转速为50转/分钟，切粒机转速为25转/分钟，真空度≤0.1Mpa，水槽温度为30℃。

实施例4

本实施例的一种PETG导电母粒，包括如下重量份数的原料：

其中，导电石墨、导电炭黑、抗氧剂、分散润滑剂和偶联剂均参照实施例1。

本实施例的一种PETG导电母粒的制备方法，包括以下制备步骤：

步骤S1，将PETG树脂磨粉，加工成规格为160目的PETG粉料。

步骤S2，将导电石墨和导电炭黑加入偶联剂中，在350转/分钟下搅拌5分钟，得到第一混合物料。

步骤S3，向所述第一混合物料中加入氧化铝、分散润滑剂和抗氧剂，在450转/分钟下搅拌3分钟，得到第二混合物料。

步骤S4，向所述第二混合物料中加入所述PETG粉料，在300转/分钟下搅拌8分钟，得到第三混合物料。

步骤S5，将所述第三混合物料放入挤出机中进行挤出造粒，以制得PETG导电母粒。

其中，步骤S5中挤出造粒的工艺条件参照实施例1。

对比例1

本对比例的一种PETG母粒及其制备方法均参照实施例1，其与实施例1的区别在于：本对比例的PETG母粒中未添加导电石墨和导电炭黑。

对比例2

本对比例的一种PETG导电母粒及其制备方法均参照实施例1，其与实施例1的区别在于：将实施例1的PETG导电母粒中20份导电石墨替换为20份导电炭黑；也即，本对比例的PETG导电母粒中仅添加了导电炭黑，而未添加导电石墨。

对比例3

本对比例的一种PETG导电母粒及其制备方法均参照实施例1，其与实施例1的区别在于：将实施例1的PETG导电母粒中15份导电炭黑替换为15份导电石墨；也即，本对比例的PETG导电母粒中仅添加了导电石墨，而未添加导电炭黑。

性能测试

分别将实施例1～4及对比例1～3的母粒按12％的重量占比添加至PETG树脂中，以分别制得250um的PETG片材，对实施例1～4及对比例1～3的母粒所对应的PETG片材分别进行性能测试，测试结果如下表1所示：

表1

从表1可知，相比对比例1采用不添加任何导电材料的PETG母粒所得的PETG片材，本实施例1～4添加有导电石墨和导电炭黑的PETG导电母粒制成的导电PETG片材的表面电阻显著降低，其导电性得到大幅提升，能大大增加导电PETG片材的导电性能，且其拉伸强度也有所改善，能确保导电PETG片材的使用，而且本实施例1～4的导电PETG片材的冲击强度变化较小，仍能保持较好的冲击强度，且由于导电石墨和导电炭黑的添加，本实施例1～4的PETG片材的断裂伸长率有所下降，但还能保持一定的断裂伸长率，不会影响导电PETG片材的正常使用；其中，采用实施例1的PETG导电母粒制成的导电PETG片材的综合性能最佳。

表2

从表2可知，与实施例1相比，尽管对比例2(其导电材料均为导电炭黑，而不含导电石墨)的导电PETG片材具有优异的导电性能，但其冲击强度和断裂伸长率下降明显，影响导电PETG片材的正常使用；尽管对比例3(其导电材料均为导电石墨，而不含导电炭黑)的导电PETG片材的拉伸强度较好，但相比实施例1，对比例3的导电PETG片材的导电性能还有待改善。而本实施例1，其将导电材料导电炭黑和导电石墨配合使用，并搭配其他原料能得到导电性能和拉伸强度优异的导电PETG片材，且该导电PETG片材还能保持较好的冲击强度和断裂伸长率，能确保导电PETG片材的正常使用。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种PETG导电母粒，其特征在于，包括以下重量份的原料：

分散润滑剂1～4份；

其中，所述导电石墨为微米级粒径的导电石墨；所述导电炭黑的比表面积≥250m²/g。

2.根据权利要求1所述的一种PETG导电母粒，其特征在于，包括以下重量份的原料：

分散润滑剂2份。

3.根据权利要求1所述的一种PETG导电母粒，其特征在于，所述分散润滑剂为EBS接枝物。

4.根据权利要求3所述的一种PETG导电母粒，其特征在于，所述EBS接枝物为EBS接枝MAH。

5.根据权利要求1所述的一种PETG导电母粒，其特征在于，所述导电石墨的粒径为5000目；

所述PETG树脂为100～200目的PETG粉料。

6.根据权利要求1所述的一种PETG导电母粒，其特征在于，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的复配物；

所述偶联剂为硅烷偶联剂。

7.权利要求1-6任一项所述的一种PETG导电母粒的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

步骤S1，将PETG树脂磨粉，加工成规格为100～200目的PETG粉料；

步骤S2，将导电石墨和导电炭黑加入偶联剂中，搅拌均匀，得到第一混合物料；

步骤S3，向所述第一混合物料中加入氧化铝、分散润滑剂和抗氧剂，搅拌均匀，得到第二混合物料；

步骤S4，向所述第二混合物料中加入所述PETG粉料，搅拌均匀，得到第三混合物料；

步骤S5，将所述第三混合物料放入挤出机中进行挤出造粒，即得PETG导电母粒。

8.根据权利要求7所述的一种PETG导电母粒的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，制备所述第一混合物料的搅拌速率为300～400转/分钟、搅拌时间为3～8分钟；

所述步骤S3中，制备所述第二混合物料的搅拌速率为450～550转/分钟、搅拌时间为3～8分钟；

所述步骤S4中，制备所述第三混合物料的搅拌速率为300～400转/分钟、搅拌时间为8～15分钟。

9.根据权利要求7所述的一种PETG导电母粒的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述挤出造粒的工艺条件如下：

所述挤出机各区温度为：一区温度为145～155℃，二区温度为185～195℃，三区温度为195～205℃，四区温度为205～215℃，五至十区的温度为215～225℃，机头温度为225～235℃；

挤出造粒过程中，螺杆转速为285～315转/分钟，喂料转速为50～70转/分钟，切粒机转速为25～40转/分钟，真空度≤0.1Mpa，水槽温度为30～50℃。

10.一种PETG导电母粒的应用，其特征在于，将权利要求1-6任意一项所述的一种PETG导电母粒应用于PETG片材中。