CN115785643A - 抗静电复合材料及其制备方法、防静电镊子 - Google Patents

Abstract

本申请属于材料技术领域，尤其涉及一种抗静电复合材料及其制备方法，以及一种防静电镊子。抗静电复合材料包括如下质量百分含量的原料组分：聚碳酸酯80～90wt％、导电剂1～10wt％、抗氧剂0.1～0.5wt％、高温分散剂0.2～3wt％、润滑剂0.1～1％、增韧剂1～5wt％、油类分散剂0.1～1％、增强填料1～5wt％和偶联剂0～1％；其中，导电剂包括碳纳米管；抗氧剂包括双(2，4‑二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。通过各原料组分及其配比的协同作用，使得抗静电复合材料同时具有优异的抗静电效果和机械力学性能，且导电剂添加量少，降低了掉粉、浮纤等风险，同时降低了成本，确保了抗静电复合材料的加工流动性。

Description

抗静电复合材料及其制备方法、防静电镊子

技术领域

本申请属于材料技术领域，尤其涉及一种抗静电复合材料及其制备方法，以及一种防静电镊子。

背景技术

目前防静电镊子有传统的金属镊子、炭黑防静电镊子和碳纤维防静电镊子。金属镊子在使用过程中由于太高的硬度导致其过于尖锐，操作过程中会划伤产品。并且金属镊子的加工工艺复杂，需要经过冲压、打磨抛光、点焊等一系列工序，生产成本高。而炭黑改性塑料防静电镊子因炭黑添加量多，导致会析出掉粉污染电子元件、回弹性不够和不环保等缺点。碳纤维防静电镊子是目前的主流，但若要达到抗静电的效果，需要添加碳纤维的份量多，从而导致注塑时有浮纤，且成本提高。

目前市面上的抗静电料种类很多，传统的导电料添加导电炭黑和/或碳纤维，添加量多，加工时流动性变差。并且炭黑会析出掉粉，容易对电子元器件产生污染，甚至报废。另外，碳纤维添加量多，成本高，注塑会产生浮纤影响外观。因此，需要改善抗静电材料中碳纤维添加量多导致浮纤、加工性能变化、且成本高的问题。从而影响抗静电材料在防静电镊子等工艺制品中的应用。

发明内容

本申请的目的在于提供一种抗静电复合材料及其制备方法，以及一种防静电镊子，旨在一定程度上解决现有抗静电材料中碳纤维添加量多导致浮纤、加工性能变化、且成本高的问题。

为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种抗静电复合材料，所述抗静电复合材料包括如下质量百分含量的原料组分：

聚碳酸酯80～90wt％、导电剂1～10wt％、抗氧剂0.1～0.5wt％、高温分散剂0.2～3wt％、润滑剂0.1～1wt％、增韧剂1～5wt％、油类分散剂0.1～1wt％、增强填料1～5wt％和偶联剂0～1wt％；其中，所述导电剂包括碳纳米管；所述抗氧剂包括双(2，4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。

第二方面，本申请提供一种抗静电复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将80～90份的聚碳酸酯、0～1份的偶联剂、1～10份的导电剂、0.1～0.5份的抗氧剂、0.2～3份的高温分散剂和0.1～1份的润滑剂制成第一预混物；其中，所述导电剂包括碳纳米管；所述抗氧剂包括双(2，4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯；

将1～5份的增强填料、0.1～1份的油类分散剂制成第二预混物；

将所述第一预混物从双螺杆挤出机的主喂料口下料，所述第二预混物从侧喂料口下料，进行熔融挤出造粒，得到抗静电复合材料。

第三方面，本申请提供一种防静电镊子，所述防静电镊子由上述的抗静电复合材料或者上述方法制备的抗静电复合材料制成。

本申请第一方面提供的抗静电复合材料，采用碳纳米管作为导电剂替代传统的导电剂，添加量少，不会掉粉，同时有利于提高复合材料的高模量、高强度、以及较好的抗冲击等物理机械性能。另外，碳纳米管作为导电剂可回收性佳，可重复回收利用不影响其导电性能，其导电性能还有可能随着重复使用次数的增加而提高。其中，高温分散剂有利于提高导电剂等组分在复合材料中的分散均匀性。油类分散剂有利于提高增强填料、增韧剂等组分在复合材料中的分散均匀性。润滑剂提高复合材料的流平性，使复合材料制品的表面光滑，降低其粗糙度。增韧剂和增强填料能够有效提高复合材料的强度等机械力学性能。抗氧剂采用双(2，4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯等，能够有效地抑制或降低聚碳酸酯大分子的热氧化反应速度，明显地提高复合材料的耐热性能，延缓复合材料的降解、老化过程，延长复合材料制品使用寿命。双(2，4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯耐高温，由于其本身化学结构，在高温下不容易降解，且与聚碳酸酯的相容性较好，不容易析出；在与聚碳酸酯氧化时产生的自由基反应过程中，能够快速终止聚碳酸酯链段的断裂以及交联反应，且对分子链段的影响不大，从而加工前后熔融指数变化不大，因为使得复合材料的加工稳定性好，体系经多次挤出后熔融指数变化小。通过各原料组分及其配比的协同作用，使得抗静电复合材料同时具有优异的抗静电效果和机械力学性能，且导电剂添加量少，降低了掉粉、浮纤等风险，同时降低了成本，确保了抗静电复合材料的加工流动性。

本申请第二方面提供的抗静电复合材料的制备方法，分别将80～90份的聚碳酸酯、0～1份的偶联剂、1～10份的导电剂、0.1～0.5份的抗氧剂、0.2～3份的高温分散剂和0.1～1份的润滑剂制成第一预混物，使碳纳米管与聚碳酸酯、偶联剂、导电剂、高温分散剂、润滑剂等原料组分形成均匀稳定地混合浆料。并将1～5份的增强填料、0.1～1份的油类分散剂制成第二预混物，通过油类分散剂对增强填料的混合改性，使增强填料能够分散均匀稳定，不易分层。将第一预混物从双螺杆挤出机的主喂料口下料，所述第二预混物从侧喂料口下料，进行熔融挤出造粒，得到抗静电复合材料。本申请制备的抗静电复合材料，在满足材料的导电性能和高强度和高弯曲模量的前提下，制出的防静电复合材料不含硫，因而不会跟银反应形成硫化银导致脱落污染半导体元器件，满足半导体使用。并且，克服了传统导电剂导电炭黑添加量多和易析碳、浮纤等问题。制备的抗静电复合材料后期只需要注塑成型即可制得防静电镊子，具有操作简便和实现量产化等优点。

本申请第三方面提供的防静电镊子，由上述的抗静电复合材料制成，该抗静电复合材料同时优异的抗静电效果，以及高强度和高弯曲模量等机械力学性能，且稳定性好，无掉粉、浮纤等问题，将该抗静电复合材料制成防静电镊子后，防静电镊子同样具有优异的抗静电性能，表面电阻率低，同时具有高强度和高弯曲模量等机械力学性能，且表面没有浮纤，光滑，不掉粉。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的抗静电复合材料的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a，b或c中的至少一项(个)”，或，“a，b和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a，b，c，a-b(即a和b)，a-c，b-c，或a-b-c，其中a，b，c分别可以是单个，也可以是多个。

应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

本申请说明书实施例中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请说明书实施例相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请说明书实施例公开的范围之内。具体地，本申请说明书实施例中的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一XX也可以被称为第二XX，类似地，第二XX也可以被称为第一XX。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

本申请实施例第一方面提供一种抗静电复合材料，抗静电复合材料包括如下质量百分含量的原料组分：

聚碳酸酯80～90wt％、导电剂1～10wt％、抗氧剂0.1～0.5wt％、高温分散剂0.2～3wt％、润滑剂0.1～1％、增韧剂1～5wt％、油类分散剂0.1～1％、增强填料1～5wt％和偶联剂0～1％；其中，导电剂包括碳纳米管；抗氧剂包括双(2，4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。

本申请实施例第一方面提供的抗静电复合材料，采用碳纳米管作为导电剂替代传统的导电剂，添加量少，不会掉粉，同时有利于提高复合材料的高模量、高强度、以及较好的抗冲击等物理机械性能。另外，碳纳米管作为导电剂可回收性佳，可重复回收利用不影响其导电性能，其导电性能还有可能随着重复使用次数的增加而提高。其中，高温分散剂有利于提高导电剂等组分在复合材料中的分散均匀性。油类分散剂有利于提高增强填料、增韧剂等组分在复合材料中的分散均匀性。润滑剂提高复合材料的流平性，使复合材料制品的表面光滑，降低其粗糙度。增韧剂和增强填料能够有效提高复合材料的强度等机械力学性能。抗氧剂采用双(2，4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯等，能够有效地抑制或降低聚碳酸酯大分子的热氧化反应速度，明显地提高复合材料的耐热性能，延缓复合材料的降解、老化过程，延长复合材料制品使用寿命。双(2，4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯耐高温，由于其本身化学结构，在高温下不容易降解，且与聚碳酸酯的相容性较好，不容易析出；在与聚碳酸酯氧化时产生的自由基反应过程中，能够快速终止聚碳酸酯链段的断裂以及交联反应，且对分子链段的影响不大，从而加工前后熔融指数变化不大，因为使得复合材料的加工稳定性好，体系经多次挤出后熔融指数变化小。通过各原料组分及其配比的协同作用，使得抗静电复合材料同时具有优异的抗静电效果和机械力学性能，且导电剂添加量少，降低了掉粉、浮纤等风险，同时降低了成本，确保了抗静电复合材料的加工流动性。

在一些可能的实现方式中，碳纳米管包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的至少一种。在一些可能的实现方式中，碳纳米管包括阵列碳纳米管、酸化碳纳米管、硫化碳纳米管中的至少一种。本申请实施例采用的这些类型的碳纳米管均具有优异的导电性能，其中多壁碳纳米管，阵列碳纳米管、酸化碳纳米管、硫化碳纳米管等碳纳米管具有相对较好的分散性能。考虑到成本，可量产化，优选多壁碳纳米管。

在一些可能的实现方式中，导电剂包括多壁碳纳米管，多壁碳纳米管的管径为2～20nm，长度为0.1～100μm，长径比为(8000～12000)：1，比表面积为200～280m²/g，且具有手性。碳纳米管的长径比越大、比表面积越大导电性越好，但同时分散难度高。该理化参数的碳纳米管兼具优异的分散性能和导电性能。在一些具体实施例中，多壁碳纳米管的管径可以是2～5nm、5～10nm、10～15nm、15～20nm等，长度可以是0.1～1μm、1～2μm、2～10μm、10～30μm、30～50μm、50～80μm、80～100μm等；长径比可以是(8000～9000)：1、(9000～10000)：1、(10000～11000)：1、(11000～12000)：1等。

在一些可能的实现方式中，导电剂还包括碳纤维。在一些可能的实现方式中，碳纤维选自东丽的短纤维，长度为5～10mm，直径为3～10μm。碳纤维相对碳纳米管有更好的分散特性，通过碳纳米管和碳纤维的复配，能够更好的确保抗静电复合材料的抗静电效果。在一些具体实施例中，碳纤维的长度可以是5～6mm、6～7mm、7～8mm、8～10mm等，直径可以是3～5μm、5～8μm、8～10μm等。

在一些可能的实现方式中，高温分散剂选自广州源泰新材料有限公司的有机高温分散剂中的至少一种。有机高温分散剂有更好的润滑效果，具体地，有机官能团接枝在高分子上，集分散、相容、偶联、润滑多功能于一体。添加有机高温分散剂对导电剂中碳纳米管、无机填料等具有极强的亲和性，使其得到充分的活化改性，破坏并阻止无机物的团聚，从而更加均匀分散到聚合物中，同时依赖较强的界面键合作用，达到增韧补强的效果。

在一些可能的实现方式中，有机高温分散剂包括YY-503A、YY-703A中的至少一种；这些有机高温分散剂具有高活性锚固基团的多官能团结构，通过“锚”基团的多点吸附，同时进行化学反应对碳纳米管、增强填料粒子表面进行改性，达到完全的表面化学反应包覆，使碳纳米管和填料表面有机化，从而有效地降低碳纳米管和填料的表面能，阻隔填料之间团聚。另外，聚合物长链对基体高分子材料具有很强的亲和性和相容性，使复合材料体系加工性能大大提高，而物理性能不受影响。

在一些可能的实现方式中，油类分散剂包括硅油分散剂。在一些可能的实现方式中，硅油分散剂包括二甲基硅油。本申请实施例抗静电复合材料中添加的硅油分散剂用于黏附碳纤维和玻璃纤维等填料，对碳纤维和玻璃纤维等具有较好的分散性，使得抗静电复合浆料充分摇匀后，能稳定下料，不分层。

在一些可能的实现方式中，增韧剂包括甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯的三元共聚物(Methylmethacrylate-Butadiene-Styrene,MBS)、聚烯烃弹性体(如乙烯-辛烯共聚物Poly Olefin Elastomer,POE)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(Ethylene-Methylacrylatecopolymer,EMA)中的至少一种。这些增韧剂均能够提高抗静电复合材料的韧性和填充相容性。

在一些可能的实现方式中，增韧剂包括聚烯烃弹性体和乙烯-丙烯酸甲酯共聚物；增韧剂选用高活性的EMA和POE进行复配，具体地，EMA和POE的复配比例可以是1:1等，使得到的抗静电复合材料具有更好的韧性和填充相容性。

在一些可能的实现方式中，润滑剂包括季戊四醇硬脂酸酯高温润滑剂。本申请实施例选用的润滑剂为高温润滑剂，选用耐高温和耐迁移的润滑剂，在高温下抗静电复合材料无析出和迁移，使其抗静电复合材料应用到皮料/载带时不会因高温分解产生气体而导致制品表面呈现凹坑不光滑的问题。

在一些可能的实现方式中，增强填料包括玻璃纤维、碳纤维中的至少一种；其中，碳纤维不仅作为导电剂的一部分，还能够作为增强填料，提供高模量强度和低密度；玻璃纤维也提供了一定的强度。玻璃纤维可有效提高抗静电复合材料的机械力学性能。

在一些可能的实现方式中，增强填料选自表面硅烷改性的玻璃纤维和/或碳纤维；表面硅烷改性处理后的无机填料与抗静电复合材料中其他原料组分有更好的相容性。

在一些可能的实现方式中，增强填料中纤维的直径为10～18μm，长度为1～8mm。该直径和长度的增强填料在抗静电复合材料中有更好的分散效果，同时能够有效增强抗静电复合材料的强度、韧性等机械力学性能。在一些具体实施例中，增强填料中纤维的直径可以是10～12μm、12～14μm、14～16μm、16～18μm等，长度可以是1～3mm、3～5mm、5～8mm等。

在一些可能的实现方式中，偶联剂选自道康宁的偶联剂。在抗静电复合材料中添加偶联剂有利于促进各原料组分更好的结合。

本申请实施例聚碳酸酯优选高流动性的聚碳酸酯PC。

如附图1所示，本申请实施例第二方面提供一种抗静电复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S10.将80～90份的聚碳酸酯、0～1份的偶联剂、1～10份的导电剂、0.1～0.5份的抗氧剂、0.2～3份的高温分散剂和0.1～1份的润滑剂制成第一预混物；其中，导电剂包括碳纳米管；抗氧剂包括双(2，4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯；

S20.将1～5份的增强填料、0.1～1份的油类分散剂制成第二预混物；

S30.将第一预混物从双螺杆挤出机的主喂料口下料，第二预混物从侧喂料口下料，进行熔融挤出造粒，得到抗静电复合材料。

本申请实施例第二方面提供的抗静电复合材料的制备方法，分别将80～90份的聚碳酸酯、0～1份的偶联剂、1～10份的导电剂、0.1～0.5份的抗氧剂、0.2～3份的高温分散剂和0.1～1份的润滑剂制成第一预混物，使碳纳米管与聚碳酸酯、偶联剂、导电剂、高温分散剂、润滑剂等原料组分形成均匀稳定地混合浆料。并将1～5份的增强填料、0.1～1份的油类分散剂制成第二预混物，通过油类分散剂对增强填料的混合改性，使增强填料能够分散均匀稳定，不易分层。将第一预混物从双螺杆挤出机的主喂料口下料，第二预混物从侧喂料口下料，进行熔融挤出造粒，得到抗静电复合材料。本申请实施例制备的抗静电复合材料，在满足材料的导电性能和高强度和高弯曲模量的前提下，制出的防静电复合材料不含硫，因而不会跟银反应形成硫化银导致脱落污染半导体元器件，满足半导体使用。并且，克服了传统导电剂导电炭黑添加量多和易析碳、浮纤等问题。制备的抗静电复合材料后期只需要注塑成型即可制得防静电镊子，具有操作简便和实现量产化等优点。

在一些可能的实现方式中，第一预混物的制备步骤包括：将聚碳酸酯和偶联剂在转速为100～300r/min的条件混合2～5分钟后，添加导电剂、润滑剂、抗氧剂和高温分散剂在转速为100～300r/min的条件下混合5～10分钟，得到第一预混物。使碳纳米管与聚碳酸酯、偶联剂、导电剂、高温分散剂、润滑剂等原料组分形成均匀稳定地混合浆料。在一些具体实施例中，转速可以是100～150r/min、150～200r/min、200～250r/min、250～300r/min等。

在一些可能的实现方式中，将导电剂和高温分散剂在温度为100～150℃，转速为300～500r/min的条件下混合10～15分钟，得到改性导电剂；再将聚碳酸酯和偶联剂，在转速为100～300r/min的条件混合2～5分钟形成混合浆料后，添加改性导电剂、润滑剂和抗氧剂，在转速为100～300r/min的条件下混合5～10分钟，得到第一预混物。在这种情况下，各原料组分有更好的分散混合效果。在一些具体实施例中，制备改性导电剂的混合温度可以是100～120℃、120～130℃、130～140℃、140～150℃等，转速可以是300～350r/min、350～400r/min、400～450r/min、450～500r/min等；聚碳酸酯和偶联剂的混合转速可以是100～150r/min、150～200r/min、200～250r/min、250～300r/min等；添加改性导电剂、润滑剂和抗氧剂后，转速可以是100～150r/min、150～200r/min、200～250r/min、250～300r/min等，混合时间可以是5～7分钟、7～9分钟、9～10分钟等。

在一些可能的实现方式中，第二预混物的制备步骤包括：将增强填料和油类分散剂混合后，在转速为100～300r/min的条件处理2～5分钟，得到第二预混物；通过油类分散剂对增强填料的混合改性，使增强填料能够分散均匀稳定，不易分层。在一些具体实施例中，转速可以是100～150r/min、150～200r/min、200～250r/min、250～300r/min等。

在一些可能的实现方式中，熔融挤出造粒的温度为260～320℃，主机转速为300～500r/min。其中采用的螺杆组合为中等强度，在螺杆组合的前段使用多个剪切块，几种剪切块进行复配，确保碳纳米管CNT等导电剂在双螺杆挤出机的进行很好的分散；同时不能太强，否则会使主基材聚碳酸酯PC碳化。螺杆组合后端需要减弱，多一些混炼块，充分保证塑料在螺杆中的塑化时间。主机转速不能太高，否则会将碳纤维和玻璃纤维等增强填料剪得太碎，材料的强度会降低。同时主机转速也不能太低，否则聚碳酸酯在螺杆中不能充分塑化和熔融，也会产生大颗粒，是未塑化的塑胶复合粒子。在一些具体实施例中，熔融挤出造粒的温度可以是260～280℃、280～300℃、300～320℃等，主机转速可以是300～350r/min、350～400r/min、400～450r/min、450～500r/min等。

在一些可能的实现方式中，双螺杆挤出机中，六区到八区的温度为280～290℃；碳纤维和玻璃纤维等增强填料主要在这几个区下料和混炼，在这种温度条件下，更有利于提高各原料组分的混合效果，从而提高抗静电复合材料稳定性、抗静电效果、强度和弯曲模量等综合性能。

在一些可能的实现方式中，将熔融混合得到的熔体通过定型口模以恒定的移动速度牵出，再经水槽冷却、经风干切粒，得到增强防静电PC复合材料。抗静电复合材料的平均粒径为2～3mm。该粒径大小的抗静电复合材料更有利于通过注塑成型制成镊子等应用制品。

本申请实施例第三方面提供一种防静电镊子，防静电镊子由上述的抗静电复合材料或者上述方法制备的抗静电复合材料制成。

本申请实施例第三方面提供的防静电镊子，由上述的抗静电复合材料制成，该抗静电复合材料同时优异的抗静电效果，以及高强度和高弯曲模量等机械力学性能，且稳定性好，无掉粉、浮纤等问题，将该抗静电复合材料制成防静电镊子后，防静电镊子同样具有优异的抗静电性能，表面电阻率低，同时具有高强度和高弯曲模量等机械力学性能，且表面没有浮纤，光滑，不掉粉。

在一些可能的实现方式中，防静电镊子的制备步骤包括：将干燥的抗静电复合材料添加到注塑机中，在注塑温度为260～300℃，后模温度为80～120℃，速度为60～90g/s，压力为50～90bar的条件下进行注塑，得到防静电镊子。制得的该防静电镊子表面没有浮纤，光滑，用镊子在纸上划，没有黑色痕迹，不掉粉。

在一些可能的实现方式中，防静电镊子的表面电阻率为1×10³～1×10⁷Ω/Sq。表面电阻率低，导电性能好，抗静电效果好。

为使本申请上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本申请实施例抗静电复合材料及其制备方法，以及防静电镊子的进步性能显著的体现，以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。

实施例1

一种增强防静电PC复合材料，其制备包括步骤：

1、第一预混物：先称取8340克的PC倒入高速混料机中，再称取偶联剂50克倒入高混机中，转速为300r/min下处理5min；再按照比例将200克的碳纳米管、20克润滑剂、40克抗氧剂、100克分散剂和200克的增韧剂倒入混料机中，转速为300r/min下处理5min，搅拌混合均匀，使碳纳米管均匀分散在PC树脂中，得到第一预混物；

2、第二预混物：将增强填充800克碳纤维和200克玻璃纤维倒入普通搅拌机，再按比例倒入50克的硅油，转速为100r/min下处理3min，使得两款增强填充均匀分散，更好的粘结在一起，从侧位料下料时不易产生分层，得到第二预混物。

3、熔融混合：将第一预处理的混合物放入双螺杆挤出机主喂料的下料口中，将第二预混物倒入侧位料下料，然后物料经过双螺杆挤出机中熔融混合。挤出温度为260-320℃，主机转速为350rpm。其中采用的螺杆组合为中等强度，在螺杆组合的前段使用多个剪切块，几种剪切块进行复配，螺杆组合后端需要减弱，多一些混炼块。双螺杆挤出机中六区到八区为280-290℃。将熔融混合得到的熔体通过定型口模以恒定的移动速度牵出，再经水槽冷却、经风干切粒，得到增强防静电PC复合材料，其中粒子直径为2-3mm。

一种注塑成防静电镊子，其制备包括步骤：

增强防静电PC粒子在烘箱中120℃下烘烤3h，除去防静电PC粒子中水分，控制水分在0.02％以内。将烘烤后增强防静电PC粒子在注塑机中进行注塑，注塑温度在300℃，后模模温100℃，速度为90g/s，压力为90bar，注塑成防静电镊子。镊子的表面电阻率在1×10⁴Ω/Sq，其注塑出的表面没有浮纤，光滑，用镊子在纸上划，没有黑色痕迹，不掉粉。

实施例2

一种增强防静电PC复合材料，其制备包括步骤：

1、第一预混物：先称取8140克的PC倒入高速混料机中，再称取偶联剂50克倒入高混机中，转速为300r/min下处理5min；再按照比例将400克的碳纳米管、20克润滑剂、40克抗氧剂、100克分散剂和200克的增韧剂倒入混料机中，转速为300r/min下处理5min，搅拌混合均匀，使碳纳米管均匀分散在PC树脂中，得到第一预混物；

2、第二预混物：将增强填充800克碳纤维和200克玻璃纤维倒入普通搅拌机，再按比例倒入50克的硅油，转速为100r/min下处理3min，使得两款增强填充均匀分散，更好的粘结在一起，从侧位料下料时不易产生分层，得到第二预混物。

3、熔融混合：将第一预处理的混合物放入双螺杆挤出机主喂料的下料口中，将第二预混物倒入侧位料下料，然后物料经过双螺杆挤出机中熔融混合。挤出温度为260-320℃，主机转速为350rpm。其中采用的螺杆组合为中等强度，在螺杆组合的前段使用多个剪切块，几种剪切块进行复配，螺杆组合后端需要减弱，多一些混炼块。双螺杆挤出机中六区到八区为280-290℃。将熔融混合得到的熔体通过定型口模以恒定的移动速度牵出，再经水槽冷却、经风干切粒，得到增强防静电PC复合材料，其中粒子直径为2-3mm。

一种注塑成防静电镊子，其制备包括步骤：

增强防静电PC粒子在烘箱中120℃下烘烤3h，除去防静电PC粒子中水分，控制水分在0.02％以内。将烘烤后增强防静电PC粒子在注塑机中进行注塑，注塑温度在300℃，后模模温100℃，速度为90g/s，压力为90bar，注塑成防静电镊子。镊子的表面电阻率在1×10³Ω/Sq，其注塑出的表面没有浮纤，光滑，用镊子在纸上划，没有黑色痕迹，不掉粉。

实施例3

一种增强防静电PC复合材料，其制备包括步骤：

1、第一预混物：先称取8440克的PC倒入高速混料机中，再称取偶联剂50克倒入高混机中，转速为300r/min下处理5min；再按照比例将400克的碳纳米管、20克润滑剂、40克抗氧剂、100克分散剂和200克的增韧剂倒入混料机中，转速为300r/min下处理5min，搅拌混合均匀，使碳纳米管均匀分散在PC树脂中，得到第一预混物；

2、第二预混物：将增强填充500克碳纤维和200克玻璃纤维倒入普通搅拌机，再按比例倒入50克的硅油，转速为100r/min下处理3min，使得两款增强填充均匀分散，更好的粘结在一起，从侧位料下料时不易产生分层，得到第二预混物。

3、熔融混合：将第一预处理的混合物放入双螺杆挤出机主喂料的下料口中，将第二预混物倒入侧位料下料，然后物料经过双螺杆挤出机中熔融混合。挤出温度为260-320℃，主机转速为350rpm。其中采用的螺杆组合为中等强度，在螺杆组合的前段使用多个剪切块，几种剪切块进行复配，螺杆组合后端需要减弱，多一些混炼块。双螺杆挤出机中六区到八区为280-290℃。将熔融混合得到的熔体通过定型口模以恒定的移动速度牵出，再经水槽冷却、经风干切粒，得到增强防静电PC复合材料，其中粒子直径为2-3mm。

一种注塑成防静电镊子，其制备包括步骤：

增强防静电PC粒子在烘箱中120℃下烘烤3h，除去防静电PC粒子中水分，控制水分在0.02％以内。将烘烤后增强防静电PC粒子在注塑机中进行注塑，注塑温度在300℃，后模模温100℃，速度为90g/s，压力为90bar，注塑成防静电镊子。镊子的表面电阻率在1×10⁴Ω/Sq，其注塑出的表面没有浮纤，光滑，用镊子在纸上划，没有黑色痕迹，不掉粉。

实施例4

一种增强防静电PC复合材料，其制备包括步骤：

1、第一预混物：先称取8340克的PC倒入高速混料机中，再称取偶联剂50克倒入高混机中，转速为300r/min下处理5min；再按照比例将200克的碳纳米管、20克润滑剂、40克抗氧剂、100克分散剂和200克的增韧剂倒入混料机中，转速为300r/min下处理5min，搅拌混合均匀，使碳纳米管均匀分散在PC树脂中，得到第一预混物；

2、第二预混物：将增强填充500克碳纤维和500克玻璃纤维倒入普通搅拌机，再按比例倒入50克的硅油，转速为100r/min下处理3min，使得两款增强填充均匀分散，更好的粘结在一起，从侧位料下料时不易产生分层，得到第二预混物。

3、熔融混合：将第一预处理的混合物放入双螺杆挤出机主喂料的下料口中，将第二预混物倒入侧位料下料，然后物料经过双螺杆挤出机中熔融混合。挤出温度为260-320℃，主机转速为350rpm。其中采用的螺杆组合为中等强度，在螺杆组合的前段使用多个剪切块，几种剪切块进行复配，螺杆组合后端需要减弱，多一些混炼块。双螺杆挤出机中六区到八区为280-290℃。将熔融混合得到的熔体通过定型口模以恒定的移动速度牵出，再经水槽冷却、经风干切粒，得到增强防静电PC复合材料，其中粒子直径为2-3mm。

一种注塑成防静电镊子，其制备包括步骤：

增强防静电PC粒子在烘箱中120℃下烘烤3h，除去防静电PC粒子中水分，控制水分在0.02％以内。将烘烤后增强防静电PC粒子在注塑机中进行注塑，注塑温度在300℃，后模模温100℃，速度为90g/s，压力为90bar，注塑成防静电镊子。镊子的表面电阻率在1×10⁷Ω/Sq，其注塑出的表面没有浮纤，光滑，用镊子在纸上划，没有黑色痕迹，不掉粉。

对比例1

一种增强防静电PC复合材料，其制备包括步骤：

1、第一预混物：先称取8140克的PC倒入高速混料机中，再称取偶联剂50克倒入高混机中，转速为300r/min下处理5min；再按照比例将400克的碳纳米管、20克润滑剂、40克抗氧剂、100克分散剂和200克的增韧剂倒入混料机中，转速为300r/min下处理5min，搅拌混合均匀，使碳纳米管均匀分散在PC树脂中，得到第一预混物；

3、熔融混合：将第一预混物放入双螺杆挤出机主喂料的下料口中，将1000克玻璃纤维倒入侧位料下料，然后物料经过双螺杆挤出机中熔融混合。挤出温度为260-320℃，主机转速为350rpm。其中采用的螺杆组合为中等强度，在螺杆组合的前段使用多个剪切块，几种剪切块进行复配，螺杆组合后端需要减弱，多一些混炼块。双螺杆挤出机中六区到八区为280-290℃。将熔融混合得到的熔体通过定型口模以恒定的移动速度牵出，再经水槽冷却、经风干切粒，得到增强防静电PC复合材料，其中粒子直径为2-3mm。

一种注塑成防静电镊子，其制备包括步骤：

增强防静电PC粒子在烘箱中120℃下烘烤3h，除去防静电PC粒子中水分，控制水分在0.02％以内。将烘烤后增强防静电PC粒子在注塑机中进行注塑，注塑温度在300℃，后模模温100℃，速度为90g/s，压力为90bar，注塑成防静电镊子。镊子的表面电阻率在1×10⁶Ω/Sq，其注塑出的表面没有浮纤，光滑，用镊子在纸上划，没有黑色痕迹，不掉粉。

对比例2

一种增强防静电PC复合材料，其制备包括步骤：

1、第一预混物：先称取8540克的PC倒入高速混料机中，再称取偶联剂50克倒入高混机中，转速为300r/min下处理5min；再按照比例将20克润滑剂、40克抗氧剂、100克分散剂和200克的增韧剂倒入混料机中，转速为300r/min下处理5min，搅拌混合均匀，使助剂均匀分散在PC树脂中，得到第一预混物；

3、熔融混合：将第一预混物放入双螺杆挤出机主喂料的下料口中，将1000克碳纤维倒入侧位料下料，然后物料经过双螺杆挤出机中熔融混合。挤出温度为260-320℃，主机转速为350rpm。其中采用的螺杆组合为中等强度，在螺杆组合的前段使用多个剪切块，几种剪切块进行复配，螺杆组合后端需要减弱，多一些混炼块。双螺杆挤出机中六区到八区为280-290℃。将熔融混合得到的熔体通过定型口模以恒定的移动速度牵出，再经水槽冷却、经风干切粒，得到增强防静电PC复合材料，其中粒子直径为2-3mm。

一种注塑成防静电镊子，其制备包括步骤：

增强防静电PC粒子在烘箱中120℃下烘烤3h，除去防静电PC粒子中水分，控制水分在0.02％以内。将烘烤后增强防静电PC粒子在注塑机中进行注塑，注塑温度在300℃，后模模温100℃，速度为90g/s，压力为90bar，注塑成防静电镊子。镊子的表面电阻率在1×10⁹Ω/Sq，其注塑出的表面没有浮纤，光滑，用镊子在纸上划，没有黑色痕迹，不掉粉。

对比例3

一种增强防静电PC复合材料，其制备包括步骤：

1、第一预混物：先称取8040克的PC倒入高速混料机中，再称取偶联剂50克倒入高混机中，转速为300r/min下处理5min；再按照比例20克润滑剂、40克抗氧剂、100克分散剂和200克的增韧剂倒入混料机中，转速为300r/min下处理5min，搅拌混合均匀，使碳纳米管均匀分散在PC树脂中，得到第一预混物；

3、熔融混合：将第一预混物放入双螺杆挤出机主喂料的下料口中，将1500克的碳纤维倒入侧位料下料，然后物料经过双螺杆挤出机中熔融混合。挤出温度为260-320℃，主机转速为350rpm。挤出温度为260-320℃，主机转速为350rpm。其中采用的螺杆组合为中等强度，在螺杆组合的前段使用多个剪切块，几种剪切块进行复配，螺杆组合后端需要减弱，多一些混炼块。双螺杆挤出机中六区到八区为280-290℃。将熔融混合得到的熔体通过定型口模以恒定的移动速度牵出，再经水槽冷却、经风干切粒，得到增强防静电PC复合材料，其中粒子直径为2-3mm。

一种注塑成防静电镊子，其制备包括步骤：

增强防静电PC粒子在烘箱中120℃下烘烤3h，除去防静电PC粒子中水分，控制水分在0.02％以内。将烘烤后增强防静电PC粒子在注塑机中进行注塑，注塑温度在300℃，后模模温100℃，速度为90g/s，压力为90bar，注塑成防静电镊子。镊子的表面电阻率在1×10⁷Ω/Sq，其注塑出的表面没有浮纤，光滑，用镊子在纸上划，没有黑色痕迹，不掉粉。

上述各实施例和对比例中原料组分具体如下表1所示：

表1

进一步的，为了验证本申请实施例的进步性，分别测试了各实施例和对比例制备的抗静电复合材料的密度、拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、冲击强度，以及制备的镊子的表面电阻率。测试结果如下表2所示：

表2

由上述测试结果可知，实施例1和实施例2、3的区别在于导电剂碳纳米管CNT的添加量不同，可见随着CNT含量的增加导电性逐渐提高，强度也随之提高。这是由于在一定范围内CNT含量增加和特殊的分散体系减少了碳纳米管的团聚，使得碳纳米管更好地起到导电桥架剂的作用，在聚碳酸酯PC基体内形成了三维导电网络。另外，通过对比实施例1、实施例2、对比例2和对比例3可见，随着碳纤维的含量增加，导电性也随之增加。但是碳纤维需要增加多份才能达到想要的表面电阻率的效果，同时也带来了镊子表面浮纤的问题。其中，实施例1表现出更好的综合性能，通过添加少量的碳纳米管、碳纤维和玻璃纤维形成复配效果，使制备的镊子制品表现出更好的导电性能和机械性能。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗静电复合材料，其特征在于，所述抗静电复合材料包括如下质量百分含量的原料组分：

聚碳酸酯80～90wt％、导电剂1～10wt％、抗氧剂0.1～0.5wt％、高温分散剂0.2～3wt％、润滑剂0.1～1wt％、增韧剂1～5wt％、油类分散剂0.1～1wt％、增强填料1～5wt％和偶联剂0～1wt％；其中，所述导电剂包括碳纳米管；所述抗氧剂包括双(2，4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。

2.如权利要求1所述抗静电复合材料，其特征在于，所述碳纳米管包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的至少一种；

和/或，所述碳纳米管包括阵列碳纳米管、酸化碳纳米管、硫化碳纳米管中的至少一种；

和/或，所述导电剂还包括碳纤维。

3.如权利要求2所述抗静电复合材料，其特征在于，所述导电剂包括所述多壁碳纳米管，所述多壁碳纳米管的管径为2～20nm，长度为0.1～100μm，长径比为(8000～12000)：1，比表面积为200～280m²/g，且具有手性；

和/或，所述碳纤维选自东丽的短纤维，长度为5～10mm，直径为3～10μm。

4.如权利要求1～3任一项所述抗静电复合材料，其特征在于，所述高温分散剂选自广州源泰新材料有限公司的有机高温分散剂中的至少一种；

和/或，所述油类分散剂包括硅油分散剂；

和/或，所述增韧剂包括核-壳结构的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯的三元共聚物、聚烯烃弹性体、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物中的至少一种；

和/或，所述润滑剂包括季戊四醇硬脂酸酯高温润滑剂；

和/或，所述增强填料包括玻璃纤维、碳纤维中的至少一种；

和/或，所述偶联剂选自道康宁的偶联剂。

5.如权利要求4所述抗静电复合材料，其特征在于，所述有机高温分散剂包括YY-503A、YY-703A中的至少一种；

和/或，所述硅油分散剂包括二甲基硅油；

和/或，所述增韧剂包括聚烯烃弹性体和乙烯-丙烯酸甲酯共聚物；

和/或，所述增强填料选自表面硅烷改性的玻璃纤维和/或碳纤维；

和/或，所述增强填料中纤维的直径为10～18μm，长度为1～8mm。

6.一种抗静电复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将80～90份的聚碳酸酯、0～1份的偶联剂、1～10份的导电剂、0.1～0.5份的抗氧剂、0.2～3份的高温分散剂和0.1～1份的润滑剂制成第一预混物；其中，所述导电剂包括碳纳米管；所述抗氧剂包括双(2，4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯；

将1～5份的增强填料、0.1～1份的油类分散剂制成第二预混物；

将所述第一预混物从双螺杆挤出机的主喂料口下料，所述第二预混物从侧喂料口下料，进行熔融挤出造粒，得到抗静电复合材料。

7.如权利要求6所述抗静电复合材料的制备方法，其特征在于，所述第一预混物的制备步骤包括：将所述聚碳酸酯和所述偶联剂在转速为100～300r/min的条件混合2～5分钟后，添加所述导电剂、所述润滑剂、所述抗氧剂和所述高温分散剂在转速为100～300r/min的条件下混合5～10分钟，得到所述第一预混物；

和/或，所述第二预混物的制备步骤包括：将所述增强填料和所述油类分散剂混合后，在转速为100～300r/min的条件处理2～5分钟，得到所述第二预混物；

和/或，所述熔融挤出造粒的温度为260～320℃，主机转速为300～500r/min。

8.如权利要求7所述抗静电复合材料的制备方法，其特征在于，将所述导电剂和所述高温分散剂在温度为100～150℃，转速为300～500r/min的条件下混合10～15分钟，得到改性导电剂；将所述聚碳酸酯和所述偶联剂，在转速为100～300r/min的条件混合2～5分钟后，添加所述改性导电剂、所述润滑剂和所述抗氧剂，在转速为100～300r/min的条件下混合5～10分钟，得到所述第一预混物；

和/或，所述双螺杆挤出机中，六区到八区的温度为280～290℃；

和/或，所述抗静电复合材料的平均粒径为2～3mm。

9.一种防静电镊子，其特征在于，所述防静电镊子由如权利要求1～5任一项所述的抗静电复合材料或者如权利要求6～8任一项所述方法制备的抗静电复合材料制成。

10.如权利要求9所述的防静电镊子，其特征在于，所述防静电镊子的制备步骤包括：将干燥的所述抗静电复合材料添加到注塑机中，在注塑温度为260～300℃，后模温度为80～120℃，速度为60～90g/s，压力为50～90bar的条件下进行注塑，得到所述防静电镊子；

和/或，所述防静电镊子的表面电阻率为1×10³～1×10⁷Ω/Sq。

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