CN117364264A - 一种用于导电纤维的导电母粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于导电纤维的导电母粒，包括以下组分及其重量份：基体树脂35～100份、导电炭黑10～45份、抗氧剂0.3～0.6份、润滑剂0.4～0.7份、增稠剂0.13～0.17份、磁性微球5～8份。一种用于导电纤维的导电母粒制备方法，包括步骤一、将基体树脂研磨成粉末并干燥；步骤二、向混合机中投入酸性粘合剂和磁性微球，并启动设备搅拌；步骤三、滤除多余酸性溶液；步骤四、磁性微球和导电炭黑投入混合机中；步骤五、向磁性混合机中投入裹覆有导电炭黑的磁性微球、备用基体树脂粉末，启动磁性混合机进行搅拌。利用磁性微球的可控性，将导电炭黑均匀混合在基体树脂中，提高了炭黑分布的均匀度，在保证产品导电性能的基础上降低了炭黑的用量，提高了产品的抗拉伸性、可纺性。
Description
技术领域
本发明涉及导电母粒技术领域，具体为一种用于导电纤维的导电母粒及其制备方法。
背景技术
导电母粒是一种重要的功能性材料，它通常是由导电聚合物或金属纳米颗粒与聚合物基体相结合而成。导电母粒的主要特性是具有良好的导电性能，这使得它们在电子设备、传感器、电磁屏蔽等领域得到广泛应用。此外，导电母粒还具有良好的光学性质、机械性能和化学稳定性等优良性能，这些都为其在不同领域的应用提供了广阔的空间。
但由于而对于导电高分子复合材料中的导电添加剂，目前广泛应用的导电填料有导电碳纤维、永久抗静电剂、碳纳米管和导电炭黑，其中，导电炭黑由于其稳定的导电性和较好的填料效果，被广泛应用在导电母粒中。但由于导电炭黑的分子很小，分子之间的抱团现象十分明显，导致在生产过程中会出现炭黑色素分布不均的情况发生。导电炭黑分布不均会导致产品的抗拉伸性能降低，容易出现断裂的情况，可纺性差，另外产品的导电性能也会降低，影响产品的使用效果。虽然现有技术采用溶剂结合剪力较大的设备进行加工以解决上述问题，但效果并不是非常理想。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的问题，提供一种用于导电纤维的导电母粒及其制备方法。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种用于导电纤维的导电母粒，包括以下组分及其重量份：基体树脂35～100份、导电炭黑10～45份、抗氧剂0.3～0.6份、润滑剂0.4～0.7份、增稠剂0.13～0.17份、磁性微球5～8份。
进一步地，所述基体树脂为PA6树脂或者PBT树脂的其中一种或几种。
进一步地，所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂6280中的一种或几种。
进一步地，所述润滑剂为润滑剂为PE蜡、硬脂酸和油酰胺中的一种。
一种用于导电纤维的导电母粒制备方法，包括步骤一、将基体树脂研磨成粉末并干燥，获得备用树脂基粉末；步骤二、向混合机中投入酸性粘合剂和磁性微球，并启动设备搅拌，使磁性微球表面覆盖酸性溶液；步骤三、滤除多余酸性溶液，获得表面湿润的磁性微球；步骤四、将步骤三获得的磁性微球和导电炭黑投入混合机中，启动混合机搅拌，使导电炭黑裹覆在磁性微球表面；步骤五、向磁性混合机中投入裹覆有导电炭黑的磁性微球、备用基体树脂粉末，启动磁性混合机进行搅拌；步骤六：向磁性混合机中投入碱性溶液，启动磁性混合机进行搅拌混合，获得基体树脂粉末、导电炭黑、磁性微球的混合物；步骤七：向磁性混合机中依次投入抗氧剂、润滑剂、增稠剂，启动磁性混合机加热和磁性搅拌，获得导电母粒材料；步骤八、将导电母粒材料放入螺杆挤出机造粒挤出造粒。
进一步地，所述步骤二中的酸性粘合剂为浓硫酸或者浓硝酸，所述浓硫酸或者浓硝酸的浓度为15.4mol/L～18.4mol/L。
进一步地，所述浓硫酸或者浓硝酸投入量为4～7份。
进一步地，所述碱性溶液为浓度为14mol/L的氢氧化钠溶液。
进一步地，所述氢氧化钠溶液的投入量为6～9份。
本发明的有益效果：
本发明提供的用于导电纤维的导电母粒及其制备方法通过添加磁性微球，利用磁性微球的可控性，将导电炭黑均匀混合在基体树脂中，提高了炭黑分布的均匀度，在保证产品导电性能的基础上降低了炭黑的用量，提高了产品的抗拉伸性、可纺性。同时，通过增加抗氧化剂、润滑剂、增稠剂等助剂，进一步提高了产品的强度，延长产品的使用寿命。
附图说明
图1为本发明导电纤维的导电母粒的成分表。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供的一种用于导电纤维的导电母粒，包括以下组分及其重量份：基体树脂35～100份、导电炭黑10～45份、抗氧剂0.3～0.6份、润滑剂0.4～0.7份、增稠剂0.13～0.17份、磁性微球5～8份。其中基体树脂为PA6树脂或者PBT树脂的其中一种或几种。抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂6280中的一种或几种。润滑剂为PE蜡、硬脂酸和油酰胺中的一种。
实施例1
一种用于导电纤维的导电母粒制备方法，包括
步骤一、将35份基体树脂研磨成500目大小的粉末，将研磨好的粉末放入干燥机中加热搅拌45min，获得备用树脂基粉末。
步骤二、向混合机中投入4份浓度为16.4mol/L的浓硫酸，再向浓硫酸中投入5份磁性微球，将混合机转速设定为300r/min，启动混合机搅拌10min，使磁性微球表面覆盖浓硫酸。
步骤三、磁性微球和浓硫酸的混合物投入过滤设备中，静置10min，将多余的浓硫酸和裹覆有浓硫酸的磁性微球进行分离，获得表面具有浓硫酸粘性层的磁性微球。
步骤四、将10份导电炭黑投入到混合机中，接着将表面具有浓硫酸粘性层的磁性微球投入混合机中，启动那个混合机，将转速设定为500r/min，搅拌15min，进而将导电炭黑裹覆在磁性微球表面。重复步骤三和步骤四，直至全部导电炭黑均裹覆在磁性微球表面。
步骤五、向磁性混合机中投入全部裹覆有导电炭黑的磁性微球、备用的基体树脂粉末35份，启动磁性混合机，将转速设定为300r/min，搅拌20min，使得基体树脂粉末和裹有导电炭黑的磁性微球均匀混合。
步骤六：向磁性混合机中通入6份浓度为14mol/L的氢氧化钠溶液，将转速设定为300r/min，启动磁性混合机搅拌20min，获得基体树脂粉末、导电炭黑、磁性微球混合物；
步骤七：向基体树脂粉末、导电炭黑、磁性微球混合物中依次投入抗氧剂1010和抗氧剂6280共0.3份、PE蜡0.4份、增稠剂KH40 0.13份，启动磁性混合机，设定转速为300r/min，加热温度为190℃，加热搅拌30min，获得导电母粒材料。
步骤八、将制得的导电母粒材料送入螺杆挤出机,温度设定在180～220℃，螺杆转速为55～85rpm，持续工作，将导电母粒材料制作成母粒。
实施例2
一种用于导电纤维的导电母粒制备方法，包括
步骤一、将50份基体树脂研磨成500目大小的粉末，将研磨好的粉末放入干燥机中加热搅拌45min，获得备用树脂基粉末。
步骤二、向混合机中投入5份浓度为16.4mol/L的浓硫酸，再向浓硫酸中投入6份磁性微球，将混合机转速设定为300r/min，启动混合机搅拌10min，使磁性微球表面覆盖浓硫酸。
步骤三、磁性微球和浓硫酸的混合物投入过滤设备中，静置10min，将多余的浓硫酸和裹覆有浓硫酸的磁性微球进行分离，获得表面具有浓硫酸粘性层的磁性微球。
步骤四、将20份导电炭黑投入到混合机中，接着将表面具有浓硫酸粘性层的磁性微球投入混合机中，启动那个混合机，将转速设定为500r/min，搅拌15min，进而将导电炭黑裹覆在磁性微球表面。重复步骤三和步骤四，直至全部导电炭黑均裹覆在磁性微球表面。
步骤五、向磁性混合机中投入全部裹覆有导电炭黑的磁性微球、备用的基体树脂粉末50份，启动磁性混合机，将转速设定为300r/min，搅拌20min，使得基体树脂粉末和裹有导电炭黑的磁性微球均匀混合。
步骤六：向磁性混合机中通入7份浓度为14mol/L的氢氧化钠溶液，将转速设定为300r/min，启动磁性混合机搅拌20min，获得基体树脂粉末、导电炭黑、磁性微球混合物；
步骤七：向基体树脂粉末、导电炭黑、磁性微球混合物中依次投入抗氧剂1010和抗氧剂6280共0.4份、PE蜡0.5份、增稠剂KH40 0.15份，启动磁性混合机，设定转速为300r/min，加热温度为190℃，加热搅拌30min，获得导电母粒材料。
步骤八、将制得的导电母粒材料送入螺杆挤出机,温度设定在180～220℃，螺杆转速为55～85rpm，持续工作，将导电母粒材料制作成母粒。
实施例3
一种用于导电纤维的导电母粒制备方法，包括
步骤一、将75份基体树脂研磨成500目大小的粉末，将研磨好的粉末放入干燥机中加热搅拌45min，获得备用树脂基粉末。
步骤二、向混合机中投入6份浓度为16.4mol/L的浓硫酸，再向浓硫酸中投入7份磁性微球，将混合机转速设定为300r/min，启动混合机搅拌10min，使磁性微球表面覆盖浓硫酸。
步骤三、磁性微球和浓硫酸的混合物投入过滤设备中，静置10min，将多余的浓硫酸和裹覆有浓硫酸的磁性微球进行分离，获得表面具有浓硫酸粘性层的磁性微球。
步骤四、将30份导电炭黑投入到混合机中，接着将表面具有浓硫酸粘性层的磁性微球投入混合机中，启动那个混合机，将转速设定为500r/min，搅拌15min，进而将导电炭黑裹覆在磁性微球表面。重复步骤三和步骤四，直至全部导电炭黑均裹覆在磁性微球表面。
步骤五、向磁性混合机中投入全部裹覆有导电炭黑的磁性微球、备用的基体树脂粉末75份，启动磁性混合机，将转速设定为300r/min，搅拌20min，使得基体树脂粉末和裹有导电炭黑的磁性微球均匀混合。
步骤六：向磁性混合机中通入8份浓度为14mol/L的氢氧化钠溶液，将转速设定为300r/min，启动磁性混合机搅拌20min，获得基体树脂粉末、导电炭黑、磁性微球混合物；
步骤七：向基体树脂粉末、导电炭黑、磁性微球混合物中依次投入抗氧剂1010和抗氧剂6280共0.5份、PE蜡0.6份、增稠剂KH40 0.16份，启动磁性混合机，设定转速为300r/min，加热温度为190℃，加热搅拌30min，获得导电母粒材料。
步骤八、将制得的导电母粒材料送入螺杆挤出机,温度设定在180～220℃，螺杆转速为55～85rpm，持续工作，将导电母粒材料制作成母粒。
实施例4
一种用于导电纤维的导电母粒制备方法，包括
步骤一、将100份基体树脂研磨成500目大小的粉末，将研磨好的粉末放入干燥机中加热搅拌45min，获得备用树脂基粉末。
步骤二、向混合机中投入7份浓度为16.4mol/L的浓硫酸，再向浓硫酸中投入8份磁性微球，将混合机转速设定为300r/min，启动混合机搅拌10min，使磁性微球表面覆盖浓硫酸。
步骤三、磁性微球和浓硫酸的混合物投入过滤设备中，静置10min，将多余的浓硫酸和裹覆有浓硫酸的磁性微球进行分离，获得表面具有浓硫酸粘性层的磁性微球。
步骤四、将45份导电炭黑投入到混合机中，接着将表面具有浓硫酸粘性层的磁性微球投入混合机中，启动那个混合机，将转速设定为500r/min，搅拌15min，进而将导电炭黑裹覆在磁性微球表面。重复步骤三和步骤四，直至全部导电炭黑均裹覆在磁性微球表面。
步骤五、向磁性混合机中投入全部裹覆有导电炭黑的磁性微球、备用的基体树脂粉末100份，启动磁性混合机，将转速设定为300r/min，搅拌20min，使得基体树脂粉末和裹有导电炭黑的磁性微球均匀混合。
步骤六：向磁性混合机中通入9份浓度为14mol/L的氢氧化钠溶液，将转速设定为300r/min，启动磁性混合机搅拌20min，获得基体树脂粉末、导电炭黑、磁性微球混合物；
步骤七：向基体树脂粉末、导电炭黑、磁性微球混合物中依次投入抗氧剂1010和抗氧剂6280共0.6份、PE蜡0.7份、增稠剂KH40 0.17份，启动磁性混合机，设定转速为300r/min，加热温度为190℃，加热搅拌30min，获得导电母粒材料。
步骤八、将制得的导电母粒材料送入螺杆挤出机,温度设定在180～220℃，螺杆转速为55～85rpm，持续工作，将导电母粒材料制作成母粒。
实施例5
一种用于导电纤维的导电母粒制备方法，包括
步骤一、将35份基体树脂研磨成500目大小的粉末，将研磨好的粉末放入干燥机中加热搅拌45min，获得备用树脂基粉末。
步骤二、向混合机中投入4份浓度为16.4mol/L的浓硝酸，再向浓硝酸中投入5份磁性微球，将混合机转速设定为300r/min，启动混合机搅拌10min，使磁性微球表面覆盖浓硝酸。
步骤三、磁性微球和浓硝酸的混合物投入过滤设备中，静置10min，将多余的浓硝酸和裹覆有浓硝酸的磁性微球进行分离，获得表面具有浓硝酸粘性层的磁性微球。
步骤四、将10份导电炭黑投入到混合机中，接着将表面具有浓硝酸粘性层的磁性微球投入混合机中，启动那个混合机，将转速设定为500r/min，搅拌15min，进而将导电炭黑裹覆在磁性微球表面。重复步骤三和步骤四，直至全部导电炭黑均裹覆在磁性微球表面。
步骤五、向磁性混合机中投入全部裹覆有导电炭黑的磁性微球、备用的基体树脂粉末35份，启动磁性混合机，将转速设定为300r/min，搅拌20min，使得基体树脂粉末和裹有导电炭黑的磁性微球均匀混合。
步骤六：向磁性混合机中通入6份浓度为14mol/L的氢氧化钠溶液，将转速设定为300r/min，启动磁性混合机搅拌20min，获得基体树脂粉末、导电炭黑、磁性微球混合物；
步骤七：向基体树脂粉末、导电炭黑、磁性微球混合物中依次投入抗氧剂1010和抗氧剂6280共0.3份、PE蜡0.4份、增稠剂KH40 0.13份，启动磁性混合机，设定转速为300r/min，加热温度为190℃，加热搅拌30min，获得导电母粒材料。
步骤八、将制得的导电母粒材料送入螺杆挤出机,温度设定在180～220℃，螺杆转速为55～85rpm，持续工作，将导电母粒材料制作成母粒。
实施例6
一种用于导电纤维的导电母粒制备方法，包括
步骤一、将35份基体树脂研磨成500目大小的粉末，将研磨好的粉末放入干燥机中加热搅拌45min，获得备用树脂基粉末。
步骤二、向混合机中投入4份浓度为16.4mol/L的浓硝酸，再向浓硝酸中投入5份磁性微球，将混合机转速设定为300r/min，启动混合机搅拌10min，使磁性微球表面覆盖浓硝酸。
步骤三、磁性微球和浓硝酸的混合物投入过滤设备中，静置10min，将多余的浓硝酸和裹覆有浓硝酸的磁性微球进行分离，获得表面具有浓硝酸粘性层的磁性微球。
步骤四、将10份导电炭黑投入到混合机中，接着将表面具有浓硝酸粘性层的磁性微球投入混合机中，启动那个混合机，将转速设定为500r/min，搅拌15min，进而将导电炭黑裹覆在磁性微球表面。重复步骤三和步骤四，直至全部导电炭黑均裹覆在磁性微球表面。
步骤五、向磁性混合机中投入全部裹覆有导电炭黑的磁性微球、备用的基体树脂粉末35份，启动磁性混合机，将转速设定为300r/min，搅拌20min，使得基体树脂粉末和裹有导电炭黑的磁性微球均匀混合。
步骤六：向磁性混合机中通入6份浓度为14mol/L的氢氧化钠溶液，将转速设定为300r/min，启动磁性混合机搅拌20min，获得基体树脂粉末、导电炭黑、磁性微球混合物；
步骤七：向基体树脂粉末、导电炭黑、磁性微球混合物中依次投入抗氧剂1010和抗氧剂6280共0.3份、PE蜡0.4份、增稠剂KH40 0.13份，启动磁性混合机，设定转速为300r/min，加热温度为190℃，加热搅拌30min，获得导电母粒材料。
步骤八、将制得的导电母粒材料送入螺杆挤出机,温度设定在180～220℃，螺杆转速为55～85rpm，持续工作，将导电母粒材料制作成母粒。
实施例7
一种用于导电纤维的导电母粒制备方法，包括
步骤一、将35份基体树脂研磨成500目大小的粉末，将研磨好的粉末放入干燥机中加热搅拌45min，获得备用树脂基粉末。
步骤二、向混合机中投入4份浓度为16.4mol/L的浓硝酸，再向浓硝酸中投入5份磁性微球，将混合机转速设定为300r/min，启动混合机搅拌10min，使磁性微球表面覆盖浓硝酸。
步骤三、磁性微球和浓硝酸的混合物投入过滤设备中，静置10min，将多余的浓硝酸和裹覆有浓硝酸的磁性微球进行分离，获得表面具有浓硝酸粘性层的磁性微球。
步骤四、将10份导电炭黑投入到混合机中，接着将表面具有浓硝酸粘性层的磁性微球投入混合机中，启动那个混合机，将转速设定为500r/min，搅拌15min，进而将导电炭黑裹覆在磁性微球表面。重复步骤三和步骤四，直至全部导电炭黑均裹覆在磁性微球表面。
步骤五、向磁性混合机中投入全部裹覆有导电炭黑的磁性微球、备用的基体树脂粉末35份，启动磁性混合机，将转速设定为300r/min，搅拌20min，使得基体树脂粉末和裹有导电炭黑的磁性微球均匀混合。
步骤六：向磁性混合机中通入6份浓度为14mol/L的氢氧化钠溶液，将转速设定为300r/min，启动磁性混合机搅拌20min，获得基体树脂粉末、导电炭黑、磁性微球混合物；
步骤七：向基体树脂粉末、导电炭黑、磁性微球混合物中依次投入抗氧剂1010和抗氧剂6280共0.3份、PE蜡0.4份、增稠剂KH40 0.13份，启动磁性混合机，设定转速为300r/min，加热温度为190℃，加热搅拌30min，获得导电母粒材料。
步骤八、将制得的导电母粒材料送入螺杆挤出机,温度设定在180～220℃，螺杆转速为55～85rpm，持续工作，将导电母粒材料制作成母粒。
实施例8
一种用于导电纤维的导电母粒制备方法，包括
步骤一、将35份基体树脂研磨成500目大小的粉末，将研磨好的粉末放入干燥机中加热搅拌45min，获得备用树脂基粉末。
步骤二、向混合机中投入4份浓度为16.4mol/L的浓硝酸，再向浓硝酸中投入5份磁性微球，将混合机转速设定为300r/min，启动混合机搅拌10min，使磁性微球表面覆盖浓硝酸。
步骤三、磁性微球和浓硝酸的混合物投入过滤设备中，静置10min，将多余的浓硝酸和裹覆有浓硝酸的磁性微球进行分离，获得表面具有浓硝酸粘性层的磁性微球。
步骤四、将10份导电炭黑投入到混合机中，接着将表面具有浓硝酸粘性层的磁性微球投入混合机中，启动那个混合机，将转速设定为500r/min，搅拌15min，进而将导电炭黑裹覆在磁性微球表面。重复步骤三和步骤四，直至全部导电炭黑均裹覆在磁性微球表面。
步骤五、向磁性混合机中投入全部裹覆有导电炭黑的磁性微球、备用的基体树脂粉末35份，启动磁性混合机，将转速设定为300r/min，搅拌20min，使得基体树脂粉末和裹有导电炭黑的磁性微球均匀混合。
步骤六：向磁性混合机中通入6份浓度为14mol/L的氢氧化钠溶液，将转速设定为300r/min，启动磁性混合机搅拌20min，获得基体树脂粉末、导电炭黑、磁性微球混合物；
步骤七：向基体树脂粉末、导电炭黑、磁性微球混合物中依次投入抗氧剂1010和抗氧剂6280共0.3份、PE蜡0.4份、增稠剂KH40 0.13份，启动磁性混合机，设定转速为300r/min，加热温度为190℃，加热搅拌30min，获得导电母粒材料。
步骤八、将制得的导电母粒材料送入螺杆挤出机,温度设定在180～220℃，螺杆转速为55～85rpm，持续工作，将导电母粒材料制作成母粒。
将实施例1-8制得的母粒材料进行抗拉伸性和导电性测试，抗拉伸性测试的参考标准为：GB/T1040.3，导电性测试的标准为：GB/T10064-2006。测试结果如下表所示：
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种用于导电纤维的导电母粒，其特征在于：包括以下组分及其重量份：基体树脂35～100份、导电炭黑10～45份、抗氧剂0.3～0.6份、润滑剂0.4～0.7份、增稠剂0.13～0.17份、磁性微球5～8份。
2.根据权利要求1所述的用于导电纤维的导电母粒，其特征在于：所述基体树脂为PA6树脂或者PBT树脂的其中一种或几种。
3.根据权利要求1所述的用于导电纤维的导电母粒，其特征在于：所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂6280中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的用于导电纤维的导电母粒，其特征在于：所述润滑剂为润滑剂为PE蜡、硬脂酸和油酰胺中的一种。
5.一种用于导电纤维的导电母粒制备方法，其特征在于：包括步骤一、将基体树脂研磨成粉末并干燥，获得备用树脂基粉末；步骤二、向混合机中投入酸性粘合剂和磁性微球，并启动设备搅拌，使磁性微球表面覆盖酸性溶液；步骤三、滤除多余酸性溶液，获得表面湿润的磁性微球；步骤四、将步骤三获得的磁性微球和导电炭黑投入混合机中，启动混合机搅拌，使导电炭黑裹覆在磁性微球表面；步骤五、向磁性混合机中投入裹覆有导电炭黑的磁性微球、备用基体树脂粉末，启动磁性混合机进行搅拌；步骤六：向磁性混合机中投入碱性溶液，启动磁性混合机进行搅拌混合，获得基体树脂粉末、导电炭黑、磁性微球的混合物；步骤七：向磁性混合机中依次投入抗氧剂、润滑剂、增稠剂，启动磁性混合机加热和磁性搅拌，获得导电母粒材料；步骤八、将导电母粒材料放入螺杆挤出机造粒挤出造粒。
6.根据权利要求5所述的用于导电纤维的导电母粒制备方法，其特征在于：所述步骤二中的酸性粘合剂为浓硫酸或者浓硝酸，所述浓硫酸或者浓硝酸的浓度为15.4mol/L～18.4mol/L。
7.根据权利要求6所述的用于导电纤维的导电母粒制备方法，其特征在于：所述浓硫酸或者浓硝酸投入量为4～7份。
8.根据权利要求5所述的用于导电纤维的导电母粒制备方法，其特征在于：所述碱性溶液为浓度为14mol/L的氢氧化钠溶液。
9.根据权利要求5所述的用于导电纤维的导电母粒制备方法，其特征在于：所述氢氧化钠溶液的投入量为6～9份。
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