TW202010781A - 導電樹脂組合物及其製備方法 - Google Patents
導電樹脂組合物及其製備方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TW202010781A TW202010781A TW108132493A TW108132493A TW202010781A TW 202010781 A TW202010781 A TW 202010781A TW 108132493 A TW108132493 A TW 108132493A TW 108132493 A TW108132493 A TW 108132493A TW 202010781 A TW202010781 A TW 202010781A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- resin composition
- conductive resin
- silicone oil
- conductive
- composition according
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
- C08J3/22—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques
- C08J3/226—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques using a polymer as a carrier
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L25/00—Compositions of, homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L25/02—Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
- C08L25/04—Homopolymers or copolymers of styrene
- C08L25/08—Copolymers of styrene
- C08L25/10—Copolymers of styrene with conjugated dienes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/04—Oxygen-containing compounds
- C08K5/09—Carboxylic acids; Metal salts thereof; Anhydrides thereof
- C08K5/098—Metal salts of carboxylic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/49—Phosphorus-containing compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L51/00—Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L51/04—Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers grafted on to rubbers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2309/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
- C08J2309/06—Copolymers with styrene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2409/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
- C08J2409/06—Copolymers with styrene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/001—Conductive additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/002—Physical properties
- C08K2201/003—Additives being defined by their diameter
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/011—Nanostructured additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
- C08K3/041—Carbon nanotubes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
- C08K3/042—Graphene or derivatives, e.g. graphene oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
- C08K3/045—Fullerenes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
- C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
- C08L2205/025—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group containing two or more polymers of the same hierarchy C08L, and differing only in parameters such as density, comonomer content, molecular weight, structure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
- C08L2205/03—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend
- C08L2205/035—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend containing four or more polymers in a blend
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Abstract
本發明的一實施例提供一種導電樹脂組合物及其製備方法,上述導電樹脂組合物包括:含有平均粒徑為1至5μm的橡膠成分的共聚物;導電填料;滑潤劑;及在25°C下具有1至10cSt的運動黏度的矽酮油。
Description
本發明係關於一種導電樹脂組合物及其製備方法,更具體而言,係關於容易製備母料的導電樹脂及其製備方法。
並且,本發明係關於可以成型為脫落(sloughing)現象最小化的產品且具有優異的導電填料分散性的導電樹脂組合物及其製備方法。
熱塑性樹脂是指受熱軟化呈塑性、冷卻硬化的塑料。上述熱塑性樹脂具有優異的加工性和成型性,因此被廣泛應用於各種生活用品、辦公自動化設備、電氣電子產品、汽車零部件等。
並且,持續進行根據使用上述熱塑性樹脂製成的產品的種類和特性附加特殊性質來用作高附加值材料的嘗試。
尤其,在樹脂產品之間或與其他材料之間產生摩擦的領域應用熱塑性樹脂的情況下,由於帶電現象而發生產品的損傷和污染,因此,需要對熱塑性樹脂賦予電氣傳導性(下面簡稱為“導電性”)。
如上所述,為了對現有熱塑性樹脂賦予導電性,使用如碳奈米管、炭黑、石墨、碳纖維、金屬粉末、金屬塗層無機粉或金屬纖維等導電填料。
例如,美國授權專利第4478903號和韓國授權專利第10-0330200號等公開了一種導電複合材料,其具有將如聚苯乙烯和ABS等的熱塑性樹脂和炭黑混合的形式。然而,在這種情況下,由於必須使用過量的炭黑以賦予所需的導電性,因此由熱塑性樹脂實現的固有機械性能,尤其,耐衝擊性可能會顯着降低。
母料是在製備樹脂組合物時透過使用捏合機或擠出機預先混合高含量填料和熱塑性樹脂來改善填料分散性的方法。以往在熱塑性樹脂中僅浸漬導電填料來製備的母料不能表現出足以僅透過簡單稀釋使用的足夠的分散性。因此,必須進行再擠出工藝,從而存在由其製造的產品的導電性稍微不足的缺點。
所欲解決之技術問題
本發明是為了解決上述現有技術的問題而提出的,本發明的目的在於提供可以容易製備母料且成型為脫落現象最小化的產品、具有優異的導電填料分散性的導電樹脂組合物及其製備方法。
技術手段
本發明的一方面提供一種導電樹脂組合物,其包括:共聚物,含有平均粒徑為1至5μm的橡膠成分;導電填料;滑潤劑;及矽酮油,在25°C下具有1至10cSt的運動黏度。
在一實施例中,上述共聚物可以為苯乙烯-丁二烯共聚物。
在一實施例中,基於上述導電樹脂組合物的總重量,上述導電填料的含量可以為1至20重量百分比。
在一實施例中,上述導電填料可以為選自由碳奈米管、富勒烯、石墨烯、石墨、碳纖維、炭黑及其兩種或更多種的混合物組成的組中的一種。
在一實施例中,基於上述導電樹脂組合物的總重量,上述滑潤劑的含量可以為1至8重量百分比。
在一實施例中,上述導電填料和上述滑潤劑的重量比可以為10:3至8。
在一實施例中,上述潤滑劑可以為選自由硬脂酸鈣、硬脂酸鋇、硬脂酸鉛、硬脂酸鎂、硬脂酸鋅及其兩種或多種的混合物組成的組中的一種。
在一實施例中,基於上述導電樹脂組合物的總重量,上述矽酮油的含量可以為1至5重量百分比。
在一實施例中,上述導電填料和上述矽酮油的重量比可以為10:1至5。
在一實施例中,上述矽酮油可以為選自由二甲基矽酮油、甲基氫矽酮油、酯改質矽酮油、羥基矽酮油、甲醇改質矽酮油、乙烯基矽酮油、矽氧烷丙烯酸酯及其兩種或多種的混合物組成的組中的一種。
本發明的另一方面提供一種導電樹脂組合物的製備方法,其包括:步驟(a),將含有平均粒徑為1至5μm的橡膠成分的共聚物、滑潤劑及在25°C下具有1至10cSt的運動黏度的矽酮油熔融捏合;及步驟(b),將導電填料與上述步驟(a)的產物混合。
在一實施例中,在上述步驟(b)之後,上述方法還可包括步驟(c),在上述步驟(c)中用熱塑性樹脂稀釋上述步驟(b)的產物。
在一實施例中,上述熱塑性樹脂可以為選自由苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯及其兩種或多種的混合物組成的組中的一種。
功效
根據本發明的一方面的導電樹脂組合物可以成型為脫落(sloughing)現象最小化的產品,還可具有優異的導電填料分散性。
由上述導電樹脂組合物製造的成型品在表面的所有區域實現均勻的導電性,並且表現出優異的抗脫落性,因此,其不僅可以應用於一般產品,其應用範圍還可擴展到易受灰塵等影響的更加精確的產品和部件等。
並且,根據本發明的另一方面的導電樹脂組合物的製備方法提供分散性優異的導電樹脂組合物,因此可以透過用熱塑性樹脂簡單稀釋這種導電樹脂組合物來製造所需的各種產品。
本發明的效果並非限定於所述效果,應當理解,包括從本發明的詳細的說明或申請專利範圍中記載的發明的結構中推論出的所有效果。
在下文中,參考附圖詳細描述本發明。但本發明並不限於下面描述的實施方式,而可以多種其它方式實施。
在整個說明書中,某一部分與另一部分相“連接”時,不僅包括“直接連接”的情況,還包括在中間具備其他元件“間接連接”的情況。並且,本文中使用的術語“包括”、“包含”等意味着,在沒有特別相反的記載時,並不排除其他構成要素,而進一步包括其他的構成要素。
在本說明書中,在描述一系列數值範圍時,除非另有其具體範圍的說明,否則這些值具有根據對於有效數字的化學中的標準規則提供的有效數字的精度。例如,10包括5.0至14.9的範圍,而數字10.0包括9.50至10.49的範圍。
在本說明書中所用的術語“運動黏度(Kinematic viscosity,ν)”是指黏性流體的黏度(viscosity,η)除以密度(density,ρ)的值。除非另有說明,否則在本說明書中記載的運動黏度是在25℃和1個大氣壓下測量的。
在本說明書中所用的術語“母料(master batch)”是指,當製備樹脂組合物時,預先分散高濃度的填料、添加劑等的材料。透過製備上述母料來可以提高導電填料在樹脂組合物中的分散性,從而可以對上述導電樹脂組合物的整個區域賦予均勻的導電性。
導電樹脂組合物
根據本發明的一方面的導電樹脂組合物可以包括:含有平均粒徑為1至5μm的橡膠成分的共聚物;導電填料;滑潤劑;及在25°C下具有1至10cSt的運動黏度的矽酮油。
上述導電樹脂組合物是透過將高含量的填料和熱塑性樹脂預先混合而製備的一種母料,當用單獨的原料稀釋上述導電樹脂組合物時,可以獲得具有高分散性的組合物。為了與聚合物原料混合,透過僅混合聚合物樹脂和導電填料來製備的現有母料必須在擠出機中經過熔融捏合和擠出程序。然而,本發明的導電樹脂組合物可透過簡單稀釋製造具有足夠物理性能和導電性的產品。
上述共聚物可以為苯乙烯-丁二烯共聚物。在本說明書中所用的術語“苯乙烯-丁二烯共聚物”是指通常的高抗衝聚苯乙烯(High Impact Polystyrene, HIPS),可被解釋為橡膠改質苯乙烯類共聚物或橡膠改質聚苯乙烯。
上述共聚物的橡膠成分的平均粒徑可以為1至5μm,且作為橡膠成分的丁二烯的含量基於共聚物的總重量可以為7.5至9重量百分比。上述共聚物的橡膠成分的平均粒徑相對大,根據需要,可以透過添加過量的礦物油(約3至5重量百分比)來以混合物形式使用,因此可以具有高流動性。
基於上述導電樹脂組合物的總重量,上述共聚物的含量可以為70至95重量百分比,較佳地,可以為75至90重量百分比。此時,基於上述導電樹脂組合物的總重量,上述共聚物的含量可以為70重量百分比以上,72.5重量百分比以上或75重量百分比以上,也可以為95重量百分比以下,92.5重量百分比以下或90重量百分比以下。若上述共聚物的含量小於70重量百分比,則流動性降低,導致成型性下降。若上述共聚物的含量大於95重量百分比,則由上述導電樹脂組合物製成的成型品的機械性能會劣化。
上述導電樹脂組合物可以包括1至20重量百分比的導電填料,較佳地,1至10重量百分比的導電填料。若上述導電填料的含量小於1重量百分比,則對樹脂和成型品賦予導電性的效果甚微,若上述導電填料的含量大於20重量百分比,則上述共聚物、滑潤劑及矽酮油的相對含量減少或其均衡崩潰,導致樹脂組合物的成型性和成型品的機械性能降低。並且,由於導電填料之間的凝聚現象而可能降低分散性。
上述導電填料可以為選自由碳奈米管、富勒烯、石墨烯、石墨、碳纖維、炭黑及其兩種或更多種的混合物組成的組中的一種,較佳地,考慮到與上述共聚物的捏合容易性,可以為碳奈米管,但本發明並不限於此。
上述碳奈米管是用於對具有弱導電性的共聚物樹脂賦予導電性的材料,透過降低將添加有上述碳奈米管的樹脂組合物成型而製成的產品的表面電阻來能夠提高導電性和據此的抗靜電特性。
具體而言,若上述碳奈米管和共聚物樹脂混合,則各個碳奈米管被分散在共聚物樹脂中並彼此連接,以能夠形成連續的三維網狀結構,從而可以呈現優異的導電性。
上述碳奈米管的合成方法可為電弧放電(Arc-discharge)、熱裂解(Pyrolysis)、激光汽化(Laser vaporization)、等離子體增強化學氣相沉積(Plasma chemical vapor deposition)、熱化學氣相沉積(Thermal chemical vapor deposition)等,但該碳奈米管的合成方法並無任何限制而可以使用透過任意合成方法製備的所有碳奈米管。
並且,上述碳奈米管根據壁數可以為選自由單壁碳奈米管(single wall carbonnanotube)、雙壁碳奈米管(double wall carbon nanotube)、多壁碳奈米管(multi wallcarbon nanotube)、層疊多個切去頂端的圓錐形石墨烯而成的中空管狀碳奈米纖維(cup-stacked carbon nanofiber)及其兩種或多種的混合物組成的組中的一種,較佳地,可以為易於製造且經濟性良好的多壁碳奈米管,但本發明不限於此。
上述碳奈米管的平均外徑可以為8至50nm、平均內徑可以為上述平均外徑的40%以上,較佳地,平均內徑可以為上述平均外徑的40至90%。上述外徑是指包括形成碳奈米管的壁的石墨層的碳奈米管的橫截面的直徑,而上述內徑是指除了石墨層之外的中空橫截面的直徑。
此時,當上述碳奈米管的單股的平均外徑小於8nm或大於50nm時,透過凝聚上述碳奈米管的單股而形成的碳奈米管集合體的平均束直徑不在將下面描述的範圍內,因此較佳使用具有8至50nm 的外徑範圍的碳奈米管。在本說明書中使用的術語“束(bundle)”是指其中多個碳奈米管平行排列或者處於相互纏繞狀態的束或繩的形狀。相反,術語“非束狀”是指多個碳奈米管在不具有恆定形狀的狀態下存在。
並且,碳奈米管的碳含量越高,如催化劑等雜質越少,以能夠實現優異的導電性,因此,上述碳奈米管的碳純度可以為95%以上,較佳地,95至98%,更佳地,可以為95至97%。
若上述碳奈米管的碳純度小於95%,則有可能引起碳奈米管的結構缺陷以降低結晶度,並且碳奈米管可能容易被外部刺激切斷或破壞。
另一方面,將如上所述的單股碳奈米管以束形式凝聚而成的碳奈米管集合體的平均束直徑可以為1至10μm,較佳地,可以為1至5μm,更佳地,可以為2至4μm;其平均束長度可以為10至100μm,較佳地,可以為20至60μm,更佳地,可以為25至55μm。
若上述碳奈米管集合體的平均束直徑小於1μm或平均束長度大於100μm,則分散性降低,導致上述導電樹脂組合物的每個部位的導電性不均勻。若上述碳奈米管集合體的平均束直徑大於10μm或平均束長度小於10μm,則網絡結構變得不穩定,從而導電性可能劣化。
上述導電樹脂組合物可以包括1至8重量百分比的滑潤劑,較佳地,3至6重量百分比的滑潤劑。此時,基於上述導電樹脂組合物的總重量,上述滑潤劑的含量可以為1重量百分比以上,2重量百分比以上或3重量百分比以上,也可以為8重量百分比以下,7重量百分比以下或6重量百分比以下。當成型上述導電樹脂組合物時,可以使成型物的表面平滑來抑制突起的形成。若上述潤滑劑的含量小於1重量百分比時,可能在成型物的表面上產生不必要的突起以降低表面特性。若上述潤滑劑的含量大於8重量百分比時,則導電性可能降低。
尤其,上述導電填料和上述滑潤劑的重量比可以為10:3至8,較佳地,可以為10:6至7。此時,上述滑潤劑的重量比可以為3以上,4以上,5以上或6以上,也可以為8以下,7.67以下,7.33以下或7.0以下。若上述滑潤劑的重量比小於3,則可以導致導電填料的凝聚。若上述滑潤劑的重量比大於8,則兼容性降低,導致每個區域的導電性偏差增加,從而成型品的可靠性和再現性會顯著降低。與此相反,若上述滑潤劑的重量比在上述範圍內,則上述效果會極大化。
上述潤滑劑可以為選自由硬脂酸鈣、硬脂酸鋇、硬脂酸鉛、硬脂酸鎂、硬脂酸鋅及其兩種或多種的混合物組成的組中的一種,較佳地,可以為硬脂酸鋅,但本發明並不限於此。
上述導電樹脂組合物可以包括矽酮油。若上述導電樹脂組合物包括上述矽酮油,則上述導電填料的分散性得到改善,從而最終成型品的導電性可以提高。尤其,當將上述導電樹脂組合物用作母料時,可以在簡單稀釋後加工來使用而無需額外的再擠出。
上述矽酮油在25℃下的運動黏度可以為1至10cSt,較佳地,可以為1至5cSt。若上述運動黏度小於1cSt,則上述導電樹脂組合物的兼容性降低,導致機械性能的偏差增加,從而成型品的可靠性和再現性會降低。若上述運動黏度大於10cSt,則在製備上述導電樹脂組合物時流動性降低,從而難以將原料投入並混合,在擠出時,可能發生擠出物的切斷,從而實際應用可能是困難的。與此相反,若上述矽酮油的運動黏度屬於上述範圍內,則上述導電樹脂組合物的分散性得到改善,因此成型品的導電性提高,抑制在成型品表面上的突起形成。並且,在透過高倍率拉伸工藝製造成型品的過程中也可以保持導電樹脂組合物的高導電性。
基於上述導電樹脂組合物的總重量,上述矽酮油的含量可以為1至5重量百分比,較佳地,可以為2至4重量百分比。此時,基於上述導電樹脂組合物的總重量,上述矽酮油的含量可以為1重量百分比以上,1.5重量百分比以上或2重量百分比以上,也可以為5重量百分比以下,4.5重量百分比以下或4.0重量百分比以下。當同時使用上述矽酮油和上述滑潤劑來成型上述導電樹脂組合物時,可透過使成型品的表面平滑來使突起的形成最小化。當上述矽酮油的含量小於1重量百分比時,在由其製造的成型品的表面上可能產生不必要的突起,導致表面特性降低。當上述矽酮油的含量大於5重量百分比時,導電性可能降低。
尤其,上述導電填料和上述矽酮油的重量比可以為10:1至5。若上述矽酮油的重量比小於1,則難以表現上述效果。若上述矽酮油的重量比大於5,則兼容性降低,導致每個區域的導電性偏差增加,從而成型品的可靠性和再現性會顯著降低。
上述矽酮油為選自由二甲基矽酮油、甲基氫矽酮油、酯改質矽酮油、羥基矽酮油、甲醇改質矽酮油、乙烯基矽酮油、矽氧烷丙烯酸酯及其兩種或多種的混合物組成的組中的一種,較佳地,可以為二甲基矽酮油,但本發明並不限於此。
脫落(sloughing)現象意味着導電填料在擠出過程中脫離並沾在樣品表面上以形成大的或小的突起。當發生脫落現象時,在使用上述導電樹脂組合物產生的產品,例如,半導體、顯示器和車輛電氣部件等的生產過程中產生不必要的灰塵。這些粉塵會導致產品缺陷。
上述導電樹脂組合物的共聚物、導電填料、滑潤劑及矽酮油分別具有不同的性能和功能。然而,當它們相互有機地組合併混合時,可以同時改善上述導電樹脂組合物的成型性和機械性能。此外,透過在成型過程中促進導電填料的分散,無論最終成型品的每個部位的形狀和結構如何,整體上都可以實現一定水平的導電性,進而,可以提高成型品的可靠性和再現性。並且,可以減少由於導電填料的隨機脫離而不必要的灰塵殘留在最終產品的表面上的脫落現象。
尤其,當上述潤滑劑和矽酮油的重量比為3:2時,上述導電填料在上述導電樹脂組合物中的分散性最大化。因此,成型品的導電性優異,且可以有效地防止在成型品的表面上形成突起的脫落現象。
由上述導電樹脂組合物製成的成型品可以具有一定水平的導電性。例如,上述成型品的表面電阻可以在5.0至6.0Ω/sq的範圍內。
導電樹脂組合物的製備方法
根據本發明的另一方面的導電樹脂組合物的製備方法可以包括:步驟(a),將含有平均粒徑為1至5μm的橡膠成分的共聚物、滑潤劑及在25°C下具有1至10cSt的運動黏度的矽酮油熔融捏合;及步驟(b),將導電填料與上述步驟(a)的產物混合。
上述共聚物、導電填料、滑潤劑及矽酮油的作用和效果、含量及可使用的類型等與上面說明的內容相同。
上述導電樹脂組合物基本上可以由具有一定水平的機械性能和成型性的聚合物樹脂和能夠對該聚合物樹脂賦於導電性的導電填料,例如,金屬和其他無機物等構成。透過將樹脂和導電填料混合來製備上述導電樹脂組合物。
為了提高現有樹脂組合物的導電性,提出了增加上述導電填料的含量的技術。然而,若將相同種類的導電填料的含量增加到一定水平以上,尤其,若將碳奈米管的含量增加到一定水平以上,則存在不僅樹脂本身的機械性能降低,而且加工性、工作性等下降的問題。為了解決這些問題,已進行透過並用炭黑等來增加在導電樹脂組合物中的導電填料的總含量的嘗試,上述炭黑與碳奈米管相比導電性賦予效果甚微,但具有良好的加工性和工作性。
然而,上述方法只不過是不同地調節導電填料的種類和含量而已,而具有透過單一程序實現樹脂和導電填料的混合的共同點。對此,在本發明中,透過將含有平均粒徑為1至5μm的橡膠成分的共聚物、導電填料、滑潤劑及在25°C下具有1至10cSt的運動黏度的矽酮油混合併擠出來可以製備含有具有所需濃度的導電填料的母料。
此時,上述母料可以製成球形(sphere)、小球形(pellet)等,但只要是在隨後的步驟透過與相同或不同的共聚物和添加劑相混合來可提高上述導電填料的分散性,就對其形狀沒有限制。
另一方面,上述步驟(a)可以在180至300℃的溫度下,較佳地,在220至240℃的溫度下,更佳地,在230℃的溫度下進行。若上述步驟(a)的程序溫度小於180℃,則共聚物部分熔融,從而擠出成型性和導電填料的分散性會降低。若上述步驟(a)的程序溫度大於300℃,則共聚物會任意熱解或改質。
在上述導電填料為碳奈米管的情況下,上述碳奈米管是透過對粉末狀材料以機械、物理方式進行製片來加工成小球形狀的,在加工之後碳奈米管的表觀密度可以為0.01至0.2g/ml,較佳地,可以為0.05至0.2g/ml。若上述碳奈米管的表觀密度超出上述範圍,則難以製備包含10重量百分比以上的碳奈米管的濃縮母料。並且,加工成小球形狀的碳奈米管防止在工作過程中粉末飛散,以能夠改善工作環境。
另一方面,上述步驟(a)和步驟(b)可以透過捏合機(Kneader)或具備多個螺桿的多螺桿擠出機執行,較佳地,為了各成分之間的均勻混合和擠壓,其實例可以為具備兩個螺桿的雙螺桿擠出機。
此時,在利用上述擠出機的捏合過程中,為了防止導電填料的破損,較佳地,可以採用使用雙螺桿擠出機來從擠出機側投入上述共聚物、滑潤劑及矽酮油並進行熔融捏合,然後使用側送料機(Side feeder)向上述擠出機供給導電填料來進行混合的方法。
並且,在上述步驟(b)中製備的導電樹脂組合物可以以10至500kg/hr,較佳地,以10至30kg/hr的速度擠出。若上述擠出速度小於10kg/hr,則生產率可能降低,若上述擠出速度大於500kg/hr,則導電填料和共聚物的混合均勻度會降低。
在上述步驟(b)之後,還可包括將上述步驟(b)的產物和熱塑性樹脂相混合來進行稀釋(let-down)的步驟(c)。上述稀釋方法的實例可以包括原位聚合法(in-situ polymerization)、溶液混合法(solution mixing)等。為了與聚合物原料混合,透過僅混合聚合物樹脂和導電填料來製備的現有母料必須在擠出機中經過熔融捏合和擠出程序。然而,本發明的導電樹脂組合物可透過簡單稀釋製造具有足夠物理性能和導電性的產品。作為上述稀釋方法,也可以使用現有熔融混煉(Melt compounding)法。熔融混煉法透過利用擠出機等來可在高溫、高剪切下將導電填料均勻分散到樹脂中,以能夠實現大容量化和製造成本節省。此時,上述擠出機的種類、特徵及選擇基準等與上述內容相同。
上述熱塑性樹脂可以為選自由苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯及其兩種或多種的混合物組成的組中的一種。
在下文中,將更加詳細地說明本發明的實施例。然而,下面的實驗結果僅是上述實施例中具代表性的實驗結果,這些實施例等不應被解釋為限制或約束本發明的申請專利範圍和公開內容。在下文中未明確呈現的本發明的示例性實施方案的效果可以在相應部分中具體說明。
實施例和比較
例
將多壁碳奈米管(MWCNT或CNT)投入雙螺桿擠出機的側送料機(Side Feeder)中,將苯乙烯-丁二烯共聚物(HIPS1,橡膠成分的平均粒徑為3至4μm),硬脂酸鋅(Zn-St)和運動黏度為5cSt、10cSt或100cSt的二甲基矽酮油(SO)以25㎏/hr的速度加入主料斗(Main Hopper)中,並在200rpm和230℃下熔融捏合以製備母料。上述CNT、HIPS、Zn-St和SO的重量百分比示於下述表1中。
將上述實施例或比較例的母料與不同類型的苯乙烯-丁二烯共聚物(HIPS 2,橡膠成分的平均粒徑為0.5至1.0μm)、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯橡膠及硬脂酸酯混合後製備碳奈米管含量為2.5重量百分比的導電樹脂組合物,然後使用注射機來製備用於測定物理性能的片狀樣品。並且,包括上述HIPS1和HIPS2的原料材料的諸元示於下述表2中,並且由各上述實施例和比較例製備的導電樹脂組合物和片狀樣品的特性示於下述表3中。
參照上述表3,僅用共聚物和導電填料製備而不引入單獨添加劑的比較例9的組合物可以製備母料。然而,由比較例9製備的樣品具有7.0Ω/sq的表面電阻,並且在樣品的表面上觀察到過多的突起。
含有相對高黏度的矽酮油和滑潤劑作為添加劑的比較例1至3的組合物可以製備母料,並且由其製備的樣品的表面電阻為5.4至6.0Ω/sq,是易於應用的程度。但在樣品表面上觀察到許多突起。
包含過量添加劑的比較例4至8的組合物在母料製備中由於矽酮油的高黏度而流動性不良或無法順利進行原料的捏合。因此,實際上很難或不可能製備母料,是無法使用的程度。
與此相反,實施例1至4的組合物易於製備母料,表面電阻為5.0至6.0Ω/sq,是可應用的水平,並且在樣品表面上沒有突起或僅形成少量的突起。尤其,使用運動黏度為5cSt的矽酮油的、潤滑劑和矽酮油的重量比為3:2的實施例2、4的組合物具有5.0至5.1dΩ/sq的優異導電率,且在樣品表面上沒有觀察到突起。
上述的本發明的說明只是例示性的,只要是本發明所屬技術領域中具通常知識者,就能理解在不變更本發明的技術思想或必要特徵的情況下,也能輕易變形為其他具體形態。因此,以上所述的實施例在各方面僅是例示性的,但並不局限於此。例如,作為單一型進行說明的各結構部件也能分散進行實施,同樣,使用分散的進行說明的結構部件也能以結合的形態進行實施。
本發明的範圍是透過所附申請專利範圍來表示,而並非透過上述詳細的說明,而由申請專利範圍的意義、範圍及其均等概念導出的所有變更或變形的形態應解釋為包括在本發明的範圍內。
無
無。
無
無。
Claims (13)
- 一種 導電樹脂組合物,其中,包括: 共聚物,含有平均粒徑為1至5μm的橡膠成分; 導電填料; 滑潤劑;及 矽酮油,在25°C下具有1至10cSt的運動黏度。
- 如請求項1所述之導電樹脂組合物,其中,上述共聚物為苯乙烯-丁二烯共聚物。
- 如請求項1所述之導電樹脂組合物,其中,基於上述導電樹脂組合物的總重量,上述導電填料的含量為1至20重量百分比。
- 如請求項1所述之導電樹脂組合物,其中,上述導電填料為選自由碳奈米管、富勒烯、石墨烯、石墨、碳纖維、炭黑及其兩種或更多種的混合物組成的組中的一種。
- 如請求項1所述之導電樹脂組合物,其中,基於上述導電樹脂組合物的總重量,上述滑潤劑的含量為1至8重量百分比。
- 如請求項1所述之導電樹脂組合物,其中,上述導電填料和上述滑潤劑的重量比為10:3至8。
- 如請求項1所述之導電樹脂組合物,其中,上述潤滑劑為選自由硬脂酸鈣、硬脂酸鋇、硬脂酸鉛、硬脂酸鎂、硬脂酸鋅及其兩種或多種的混合物組成的組中的一種。
- 如請求項1所述之導電樹脂組合物,其中,基於上述導電樹脂組合物的總重量,上述矽酮油的含量為1至5重量百分比。
- 如請求項1所述之導電樹脂組合物,其中,上述導電填料和上述矽酮油的重量比為10:1至5。
- 如請求項1所述之導電樹脂組合物,其中,上述矽酮油為選自由二甲基矽酮油、甲基氫矽酮油、酯改質矽酮油、羥基矽酮油、甲醇改質矽酮油、乙烯基矽酮油、矽氧烷丙烯酸酯及其兩種或多種的混合物組成的組中的一種。
- 一種導電樹脂組合物的製備方法,其中,包括: 步驟(a),將含有平均粒徑為1至5μm的橡膠成分的共聚物、滑潤劑及在25°C下具有1至10cSt的運動黏度的矽酮油熔融捏合;及 步驟(b),將導電填料與上述步驟(a)的產物混合。
- 如請求項11所述之導電樹脂組合物的製備方法,其中,在上述步驟(b)之後,還包括步驟(c),在上述步驟(c)中用熱塑性樹脂稀釋上述步驟(b)的產物。
- 如請求項12所述之導電樹脂組合物的製備方法,其中,上述熱塑性樹脂為選自由苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯及其兩種或多種的混合物組成的組中的一種。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR10-2018-0106882 | 2018-09-07 | ||
KR1020180106882A KR102084641B1 (ko) | 2018-09-07 | 2018-09-07 | 전도성 수지 조성물 및 그 제조방법 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW202010781A true TW202010781A (zh) | 2020-03-16 |
TWI721556B TWI721556B (zh) | 2021-03-11 |
Family
ID=67875357
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW108132493A TWI721556B (zh) | 2018-09-07 | 2019-09-09 | 導電樹脂組合物及其製備方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3620489B1 (zh) |
KR (1) | KR102084641B1 (zh) |
CN (1) | CN110885506B (zh) |
PL (1) | PL3620489T3 (zh) |
TW (1) | TWI721556B (zh) |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57205145A (en) | 1981-06-11 | 1982-12-16 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Composite plastic sheet |
KR100330200B1 (ko) | 1999-06-08 | 2002-03-28 | 변호평 | 전기 전도성 복합수지 및 이를 이용한 시트의 제조방법 |
JP2010106257A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-05-13 | Ntn Corp | 導電性ポリエチレン樹脂組成物、導電性ポリエチレン樹脂成形体、滑り軸受、および摺動シート |
WO2010122886A1 (ja) * | 2009-04-20 | 2010-10-28 | 三菱化学株式会社 | 導電性熱可塑性樹脂組成物、導電性ポリアミド樹脂組成物及び導電性ポリアミドフィルム |
WO2013107535A1 (en) * | 2012-01-20 | 2013-07-25 | Total Research & Technology Feluy | Polymer composition comprising carbon nanotubes |
KR101698911B1 (ko) * | 2015-02-25 | 2017-02-01 | 금호석유화학 주식회사 | 전도성 시트 제조용 고분자 복합재 조성물 |
KR101851952B1 (ko) * | 2016-08-03 | 2018-04-25 | 금호석유화학 주식회사 | 전기전도성 수지 조성물 및 그 제조방법 |
KR102034670B1 (ko) * | 2017-11-21 | 2019-11-08 | 금호석유화학 주식회사 | 전도성 수지 조성물 및 그 제조방법 |
-
2018
- 2018-09-07 KR KR1020180106882A patent/KR102084641B1/ko active IP Right Grant
-
2019
- 2019-09-06 EP EP19195947.7A patent/EP3620489B1/en active Active
- 2019-09-06 PL PL19195947.7T patent/PL3620489T3/pl unknown
- 2019-09-06 CN CN201910840452.3A patent/CN110885506B/zh active Active
- 2019-09-09 TW TW108132493A patent/TWI721556B/zh active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TWI721556B (zh) | 2021-03-11 |
EP3620489B1 (en) | 2023-07-19 |
PL3620489T3 (pl) | 2024-02-05 |
CN110885506A (zh) | 2020-03-17 |
EP3620489A1 (en) | 2020-03-11 |
KR102084641B1 (ko) | 2020-03-04 |
CN110885506B (zh) | 2022-08-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101851952B1 (ko) | 전기전도성 수지 조성물 및 그 제조방법 | |
JP6386114B2 (ja) | 伝導性樹脂組成物の製造方法 | |
KR102085939B1 (ko) | 전도성 발포 비드 및 그 제조방법 | |
Chen et al. | Study on polycarbonate/multi-walled carbon nanotubes composite produced by melt processing | |
WO2013111862A1 (ja) | 導電性樹脂用マスターバッチの製造方法およびマスターバッチ | |
JP6705881B2 (ja) | 導電性樹脂組成物およびその製造方法 | |
KR20170127528A (ko) | 향상된 전기적 특성을 갖는 복합품의 제조 방법 | |
CN107099078B (zh) | 导电树脂组合物及利用其的塑料成型品 | |
CN115216130A (zh) | 高导电、高平整度且低微气孔的碳纳米管改性聚碳酸酯复合材料及其制备方法和制品 | |
CN110885505B (zh) | 导电树脂组合物及其制备方法 | |
TWI721556B (zh) | 導電樹脂組合物及其製備方法 | |
JP2017179369A (ja) | 衝撃強度に優れた電気伝導性樹脂複合体、電気伝導性樹脂組成物、及びその製造方法 | |
EP3626778B1 (en) | Electrically conductive resin composition and preparation method thereof | |
WO2018155502A1 (ja) | 多軸混練機及びこの多軸混練機を用いたナノコンポジットの製造方法並びにこれらに用いるディスク型セグメント | |
JPWO2020158476A1 (ja) | 樹脂組成物及び成形体 |