本發明涉及導電材料技術領域，具體涉及一種高強度導電塑料及其制備方法。
背景技術：
塑料一直被人們作為絕緣材料使用，因其高絕緣性，在生產與使用中易產生靜電，靜電可能產生各種危害。隨著現代電子工業和信息產業的發展，各種工業自動化設備、微電腦、家用電器及電子產品進入國民經濟的各個領域和人們工作生活環境之中。靜電消除、電磁屏蔽等技術已經引起人們的關注。人們渴求得到一種既保持塑料固有特點以具有導電性能的高分子材料。
現有技術中導電塑料一般可以分為結構型導電塑料和復合型導電塑料。復合型導電塑料是指經過物理改性后具有導電性的塑料，其具有導電性能穩定及制備方法簡單的優點。但是成品導電塑料的抗拉強度低、拉伸率小、電阻率大的問題影響著其應用及發展。
技術實現要素：
針對現有技術中存在的問題，本發明提供了一種高強度導電塑料及其制備方法，該種導電塑料生產成本低廉，具有抗拉強度高、拉伸率大、電阻率小的特點，使用壽命長，應用領域廣泛，適宜推廣應用。
為了達到上述目的，本發明通過以下技術方案來實現的：
一種高強度導電塑料，包括以下按重量份計的原料：改性聚苯醚樹脂80-100份、聚碳酸酯15-25份、膨脹石墨10-20份、碳纖維5-15份、導電云母粉5-15份、鈦酸鉀晶須6-10份、聚四氟乙烯3-5份、甲基硅油4-8份、硬脂酸鎂2-6份、表面活性劑1-3份、偶聯劑1-5份、增塑劑1-3份和防老劑1-5份；
所述改性聚亞苯基砜樹脂由以下按重量份計的成分制得：聚亞苯基砜樹脂粉末80份、納米導電氧化鋅粉末20份、無水乙醇60份；其制備方法是先將聚亞苯基砜樹脂粉末加入到無水乙醇中溶解攪拌1-2h，再加入納米導電氧化鋅粉末，超聲處理1-2h形成混合溶液，然后置于85-95℃烘箱中烘干處理40-50min，之后在溫度為105-115℃下預固化30-40min，最后置于熱壓機中固化80-120min，固化溫度為130-150℃，固化壓力為1.2-1.6mpa，固化結束即得。
進一步地，所述導電塑料包括以下按重量份計的原料：改性聚苯醚樹脂90份、聚碳酸酯20份、膨脹石墨15份、碳纖維10份、導電云母粉10份、鈦酸鉀晶須8份、聚四氟乙烯4份、甲基硅油5份、硬脂酸鎂4份、表面活性劑2份、偶聯劑3份、增塑劑2份和防老劑3份。
進一步地，所述膨脹石墨為膨脹倍率大于250ml/g的150目可膨脹石墨。
優選地，所述表面活性劑為聚氧乙烯山梨醇酐單月桂酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐單棕櫚酸酯或聚氧乙烯山梨醇酐單硬脂酸酯中的一種。
優選地，所述偶聯劑為γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷或n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一種。
優選地，所述增塑劑為五氯硬脂酸甲酯或氯甲氧基油酸甲酯。
優選地，所述防老劑為防老劑4010na、防老劑sp或防老劑dcp中的一種。
上述的一種高強度導電塑料的制備方法，按照以下步驟進行：
(1)按所述重量份配比稱取原料；
(2)將改性聚苯醚樹脂、聚碳酸酯、膨脹石墨、碳纖維、導電云母粉、鈦酸鉀晶須、聚四氟乙烯、甲基硅油和硬脂酸鎂置于混煉機中，在溫度為140-160℃的條件下混料處理40-60min，再將剩余原料置于混煉機中，繼續混煉處理15-25min，得混料；
(3)將所述混料輸送至雙螺桿擠出機中，在螺桿轉速為100-200rpm、溫度為115℃-125℃下熱熔擠出、造粒、包裝即可。
本發明具有如下的有益效果：本發明的導電塑料通過對生產原料和工藝的改進優化，使制得成品導電塑料力學性能優異，尺寸穩定，拉伸率大，產品抗拉強度、抗撕裂強度、回彈力性能強，不僅如此，本發明的導電塑料電阻率也大大減小，提高了其導電性能；經研發技術人員檢測，本發明的導電塑料抗拉強度大于等于23.7mpa，相比現有技術中的導電塑料提高了約80-200％；其拉伸率約為5.5％，相比現有技術中的導電塑料提高了約2-3個百分點；其電阻率小于等于0.035ω·cm，相比現有技術中的導電塑料減小了約3-5倍；
(1)本發明的導電塑料生產成本低廉，使用壽命長，應用領域廣泛，適宜大規模量產及推廣應用；
(2)膨脹石墨、碳纖維、導電云母粉具有良好的導電性能，將其作為導電塑料的原料，可顯著降低成品的電阻率，提高產品的導電性能；
(3)聚苯醚樹脂具有良好的耐高溫性，對其進行特定的改性并應用于導電塑料中，可顯著提高成品的耐高溫性及導電性能；
(4)鈦酸鉀晶須和導電云母粉具有強度高及理化性能穩定優良的特點，將其作為導電塑料的原料，可顯著提高成品的力學強度、耐高溫和耐腐蝕性。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明的具體實施方式作進一步描述，以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護范圍。
實施例1
一種高強度導電塑料，稱取以下原料待用：改性聚苯醚樹脂80kg、聚碳酸酯15kg、膨脹石墨10kg、碳纖維5kg、導電云母粉5kg、鈦酸鉀晶須6kg、聚四氟乙烯3kg、甲基硅油4kg、硬脂酸鎂2kg、表面活性劑1kg、偶聯劑1kg、增塑劑1kg和防老劑1kg；
上述的改性聚亞苯基砜樹脂由以下成分制得：聚亞苯基砜樹脂粉末80kg、納米導電氧化鋅粉末20kg、無水乙醇60kg；其制備方法是先將聚亞苯基砜樹脂粉末加入到無水乙醇中溶解攪拌1h，再加入納米導電氧化鋅粉末，超聲處理1h形成混合溶液，然后置于85℃烘箱中烘干處理40min，之后在溫度為105℃下預固化30min，最后置于熱壓機中固化80min，固化溫度為130℃，固化壓力為1.2mpa，固化結束即制得本發明原料所需的改性聚亞苯基砜樹脂。
其中，上述的膨脹石墨采用膨脹倍率為280ml/g的150目可膨脹石墨；
另外，上述的表面活性劑采用聚氧乙烯山梨醇酐單月桂酸酯；偶聯劑采用γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；增塑劑采用五氯硬脂酸甲酯；防老劑采用防老劑4010na。
上述的一種高強度導電塑料的制備方法，按照以下步驟進行：
(1)先將改性聚苯醚樹脂、聚碳酸酯、膨脹石墨、碳纖維、導電云母粉、鈦酸鉀晶須、聚四氟乙烯、甲基硅油和硬脂酸鎂置于混煉機中，在溫度為140℃的條件下混料處理40min，再將剩余原料置于混煉機中，繼續混煉處理15min，得混料；
(2)最后將上述混料輸送至雙螺桿擠出機中，在螺桿轉速為100rpm、溫度為115℃℃下熱熔擠出、造粒、包裝即制得本發明的高強度導電塑料。
實施例2
一種高強度導電塑料，稱取以下原料待用：改性聚苯醚樹脂90kg、聚碳酸酯20kg、膨脹石墨15kg、碳纖維10kg、導電云母粉10kg、鈦酸鉀晶須8kg、聚四氟乙烯4kg、甲基硅油5kg、硬脂酸鎂4kg、表面活性劑2kg、偶聯劑3kg、增塑劑2kg和防老劑3kg；
上述的改性聚亞苯基砜樹脂由以下成分制得：聚亞苯基砜樹脂粉末80kg、納米導電氧化鋅粉末20kg、無水乙醇60kg；其制備方法是先將聚亞苯基砜樹脂粉末加入到無水乙醇中溶解攪拌1.5h，再加入納米導電氧化鋅粉末，超聲處理1.5h形成混合溶液，然后置于90℃烘箱中烘干處理40-50min，之后在溫度為105-115℃下預固化30-40min，最后置于熱壓機中固化80-120min，固化溫度為130-150℃，固化壓力為1.2-1.6mpa，固化結束即制得本發明原料所需的改性聚亞苯基砜樹脂。
其中，上述的膨脹石墨采用膨脹倍率為300ml/g的150目可膨脹石墨；
另外，上述的表面活性劑采用聚氧乙烯山梨醇酐單棕櫚酸酯；偶聯劑采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷；增塑劑采用氯甲氧基油酸甲酯；防老劑采用防老劑sp。
上述的一種高強度導電塑料的制備方法，按照以下步驟進行：
(1)先將改性聚苯醚樹脂、聚碳酸酯、膨脹石墨、碳纖維、導電云母粉、鈦酸鉀晶須、聚四氟乙烯、甲基硅油和硬脂酸鎂置于混煉機中，在溫度為150℃的條件下混料處理50min，再將剩余原料置于混煉機中，繼續混煉處理20min，得混料；
(2)最后將上述混料輸送至雙螺桿擠出機中，在螺桿轉速為150rpm、溫度為120℃下熱熔擠出、造粒、包裝即制得本發明的高強度導電塑料。
實施例3
一種高強度導電塑料，稱取以下原料待用：改性聚苯醚樹脂100kg、聚碳酸酯25kg、膨脹石墨20kg、碳纖維15kg、導電云母粉15kg、鈦酸鉀晶須10kg、聚四氟乙烯5kg、甲基硅油8kg、硬脂酸鎂6kg、表面活性劑3kg、偶聯劑5kg、增塑劑3kg和防老劑5kg；
上述的改性聚亞苯基砜樹脂由以下成分制得：聚亞苯基砜樹脂粉末80kg、納米導電氧化鋅粉末20kg、無水乙醇60kg；其制備方法是先將聚亞苯基砜樹脂粉末加入到無水乙醇中溶解攪拌2h，再加入納米導電氧化鋅粉末，超聲處理2h形成混合溶液，然后置于95℃烘箱中烘干處理50min，之后在溫度為115℃下預固化40min，最后置于熱壓機中固化120min，固化溫度為150℃，固化壓力為1.6mpa，固化結束即制得本發明原料所需的改性聚亞苯基砜樹脂。
其中，上述的膨脹石墨采用膨脹倍率為320ml/g的150目可膨脹石墨；
另外，上述的表面活性劑采用聚氧乙烯山梨醇酐單硬脂酸酯；偶聯劑采用n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷；增塑劑采用五氯硬脂酸甲酯；防老劑采用防老劑dcp。
上述的一種高強度導電塑料的制備方法，按照以下步驟進行：
(1)先將改性聚苯醚樹脂、聚碳酸酯、膨脹石墨、碳纖維、導電云母粉、鈦酸鉀晶須、聚四氟乙烯、甲基硅油和硬脂酸鎂置于混煉機中，在溫度為160℃的條件下混料處理60min，再將剩余原料置于混煉機中，繼續混煉處理25min，得混料；
(2)最后將上述混料輸送至雙螺桿擠出機中，在螺桿轉速為200rpm、溫度為125℃下熱熔擠出、造粒、包裝即制得本發明的高強度導電塑料。
實施例4
一種高強度導電塑料，稱取以下原料待用：改性聚苯醚樹脂90kg、聚碳酸酯20kg、膨脹石墨15kg、碳纖維10kg、導電云母粉10kg、鈦酸鉀晶須8kg、聚四氟乙烯4kg、甲基硅油5kg、硬脂酸鎂4kg、表面活性劑2kg、偶聯劑3kg、增塑劑2kg和防老劑3kg；
上述的改性聚亞苯基砜樹脂由以下成分制得：聚亞苯基砜樹脂粉末80kg、納米導電氧化鋅粉末20kg、無水乙醇60kg；其制備方法是先將聚亞苯基砜樹脂粉末加入到無水乙醇中溶解攪拌1h，再加入納米導電氧化鋅粉末，超聲處理2h形成混合溶液，然后置于85℃烘箱中烘干處理50min，之后在溫度為105℃下預固化40min，最后置于熱壓機中固化80min，固化溫度為150℃，固化壓力為1.2mpa，固化結束即制得本發明原料所需的改性聚亞苯基砜樹脂。
其中，上述的膨脹石墨采用膨脹倍率為280ml/g的150目可膨脹石墨；
另外，上述的表面活性劑采用聚氧乙烯山梨醇酐單月桂酸酯；偶聯劑采用n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷；增塑劑采用氯甲氧基油酸甲酯；防老劑采用防老劑4010na。
上述的一種高強度導電塑料的制備方法，按照以下步驟進行：
(1)先將改性聚苯醚樹脂、聚碳酸酯、膨脹石墨、碳纖維、導電云母粉、鈦酸鉀晶須、聚四氟乙烯、甲基硅油和硬脂酸鎂置于混煉機中，在溫度為140℃的條件下混料處理60min，再將剩余原料置于混煉機中，繼續混煉處理15min，得混料；
(2)最后將上述混料輸送至雙螺桿擠出機中，在螺桿轉速為100rpm、溫度為125℃下熱熔擠出、造粒、包裝即制得本發明的高強度導電塑料。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。