一種導電母粒及其制備方法和應用
【專利說明】
[0001]
技術領域
[0002] 本發明屬于導電材料技術領域，更具體地，涉及一種導電母粒及其制備方法和應 用。
【背景技術】
[0003] 在制備導電母粒過程中，炭黑在導電母粒中的含量是需要解決的一個重要問題。 導電母粒的體積電阻率通常隨炭黑含量的增加而降低，但炭黑含量增加的同時會帶來一些 負面影響，如使得導電母粒的表觀粘度增加而影響母粒的可紡性、導致力學性能降低、表面 質量下降。目前降低聚合物基炭黑導電復合體系滲濾閾值的有效途徑是在復合體系中引入 與基體相容性較差的第三相，且該相能夠在基體中形成連續結構，炭黑能夠選擇性富集在 該相中或兩相界面處，從而在復合體系中形成導電通道，即產生雙逾滲作用，可以有效降低 炭黑的填充量。在現有專利中還未見報道。
[0004] 中國專利CN103897368A公開了一種導電聚碳酸酯復合材料及其制品和制備方 法，其以炭黑A和炭黑B為導電填料，一步法制備得導電材料，其導電性和韌性性能良好，但 炭黑含量都需10%以上，高填充炭黑勢必對產品的沖擊性能和表面質量有負面影響。
[0005] 因此，本發明所克服的問題是尋求一種合適的導電母粒，使其達到雙逾滲作用的 復合體系結構，在保證導電性能的同時復合體系中炭黑含量進一步降低，進而不影響材料 的力學或其他性能。
【發明內容】
[0006] 本發明根據目前炭黑導電母粒及其制備得到的導電材料技術中的不足，提供了一 種導電母粒及其制備方法和應用。
[0007] 本發明的技術目的通過以下技術方案實現： 本發明提供了一種導電母粒，包括如下按重量百分比計的原料制成： 聚乙烯/炭黑復合物 50~90% 聚碳酸酯/硅灰石復合物1〇~50% 所述聚乙烯/炭黑復合物包括以下按重量百分比計的原料制成： 聚乙烯85~95% 炭黑 5~15% 所述聚碳酸酯/硅灰石復合物包括以下按重量百分比計的原料制成： 聚碳酸酯80~98% 硅灰石 2~20%。
[0008] 進一步地，本發明提供一種由所述的導電母粒制備得到的導電材料，包括如下按 重量百分比計的原料制成： 導電母粒 10~30% 聚碳酸酯 70~90%。
[0009] 本發明以炭黑（CB)和聚乙烯（PE)為導電填料，復合到聚碳酸酯（PC)中，導電母粒 復合體系中加入了 PC-硅灰石，使材料具有雙重滲濾的特點。將CB和硅灰石分別與PE和 PC共混，通過乙醇或丙酮輔助分散-熱壓法促使CB粒子相PC相迀移，但由于PC中的硅灰 石的阻礙作用，迀移只能集中在PE與PC相的界面。導電母粒在PC中的雙滲濾作用使得在 低導電粒子含量下復合材料具有顯著的導電性能。
[0010] 現有的炭黑導電母粒，CB的填充量大，導電性能提高但力學性能差。本發明通過 PE-CB與PC-硅灰石復合，通過乙醇或丙酮輔助分散-熱壓法促使CB粒子相PC相迀移，但 由于PC中的硅灰石的阻礙作用，迀移只能集中在PE與PC相的界面，從而得到共連續結構， 在低CB逾滲閾值下得到導電性能良好又不影響材料的力學性能。
[0011] 本發明提供的導電母粒的制備方法，包括如下步驟： 51. 將聚碳酸酯和硅灰石在180~220°C下熔融擠出，制備得到聚碳酸酯/硅灰石復合 物； 52. 將聚乙烯和炭黑進行共混后，加入乙醇或丙酮，攪拌，超聲，干燥后得到聚乙烯/ 炭黑復合物； 53. 將Sl中所得的聚碳酸酯/硅灰石復合物和S2中所得的聚乙烯/炭黑復合物混合 后熱壓成型即得所述導電母粒。
[0012] 優選地，所述S2中超聲時間為30~60min。
[0013] 優選地，所述S3中熱壓成型溫度為180~200°C，所述熱壓成型時間為3~8min。
[0014] 進一步地，本發明提供所述的導電材料的制備方法，將導電母粒與聚碳酸酯進行 混合后，在240~260°C下熔融，擠出，切粒，即得所述導電材料。
[0015] 與現有技術相比，本發明具有以下有益效果： 本發明通過乙醇（或丙酮）輔助分散-熱壓法使CB粒子分布在PE與PC相的界面，從 而得到連續結構，所制備得到的復合材料結構獲得了極好的導電性能，且其炭黑含量較低， 力學性能基本不受影響，所述制備方法簡單，易于實現大量生產，具備極強的應用價值。
【具體實施方式】
[0016] 下面通過實施例對本發明進行具體描述，有必要在此指出的是本實施例只用于對 本發明進行進一步說明，但不能理解為對本發明保護范圍的限制，該領域的技術熟練人員 可以根據上述本發明的內容作出一些非本質的改進和調整。
[0017] 除非特別說明，本發明采用的試劑、方法和設備為本技術領域常規試劑、方法和設 備。
[0018] 其中，本發明中各項性能根據以下儀器和方法獲得： 體積電阻率：采用EST121型數字超高電阻、微電流測量儀，依據GB/T1410-2006測試 拉伸強度：采用萬能材料試驗機，依據ASTM/D638測試 彎曲強度：采用萬能材料試驗機，依據ASTM/D790測試 沖擊強度：采用沖擊試驗機，依據GB/T1043測試 實施例1: (I)導電母粒的制備：將PC與硅灰石在180-220°c下熔融擠出，制備PC-硅灰石復合粒 子，將CB和PE共混后加入無水乙醇進行機械攪拌和40min超聲分散處理，得到PE-CB復合 粒子的懸濁液；真空干燥后PE-CB與PC-硅灰石按80:20復合粒子放入模具中190°C下熱 壓成型5min得到導電母粒。
[0019] (2)導電母粒在PC中應用：20份導電母粒與100份PC混合均勻后，在240-260°C 的溫度下熔融擠出、切粒，得到導電PC復合材料。
[0020] 其中，PE、CB、PC、硅灰石、PC 的添加重量份數為 14. 4:1. 6:3. 8:0. 2:100。
[0021] 實施例2: (1)導電母粒的制備：將PC與硅灰石在180-220°C下熔融擠出，制備PC-硅灰石復合粒 子，將CB和PE共混后加入無水乙醇進行機械攪拌和40min超聲分散處理，得到PE-CB復合 粒子的懸濁液；真空干燥后PE-CB與PC-硅灰石按80:20復合粒子放入模具中190°C下熱 壓成型5min得到導電母粒。
[0022] (2)導電母粒在PC中應用：20份導電母粒與100份PC混合均勻后，在240-260°C 的溫度下熔融擠出、切粒，得到導電PC復合材料。
[0023] 其中，PE、CB、PC、硅灰石、PC 的添加重量份數為 12. 8:3. 2:3. 8:0. 2:100。
[0024] 實施例3: (1)導電母粒的制備：將PC與硅灰石在180-220°C下熔融擠出，制備PC-硅灰石復合粒 子，將CB和PE共混后加入無水乙醇進行機械攪拌和40min超聲分散處理，得到PE-CB復合 粒子的懸濁液；真空干燥后PE-CB與PC-硅灰石按50:50復合粒子放入模具中190°C下熱 壓成型5min得到導電母粒。
[0025] (2)導電母粒在PC中應用：30份導電母粒與100份PC混合均勻后，在240-260°C 的溫度下熔融擠出、切粒，得到導電PC復合材料。
[0026] 其中，PE、CB、PC、硅灰石、PC 混合重量比為 10. 5:4. 5:14. 25: 0· 75:100。
[0027] 對比例1~3:-步法制備導電PC復合材料 對比例1: 按比例將PE、CB、PC、硅灰石、PC按14. 4:1. 6:3. 8:0. 2:100混合均勻后，在240-260°C 的溫度下熔融擠出、造粒，得到導電PC復合材料。
[0028] 對比例2: 方法同對比例 1，PE、CB、PC、硅灰石、PC 按 12. 8:3. 2:3. 8:0. 2:100。
[0029] 對比例3: 方法同對比例 1，PE、CB、PC、硅灰石、PC 按 10. 5:4. 5:14. 25: 0· 75:100。
[0030] 實施例1~3和對比例1~3的測試性能見表1。
[0031] 表1 CN 105176044 A 說明書 4/4 頁
從實施例1~3和對比例1~3的體積電阻率數值對比來看，由于采用了分步法制備相應 的復合物，然后進行熔融后制備得到的導電材料，其體積電阻率降低了 1〇5~1〇1(]個數量級， 顯示了其極佳的導電性能，并且實施例1~3中炭黑的含量為I. 3~3. 5%，相比較于目前的炭 黑復合導電材料，其炭黑含量大大降低，在制備低含量炭黑導電材料，且不影響其相應的力 學性能及其他性能的導電材料中有極大的應用價值。
[0032] 以上所述實施例僅表達了本發明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能 因此而理解為對本發明專利范圍的限制，但凡采用等同替換或等效變換的形式所獲得的技 術方案，均應落在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種導電母粒，其特征在于，包括如下按重量百分數計的原料制成： 聚乙烯/炭黑復合物 50~90% 聚碳酸酯/硅灰石復合物1〇~50% 所述聚乙烯/炭黑復合物包括以下按重量百分比計的原料制成： 聚乙烯85~95% 炭黑 5~15% 所述聚碳酸酯/硅灰石復合物包括以下按重量百分比計的原料制成： 聚碳酸酯80~98% 硅灰石 2~20%。2. -種由權利要求1所述的導電母粒制備得到的導電材料，其特征在于，包括如下按 重量百分比計的原料制成： 導電母粒 10~30% 聚碳酸酯 70~90%。3. -種權利要求1所述的導電母粒的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：51. 將聚碳酸酯和硅灰石在180~220°C下熔融擠出，制備得到聚碳酸酯/硅灰石復合 物；52. 將聚乙烯和炭黑進行共混后，加入乙醇或丙酮，攪拌，超聲，干燥后得到聚乙烯/ 炭黑復合物；53. 將Sl中所得的聚碳酸酯/硅灰石復合物和S2中所得的聚乙烯/炭黑復合物混合 后熱壓成型即得所述導電母粒。4. 根據權利要求3所述的導電母粒的制備方法，其特征在于，所述S2中超聲時間為 30~60min。5. 根據權利要求3所述的導電母粒的制備方法，其特征在于，所述S3中熱壓成型溫度 為180~200°C，所述熱壓成型時間為3~8min。6. -種權利要求2所述的導電材料的制備方法，其特征在于，將導電母粒與聚碳酸酯 進行混合后，在240~260°C下熔融，擠出，切粒，即得所述導電材料。7. -種權利要求1所述的導電母粒在制備高分子導電材料中的應用。8. -種權利要求2所述的導電材料在制備高分子導電材料中的應用。
【專利摘要】本發明提供了一種導電母粒，包括如下按重量百分比計的原料制成：聚乙烯/炭黑復合物？50~90%；聚碳酸酯/硅灰石復合物10~50%；所述聚乙烯/炭黑復合物包括以下按重量百分比計的原料制成：聚乙烯85~95%；炭黑5~15%；所述聚碳酸酯/硅灰石復合物包括以下按重量百分比計的原料制成：聚碳酸酯80~98%；硅灰石2~20%。本發明還提供由所述導電母粒制備得到的導電材料，包括如下按重量百分比計的原料制成：導電母粒？10~30%；聚碳酸酯70~90%。本發明導電母粒在聚碳酸酯中形成了雙逾滲復合體系，使得在低炭黑含量下達到顯著的導電性能，能夠克服現有材料中炭黑含量高帶來的力學性能降低等缺陷。
【IPC分類】C08J3/22, C08L23/06, C08K3/34, C08L69/00, C08K3/04
【公開號】CN105176044
【申請號】
【發明人】翟好聃
【申請人】東莞市保特高分子材料科技有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年10月21日