一種導(dǎo)電工程塑料的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種導(dǎo)電工程塑料及其制備方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]電子通訊產(chǎn)業(yè)是國(guó)家非常重要的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，與國(guó)家安全和百姓生活密切相關(guān)。高分子材料和電子通訊產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)。電子通訊產(chǎn)品不但需要大量的高分子材料絕緣體，也必須廣泛用到導(dǎo)電高分子材料。導(dǎo)電高分子材料可以對(duì)計(jì)算機(jī)、通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、打印機(jī)、數(shù)字化儀等設(shè)備起到電磁波屏蔽的作用，防此信息泄漏，另外還可以用于消除上述設(shè)備的對(duì)人體的電磁波輻射，以及用于減少靜電危險(xiǎn)。導(dǎo)電工程塑料作為導(dǎo)電高分子材料中的一種，廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品的外殼以及復(fù)印機(jī)/打印機(jī)用充電棒套管中。
[0003]高分子導(dǎo)電材料通?？梢苑譃榻Y(jié)構(gòu)型和復(fù)合型兩大類(lèi)。常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)性導(dǎo)電材料主要有聚苯胺、聚吡咯和聚乙炔，它們由于大分子鏈中的共軛鍵可提供導(dǎo)電截流子，所以其自身就具有導(dǎo)電性。但此類(lèi)材料難于溶解和熔融，難于成型，同時(shí)由于生產(chǎn)成本較高，因而限制了應(yīng)用。復(fù)合型高分子導(dǎo)電材料中的聚合物基體本身不導(dǎo)電，依靠添加導(dǎo)電的金屬合金氧化物等金屬系填料、炭黑(導(dǎo)電碳粉)等碳系填料導(dǎo)電物質(zhì)獲得導(dǎo)電特性。由于此類(lèi)材料不僅保留了通常高分子材料的機(jī)械和力學(xué)性能，同時(shí)可調(diào)節(jié)材料的電學(xué)性能，具有易成型，成本較低等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]導(dǎo)電碳粉填充型導(dǎo)電高分子材料是目前復(fù)合型導(dǎo)電高分子中較為常用的一種。碳粉填充型導(dǎo)電高分子之所以被廣泛采用，首先是因?yàn)閷?dǎo)電碳粉一種天然的半導(dǎo)體，其體積電阻率為0.1?1000 Ω.cm，資源豐富、價(jià)格低廉、適用性強(qiáng);其次是因?yàn)樘挤劭纱蠓雀纳撇牧系膶?dǎo)電性能，而且碳粉導(dǎo)電性持久穩(wěn)定，而且易加工，對(duì)高分子有增強(qiáng)作用。但隨著導(dǎo)電碳粉填充份量的增大，聚合物的導(dǎo)電性能也增大，當(dāng)填充份量超過(guò)一定值后，其導(dǎo)電性能有質(zhì)的飛躍。從絕緣體變?yōu)閷?dǎo)體，這個(gè)值即滲濾閾值。但是，當(dāng)導(dǎo)電碳粉的填充量增大時(shí)，會(huì)嚴(yán)重降低高分子的機(jī)械性能。因此衡量導(dǎo)電碳粉填充型導(dǎo)電性能好壞的標(biāo)準(zhǔn)是:第一要既能提高聚合物導(dǎo)電性的同時(shí)，又能保持良好的機(jī)械性能、光澤度等其它性能;第二要有較低的滲濾閾值，兼顧復(fù)合型導(dǎo)電復(fù)合材料的性價(jià)比。然而，目前常用的炭黑填充尼龍導(dǎo)電高分子雖然能夠達(dá)到一定的導(dǎo)電性，但是其體積電阻率不穩(wěn)定，機(jī)械性能較差，并且其表面較為粗糙，容易出現(xiàn)〃掉粉〃現(xiàn)象，限制其應(yīng)用范圍。
[0005]所以新型的導(dǎo)電工程塑料都利用金屬系填料對(duì)高分子基體材料進(jìn)行均勻填充，以提高其導(dǎo)電性能的材料。常用的導(dǎo)電金屬合金氧化物有氧化錫銦、氧化鋅鋁、氧化錫銻等，這些導(dǎo)電金屬合金氧化物填充在塑料中使得塑料具有高導(dǎo)電性，導(dǎo)電金屬合金氧化物在塑料中的比重越大，塑料的導(dǎo)電效果越好，以往將微米級(jí)的導(dǎo)電填料添加到塑料中放在擠出機(jī)中擠出造粒，由于塑料中無(wú)機(jī)物的添加使得塑料的機(jī)械強(qiáng)度降低，抗彎曲抗扭折的性能差，防壓抗震能力變差，于是人們開(kāi)始研究將納米級(jí)的導(dǎo)電金屬合金氧化物添加到有機(jī)的塑料中去，但是由于納米級(jí)的無(wú)機(jī)填料添加到有機(jī)的塑料中難以使納米級(jí)的無(wú)機(jī)填料得到很好的分散，納米級(jí)的無(wú)機(jī)填料容易團(tuán)聚在一起，導(dǎo)致導(dǎo)電工程塑料的物理性能變差?！?br/>【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006]本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提出了一種導(dǎo)電工程塑料及其制備方法。
[0007]本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:
[0008]本發(fā)明提供一種導(dǎo)電工程塑料，其特征在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，該導(dǎo)電工程塑料包括:
[0009]納米級(jí)的金屬合金氧化物顆粒:6%?64%；
[0010]接枝改性劑與聚烯烴類(lèi)樹(shù)脂的接枝共聚物:2%?45%；
[0011]分散劑:0.18%?8%;
[0012]塑料基料:26%?70.82 %。
[0013]所述納米級(jí)的金屬合金氧化物顆粒接枝在接枝改性劑上，接枝改性劑接枝在聚烯烴類(lèi)樹(shù)脂的支鏈上。
[0014]所述接枝改性劑為馬來(lái)酸酐或丙烯酸或油酸。
[0015]所述分散劑為三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸鈉、甲基戊醇、纖維素衍生物、聚丙烯酰胺、古爾膠、脂肪酸聚乙二醇酯等有機(jī)分散劑或硅烷偶聯(lián)劑的一種或幾種
[0016]所述納米級(jí)的金屬合金氧化物為納米氧化錫銦、納米氧化錫鋪和納米氧化鋅招中的一種或多種。
[0017]本發(fā)明還提供一種制備如上所述導(dǎo)電工程塑料的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟:
[00? 8] (I)按質(zhì)量份計(jì)，將6?64份納米級(jí)的金屬合金氧化物粉末加入I?24份接枝改性劑中，再加入0.05?8份分散劑，攪拌分散，使納米級(jí)的金屬合金氧化物分散在接枝改性劑和分散劑的混合溶劑中形成乳液狀的分散體；
[0019](2)將上述步驟中制得的乳液狀的分散體加入到超聲噴霧干燥設(shè)備進(jìn)行干燥制備納米復(fù)合材料；
[0020](3)將上述步驟中制得的納米散熱復(fù)合材料與I?24份聚烯烴類(lèi)樹(shù)脂一起加入到雙螺桿擠出機(jī)中，并且同時(shí)加入0.05?I份引發(fā)劑引發(fā)在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行接枝共聚反應(yīng)，擠出造粒從而制備出導(dǎo)電樹(shù)脂；
[0021](4)將導(dǎo)電樹(shù)脂與20?80份塑料基料一起放入擠出機(jī)或者注塑機(jī)中制備導(dǎo)電工程塑料。
[0022]所述引發(fā)劑為過(guò)氧化物。
[0023]所述接枝改性劑為馬來(lái)酸酐或丙烯酸或油酸。
[0024]所述分散劑為三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸鈉、甲基戊醇、纖維素衍生物、聚丙烯酰胺、古爾膠、脂肪酸聚乙二醇酯等有機(jī)分散劑或硅烷偶聯(lián)劑的一種或幾種。
[0025]所述納米級(jí)的金屬合金氧化物為納米氧化錫銦、納米氧化錫鋪和納米氧化鋅招中的一種或多種。
[0026]本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于:
[0027]將導(dǎo)電的無(wú)機(jī)納米金屬合金氧化物粉末加入到塑料中使得塑料既能夠具有良好的導(dǎo)電性能，又不會(huì)降低塑料的物理機(jī)械性能，同時(shí)還增加了塑料的剛度。
[0028]通過(guò)先將導(dǎo)電的無(wú)機(jī)納米金屬合金氧化物粉末通過(guò)接枝劑接枝在聚烯烴類(lèi)樹(shù)脂上，從而避免了直接將導(dǎo)電的無(wú)機(jī)納米金屬合金氧化物粉末加入到塑料中引起導(dǎo)電的無(wú)機(jī)納米金屬合金氧化物粉末團(tuán)聚的問(wèn)題。
[0029]通過(guò)將包括導(dǎo)電的無(wú)機(jī)納米金屬合金氧化物粉末、接枝劑、分散劑的乳液分散體采用超聲噴霧干燥，再與聚烯烴類(lèi)樹(shù)脂在熔融狀態(tài)下接枝，能夠利用高溫使接枝共聚的副產(chǎn)物揮發(fā)，從而能夠使得接枝共聚反應(yīng)充分，而且速率快，由于是干燥后的分散體與聚烯烴類(lèi)樹(shù)脂反應(yīng)，從而不會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)電的無(wú)機(jī)納米金屬合金氧化物粉末團(tuán)聚的問(wèn)題。
【【具體實(shí)施方式】】
[0030]為了使發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用來(lái)限定本發(fā)明。
[0031]實(shí)施例1
[0032]本實(shí)施例提供一種導(dǎo)電工程塑料，該導(dǎo)電工程塑料是通過(guò)如下步驟制備而成的:
[0033](I)按質(zhì)量份計(jì)，將6份平均粒徑為1nm的氧化銦錫粉末加入I份接枝改性劑馬來(lái)酸酐中，再加入0.05份分散劑為聚丙烯酰胺，攪拌10?15分鐘，然后采用超聲波分散20?30分鐘，使納米氧化銦錫粉末分散在馬來(lái)酸酐和聚丙烯酰胺的混合溶劑中形成乳液狀的分散體；
[0034](2)將上述步驟(I)中制得的乳液狀的分散體加入到超聲噴霧干燥設(shè)備進(jìn)行噴霧干燥制備出粉末狀的包含有納米氧化銦錫的復(fù)合材料；
[0035](3)將上述步驟(2)中制得的粉末狀的復(fù)合材料與I份聚丙烯樹(shù)脂粉末一起從雙螺桿擠出機(jī)的入料口中加入到溫度設(shè)置為2000C?2400C的雙螺桿擠出機(jī)中，并且同時(shí)從入料口中加入0.05份引發(fā)劑過(guò)氧化氫引發(fā)，聚丙烯樹(shù)脂與復(fù)合材料在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行接枝共聚反應(yīng)，反應(yīng)后的產(chǎn)物被擠出機(jī)擠出造粒從而制備出導(dǎo)電樹(shù)脂。
[0036](4)將導(dǎo)電樹(shù)脂與20份塑料基料PC—起放入擠出機(jī)或者注塑機(jī)中制備導(dǎo)電工程塑料。
[0037]制備出的導(dǎo)電工程塑料，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括如下組份:
[0038]納米氧化銦錫:22%;
[0039]馬來(lái)酸酐與聚丙烯的接枝改性共聚物:7%
[0040]聚丙烯酰胺:；0.18%;
[0041 ]塑料基料 PC:70.82 %。
[0042]所述納米氧化銦錫接枝在接枝改性劑馬來(lái)酸酐上，馬來(lái)酸酐接枝在聚丙烯樹(shù)脂的支鏈上。
[0043]實(shí)施例2
[0044]本實(shí)施例另提供一種導(dǎo)電工程塑料，該導(dǎo)電工程塑料是通過(guò)如下步驟制備而成的:
[0045](I)按質(zhì)量份計(jì)，將64份平均粒徑為30nm的氧化鋅鋁粉末加入24份接枝改性劑油酸中，再加入8份分散劑為十二烷基硫酸鈉，攪拌10?15分鐘，然后采用超聲波分散20?30分鐘，使納米氧化銦錫粉末分散在油酸和十二烷基硫酸鈉的混合溶劑中形成乳液狀的分散體；
[0046](2)將上述步驟(I)中制得的乳液狀的分散體加入到超聲噴霧干燥設(shè)備進(jìn)行噴霧干燥制備出粉末狀的包含有納米氧化銦錫的復(fù)合材料；
[0047](3)將上述步驟(2)中制得的粉末狀的復(fù)合材料與24份聚乙烯樹(shù)脂粉末