低含量碳纳米管聚碳酸酯复合抗静电母料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种低含量碳纳米管聚碳酸酯复合抗静电母料，其包含按重量份计算的如下组分：碳纳米管1‑5份、分散剂5‑10份、球形助分散剂0.5‑5份、体积排除剂5‑10份、助剂0‑3份、聚碳酸酯75‑85份。同时，本发明还公开了所述抗静电母料的制备方法。本发明的抗静电母料具有优异的抗静电能力，表面电阻可以达到104Ω至103Ω的数量级，特别是小于或等于103Ω的数量级，且仅需添加少量导电剂成本低。同时，利用本发明的母料二次加工后所形成的产品的导电性能较之该母料不会有显著差异。另外本发明的抗静电母料制备工艺简单易操作，成本低廉，适于规模化生产。

权利要求

1.一种低含量碳纳米管聚碳酸酯复合抗静电母料，其特征在于包含按重量份计算的如下组分：碳纳米管1-5份、分散剂5-10份、球形助分散剂0.5-5份、体积排除剂5-10份、助剂0-

3份、聚碳酸酯75-85份；其中碳纳米管富集在球形助分散剂表面形成桥接并在所述抗静电母料内形成导电网络，且所述母料的表面电阻小于104Ω。

2.根据权利要求1所述的低含量碳纳米管聚碳酸酯复合抗静电母料，其特征在于，所述碳纳米管采用多壁碳纳米管。

3.根据权利要求1所述的低含量碳纳米管聚碳酸酯复合抗静电母料，其特征在于，所述分散剂至少选自聚醚多元醇或环氧树脂。

4.根据权利要求1所述的低含量碳纳米管聚碳酸酯复合抗静电母料，其特征在于，所述球形助分散剂包括纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、滑石粉或纳米空心玻璃微珠。

5.根据权利要求1所述的低含量碳纳米管聚碳酸酯复合抗静电母料，其特征在于，所述体积排除剂包括含苯环的聚酯弹性体。

6.根据权利要求1所述的低含量碳纳米管聚碳酸酯复合抗静电母料，其特征在于，所述助剂包括抗氧剂、润滑剂或阻燃剂。

7.根据权利要求1所述的低含量碳纳米管聚碳酸酯复合抗静电母料，其特征在于，所述聚碳酸酯包括工业化生产的聚碳酸酯或工业化生产的改性聚碳酸酯。

8.如权利要求1-7中任一项所述低含量碳纳米管聚碳酸酯复合抗静电母料的制备方法，其特征在于包括：取碳纳米管1-5份、分散剂5-10份、球形助分散剂0.5-5份、体积排除剂

5-10份、助剂0-3份与聚碳酸酯75-85份充分混合后，以双螺杆挤出机挤出并造粒，获得所述抗静电母料。

9.根据权利要求8所述低含量碳纳米管聚碳酸酯复合抗静电母料的制备方法，其特征在于，采用的螺杆挤出温度为250℃-280℃。

说明书

低含量碳纳米管聚碳酸酯复合抗静电母料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于塑料加工的功能母料，特别涉及一种低含量碳纳米管聚碳酸酯复合抗静电母料及其制备方法。技术背景

[0002] 聚碳酸酯是一种常用的工程塑料，现已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料。目前，聚碳酸酯的三大应用领域是玻璃装配业、汽车工业和电子、电器工业，其次还有工业机械零件、光盘、包装、计算机等办公室设备、医疗及保健、薄膜、休闲和防护器材等。在实际应用中，部分聚碳酸酯产品需要在其原有基础上再具有抗静电性能(若作为抗静6 9
电材料使用，其表面电阻需低至10～10Ω)，但聚碳酸酯本身具有很好的绝缘性，为此需要在其中添加导电剂等物质。目前市面上基于聚碳酸酯的抗静电母料普遍添加有大量导电剂，但其导电能力仍较弱。近来，有研究人员尝试将碳纳米管作为导电剂添加入母料中，但是碳纳米管在母料中的分散是一种静态弱平衡，一旦母料进行二次加工，温度升高，分子热运动加剧,则碳纳米管的分散状态就会遭到破坏而重新发生团聚，从而出现母料导电性能好，但是产品导电性能差等缺点。

发明内容

[0003] 本发明的主要目的在于提供一种低含量碳纳米管聚碳酸酯复合抗静电母料及其制备方法，以克服现有技术的不足。

[0004] 为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

[0005] 一种低含量碳纳米管聚碳酸酯复合抗静电母料，其包含按重量份计算的如下组分：碳纳米管1-5份、分散剂5-10份、球形助分散剂0.5-5份、体积排除剂5-10份、助剂0-3份、聚碳酸酯75-85份。

[0006] 进一步的，所述碳纳米管优选采用多壁碳纳米管，但不限于此。

[0007] 进一步的，所述分散剂可优选自聚醚多元醇或环氧树脂，但不限于此。

[0008] 进一步的，所述球形助分散剂包括纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、滑石粉或纳米空心玻璃微珠，但不限于此。

[0009] 进一步的，所述体积排除剂可优选自含苯环的聚酯弹性体，例如对苯二甲酸丁二醇酯，但不限于此。

[0010] 进一步的，所述助剂包括抗氧剂、润滑剂、阻燃剂或其他加工助剂中的一种或多种，且不限于此。

[0011] 进一步的，所述聚碳酸酯可选自工业化生产的聚碳酸酯或工业化生产的改性聚碳酸酯，且不限于此。

[0012] 进一步的，所述母料的表面电阻小于104Ω。

[0013] 所述低含量碳纳米管聚碳酸酯复合抗静电母料的制备方法包括：取碳纳米管1-5份、分散剂5-10份、球形助分散剂0.5-5份、体积排除剂5-10份、助剂0-3份与聚碳酸酯75-85份充分混合后，以双螺杆挤出机挤出并造粒，获得所述抗静电母料。

[0014] 进一步的，所述制备方法可以包括：先至少将部分原料，特别是聚碳酸酯烘干，再将各组分充分混合，然后加入双螺杆挤出机挤出，冷却切粒后再次烘干。

[0015] 例如，在一实施方案之中，采用的螺杆挤出温度可以为250℃-280℃。当然，采用的螺杆挤出温度也可依据聚碳酸酯基体的具体牌号而进行选择。

[0016] 又例如，在一实施方案之中，可以将聚碳酸酯先在120℃真空烘箱中干燥4小时，再与其它组分充分混合配料。

[0017] 与现有技术相比，本发明的优点包括：

[0018] (1)本发明的抗静电母料中，通过采用具有大比表面积的球形助分散剂，可以使得碳纳米管富集在球形助分散剂表面形成桥接，并在基体内形成高度有效的导电网络，因而无需对碳纳米管进行处理或者修饰，并可降低碳纳米管的使用量，使得导电能力得到进一5 6 3
步的提升，表面电阻从市售同类产品的10Ω或10Ω提升到小于或等于10Ω；

[0019] (2)本发明的抗静电母料中，因同时采用了体积排除剂，所得到的母料在二次加工过程中，不会因为温度升高导致分子热运动加剧而使得碳纳米管的分散状态遭到破坏并重新发生团聚，二次加工后产品的导电性能不会有显著差异；

[0020] (3)本发明的抗静电母料制备工艺简单易操作，成本低廉，适于规模化生产。

具体实施方式

[0021] 下面结合若干实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。该领域熟练技术人员根据上述发明内容对本发明在工艺上或者配方上做出的非本质改进和调整，仍然属于本发明的保护范围。

[0022] 实施例1

[0023] 该低含量碳纳米管的聚碳酸酯抗静电母料包含按照重量份计算的如下组分：

[0024] 多壁碳纳米管(CNTs，平均长度861nm)4份

[0025] 双酚A环氧树脂5份

[0026] 纳米二氧化硅(球状，平均粒径637nm)1份

[0027] 聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT，长春化工100-211M)10份

[0028] 抗氧剂1010 0.5份

[0029] 聚碳酸酯(PC，韩国LG 1201-15)79.5份。

[0030] 该母料的制备方法包括：首先将聚碳酸酯在120℃真空干燥4小时，然后将其与其它原料按以上配比进行物理混合，再用双螺杆挤出并造粒，挤出温度为265℃，转速为250r/min。

[0031] 实施例2

[0032] 该低含量碳纳米管的聚碳酸酯抗静电母料包含按照重量份计算的如下组分：

[0033] 多壁碳纳米管(CNTs，平均长度861nm)5份

[0034] 聚醚4110 5份

[0035] 滑石粉(平均粒径49μm)1份

[0036] 聚对苯二甲酸丁二醇酯(长春化工100-211M)10份

[0037] 抗氧剂1010 0.5份

[0038] 聚碳酸酯(韩国LG 1201-15)78.5份

[0039] 该低含量碳纳米管的聚碳酸酯抗静电母料的制备方法包括：首先将聚碳酸酯在120℃真空干燥4小时，然后将其与其它原料按以上配比进行物理混合，再用双螺杆挤出并造粒，挤出温度265℃，转速250r/min。

[0040] 实施例3

[0041] 该低含量碳纳米管的聚碳酸酯抗静电母料包含按照重量份计算的如下组分：

[0042] 多壁碳纳米管(CNTs，平均长度861nm)1份

[0043] 双酚A环氧树脂8份

[0044] 纳米碳酸钙(球状，平均粒径107nm)5份

[0045] 聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT，长春化工100-211M)5份

[0046] 抗氧剂1010 0.5份

[0047] 聚碳酸酯(PC，韩国LG 1201-15)80.5份。

[0048] 该母料的制备方法包括：首先将聚碳酸酯在120℃真空干燥4小时，然后将其与其它原料按以上配比进行物理混合，再用双螺杆挤出并造粒，挤出温度为265℃，转速为250r/min。

[0049] 实施例4

[0050] 该低含量碳纳米管的聚碳酸酯抗静电母料包含按照重量份计算的如下组分：

[0051] 多壁碳纳米管(CNTs，平均长度861nm)5份

[0052] 双酚A环氧树脂5份

[0053] 空心玻璃微珠(球状，平均粒径223nm)1份

[0054] 聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT，长春化工100-211M)10份

[0055] 抗氧剂1010 0.5份

[0056] 聚碳酸酯(PC，韩国LG 1201-15)78.5份。

[0057] 该母料的制备方法包括：首先将聚碳酸酯在120℃真空干燥4小时，然后将其与其它原料按以上配比进行物理混合，再用双螺杆挤出并造粒，挤出温度为265℃，转速为250r/min。

[0058] 将上述切粒后的颗粒干燥后用平板硫化机压板，使用表面电阻仪测试其表面电阻结果如下表1所示。

[0059] 表1实施例1-2产品的表面电阻测试结果

[0060]样品 表面电阻Ω
实施例1 5.8*102
实施例2 2.3*103
实施例3 9.8*103
2
实施例4 4.1*10

[0061] 将实施例1、2所得母料通过注塑机注塑，注塑温度270℃，模温120℃，注塑成型后对其进行表面电阻测试，测试结果如下表2所示。

[0062] 表2实施例1-2产品的表面电阻测试结果

[0063]样品 表面电阻Ω
实施例1注塑样条 7.6*103
实施例2注塑样条 6.7*103
实施例3注塑样条 1.3*104
3
实施例4注塑样条 8.1*10

[0064] 对照例1：

[0065] 该抗静电母料包含按照重量份计算的如下组分：

[0066] 多壁碳纳米管(CNTs，平均长度861nm)4份

[0067] 双酚A环氧树脂5份

[0068] 纳米二氧化硅(球状，平均粒径637nm)1份

[0069] 抗氧剂1010 0.5份

[0070] 聚碳酸酯(PC，韩国LG 1201-15)89.5份。

[0071] 该母料的制备方法包括：首先将聚碳酸酯在120℃真空干燥4小时，然后将其与其它原料按以上配比进行物理混合，再用双螺杆挤出并造粒，挤出温度为265℃，转速为250r/min。

[0072] 对照例2：

[0073] 该抗静电母料包含按照重量份计算的如下组分：

[0074] 多壁碳纳米管(CNTs，平均长度861nm)4份

[0075] 双酚A环氧树脂5份

[0076] 聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT，长春化工100-211M)10份

[0077] 抗氧剂1010 0.5份

[0078] 聚碳酸酯(PC，韩国LG 1201-15)80.5份。

[0079] 该母料的制备方法包括：首先将聚碳酸酯在120℃真空干燥4小时，然后将其与其它原料按以上配比进行物理混合，再用双螺杆挤出并造粒，挤出温度为265℃，转速为250r/min。

[0080] 将上述切粒后的颗粒干燥后用平板硫化机压板，使用表面电阻仪测试其表面电阻结果如下表所示。

[0081] 表3对照例1-2产品的表面电阻测试结果

[0082]样品 表面电阻Ω
对照例1 7.8*104
6
对照例2 1.1*10

[0083] 与实施例1-2相比，对照例1-2的表面电阻比较高，并且对照例1的表面比较粗糙，挤出不顺畅。另外，将对照例1、2所得母料通过注塑机注塑，注塑温度270℃，模温120℃，注塑成型后对所获注塑样条进行表面电阻测试，发现其表面电阻较之实施例1-2产品均有大幅提高。

[0084] 应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。