(10)申请公布号
(43)申请公布日 (21)申请号 201510682813.8
(22)申请日 2015.10.21
C08L 77/00(2006.01)
C08L 23/12(2006.01)
C08K 3/04(2006.01)
C08K 3/34(2006.01)
C08J 3/22(2006.01)
(71)申请人东莞市保特高分子材料科技有限公
司
地址523690 广东省东莞市凤岗镇雁田村布
心红石路68号Z 栋一楼3号厂房
(72)发明人翟好聃
(74)专利代理机构广州粤高专利商标代理有限
公司 44102
代理人任重
(54)发明名称
(57)摘要
本发明提供了一种炭黑导电母粒，包括如下
按重量百分比计的原料制成：尼龙/炭黑复合物
50~90%；聚丙烯/硅灰石复合物10~50%；所述尼
龙/炭黑复合物包括以下按重量百分比计的原料
制成：尼龙85~95%；炭黑5~15%；所述聚丙烯/硅
灰石复合物包括以下按重量百分比计的原料制
成：聚丙烯80~98%；硅灰石2~20%。本发明还提供
如下按重量百分比计的原料制成：炭黑导电母粒
10~30%；尼龙70~90%。本发明炭黑导电母粒在尼
龙中形成了双逾渗复合体系，使得在低炭黑含量
下达到显著的导电性能，能够克服现有材料中炭
黑含量高带来的力学性能降低等缺陷。(51)Int.Cl.
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书4页CN 105331094 A 2016.02.17
C N 105331094
A
1.一种炭黑导电母粒，其特征在于，包括如下按重量百分数计的原料制成：
尼龙/炭黑复合物 50~90%
聚丙烯/硅灰石复合物 10~50%
所述尼龙/炭黑复合物包括以下按重量百分比计的原料制成：
尼龙 85~95%
炭黑 5~15%
所述聚丙烯/硅灰石复合物包括以下按重量百分比计的原料制成：
聚丙烯 80~98%
硅灰石 2~20%。
2.一种由权利要求1所述的炭黑导电母粒制备得到的导电材料，其特征在于，包括如下按重量百分比计的原料制成：
炭黑导电母粒 10~30%
尼龙 70~90%。
3.一种权利要求1所述的炭黑导电母粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1. 将聚丙烯和硅灰石在180~220℃下熔融挤出，制备得到聚丙烯/硅灰石复合物；
S2. 将尼龙和炭黑进行共混后，加入乙醇，搅拌，超声，干燥后得到尼龙/炭黑复合物；
S3. 将S1中所得的聚丙烯/硅灰石复合物和S2中所得的尼龙/炭黑复合物混合后热压成型即得所述炭黑导电母粒。
4.根据权利要求3所述的炭黑导电母粒的制备方法，其特征在于，所述S2中超声时间为30~60min。
5.根据权利要求3所述的炭黑导电母粒的制备方法，其特征在于，所述S3中热压成型温度为180~200℃，所述热压成型时间为3~8min。
6.一种权利要求2所述的导电材料的制备方法，其特征在于，将炭黑导电母粒与尼龙进行混合后，在240~260℃下熔融，挤出，切粒，即得所述导电材料。
7.一种权利要求1所述的炭黑导电母粒在制备高分子导电材料中的应用。
8.一种权利要求2所述的导电材料在制备高分子导电材料中的应用。
一种炭黑导电母粒及其制备方法和应用
[0001]
技术领域
[0002] 本发明属于导电材料技术领域，更具体地，涉及一种炭黑导电母粒及其制备方法和应用。
背景技术
[0003] 在制备导电母粒过程中，炭黑在导电母粒中的含量是需要解决的一个重要问题。导电母粒的体积电阻率通常随炭黑含量的增加而降低，但炭黑含量增加的同时会带来一些负面影响，如使得导电母粒的表观粘度增加而影响母粒的可纺性、导致力学性能降低、表面质量下降。目前降低聚合物基炭黑导电复合体系渗滤阈值的有效途径是在复合体系中引入与基体相容性较差的第三相，且该相能够在基体中形成连续结构，炭黑能够选择性富集在该相中或两相界面处，从而在复合体系中形成导电通道，即产生双逾渗作用，可以有效降低炭黑的填充量。在现有专利中还未见报道。
[0004] 中国专利CN103897368A公开了一种导电尼龙复合材料及其制品和制备方法，其以炭黑A和炭黑B为导电填料，一步法制备得导电材料，其导电性和韧性性能良好，但炭黑含量都需10%以上，高填充炭黑势必对产品的冲击性能和表面质量有负面影响。张宇光等也证实，炭黑加入到基体中，对材料的力
学性能和加工性能有着显著的影响。因此在设计导电聚合物复合材料的性质时，必须在电导率、力学性能、加工性能三者之间选择一个合适的平衡（张宇光，李霞，哈尔滨理工大学学报，2003,8（2）：83）。
[0005] 因此，本发明所克服的问题是寻求一种合适的导电母粒，使其达到双逾渗作用的复合体系结构，在保证导电性能的同时复合体系中炭黑含量进一步降低，进而不影响材料的力学或其他性能。
发明内容
[0006] 本发明根据目前炭黑导电母粒及其制备得到的导电材料技术中的不足，提供了一种炭黑导电母粒及其制备方法和应用。
[0007] 本发明的技术目的通过以下技术方案实现：
本发明提供了一种炭黑导电母粒，包括如下按重量百分比计的原料制成：
尼龙/炭黑复合物 50~90%
聚丙烯/硅灰石复合物 10~50%
所述导尼龙/炭黑复合物包括以下按重量百分比计的原料制成：
尼龙 85~95%
炭黑 5~15%
所述聚丙烯/硅灰石复合物包括以下按重量百分比计的原料制成：
聚丙烯 80~98%
硅灰石 2~20%。
[0008] 进一步地，本发明提供一种由所述的炭黑导电母粒制备得到的导电材料，包括如下按重量百分比计的原料制成：
炭黑导电母粒 10~30%
尼龙 70~90%。
[0009] 本发明以炭黑（CB）和聚丙烯（PP）为导电填料，复合到尼龙（PA）中，复合体系中加入了PA，使树脂基体形成双连续相，从而实现双重渗滤，降低复合体系的渗滤阈值。将CB和硅灰石分别与PA和PP共混，通过乙醇辅助分散-热压法使CB向PP相中迁移，但被PP中的硅灰石阻隔住了，迁移只能
集中在PP与PA相的界面，从而形成很好的共连续导电通路，显著地降低了CB填充导电复合材料的逾渗阈值。炭黑导电母粒在PA中的双渗滤作用使得在低导电粒子含量下复合材料具有显著的导电性能。
[0010] 现有的炭黑导电母粒，CB的填充量大，导电性能提高但力学性能差。本发明通过PP-CB与PA-硅灰石复合，通过乙醇辅助分散-热压法使使CB向PP相中迁移，但被PP中的硅灰石阻隔住了，迁移只能集中在PP与PA相的界面，从而形成很好的导电网络，在低CB逾渗阈值下得到导电性能良好又不影响材料的力学性能。
[0011] 本发明提供的炭黑导电母粒的制备方法，包括如下步骤：
S1. 将聚丙烯和硅灰石在180~220℃下熔融挤出，制备得到聚丙烯/硅灰石复合物；
S2. 将尼龙和炭黑进行共混后，加入乙醇，搅拌，超声，干燥后得到尼龙/炭黑复合物；
S3. 将S1中所得的聚丙烯/硅灰石复合物和S2中所得的尼龙/炭黑复合物混合后热压成型即得所述炭黑导电母粒。
[0012] 优选地，所述S2中超声时间为30~60min。
[0013] 优选地，所述S3中热压成型温度为180~200℃，所述热压成型时间为3~8min。[0014] 进一步地，
本发明提供所述的导电材料的制备方法，将炭黑导电母粒与尼龙进行混合后，在240~260℃下熔融，挤出，切粒，即得所述导电材料。
[0015] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过乙醇(或丙酮)辅助分散-热压法使CB粒子分布在PP和PA颗粒的表面，从而得到连续结构，所制备得到的复合材料结构获得了极好的导电性能，且其炭黑含量较低，力学性能基本不受影响，所述制备方法简单，易于实现大量生产，具备极强的应用价值。
具体实施方式
[0016] 下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，但不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。
[0017] 除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
[0018] 其中，本发明中各项性能根据以下仪器和方法获得：
体积电阻率：采用EST121型数字超高电阻、微电流测量仪，依据GB/T1410-2006测试拉伸强度：采用万能材料试验机，依据ASTM/D638测试
弯曲强度：采用万能材料试验机，依据ASTM/D790测试
冲击强度：采用冲击试验机，依据GB/T1043测试
实施例1：
（1）炭黑导电母粒的制备：将PP与硅灰石在180-220℃下熔融挤出，制备PP-硅灰石复合粒子，将CB和PA共混后加入无水乙醇进行机械搅拌和40min超声分散处理，得到PA-CB 复合粒子的悬浊液；真空干燥后PA-CB与PP-硅灰石按80:20复合粒子放入模具中190℃下热压成型5min得到炭黑导电母粒。
[0019] （2）炭黑导电母粒在PA中应用：20份炭黑导电母粒与100份PA混合均匀后，在240-260℃的温度下熔融挤出、切粒，得到导电PA复合材料。
[0020] 其中，PA、CB、PP、硅灰石、PA的添加重量份数为14.4:1.6:3.8:0.2:100。[0021]
实施例2：
（1）炭黑导电母粒的制备：将PP与硅灰石在180-220℃下熔融挤出，制备PP-硅灰石复合粒子，将CB和PA共混后加入无水乙醇进行机械搅拌和40min超声分散处理，得到PA-CB 复合粒子的悬浊液；真空干燥后PA-CB与PP-硅灰石按80:20复合粒子放入模具中190℃下热压成型5min得到炭黑导电母粒。
[0022] （2）炭黑导电母粒在PA中应用：20份炭黑导电母粒与100份PA混合均匀后，在240-260℃的温度下熔融挤出、切粒，得到导电PA复合材料。
[0023] 其中，PA、CB、PP、硅灰石、PA的添加重量份数为12.8:3.2:3.8:0.2:100。[0024]
实施例3：
（1）炭黑导电母粒的制备：将PP与硅灰石在180-220℃下熔融挤出，制备PP-硅灰石复合粒子，将CB和PA共混后加入无水乙醇进行机械搅拌和40min超声分散处理，得到PA-CB 复合粒子的悬浊液；真空干燥后PA-CB与PP-硅灰石按50:50复合粒子放入模具中190℃下热压成型5min得到炭黑导电母粒。
[0025] （2）炭黑导电母粒在PA中应用：30份炭黑导电母粒与100份PA混合均匀后，在240-260℃的温度下熔融挤出、切粒，得到导电PA复合材料。
[0026] 其中，PA、CB、PP、硅灰石、PA混合重量比为10.5:4.5:14.25: 0.75:100。[0027]
对比例1~3： 一步法制备导电PA复合材料
对比例1：
按比例将PA、CB、PP、硅灰石、PA按14.4:1.6:3.8:0.2:100混合均匀后，在240-260℃的温度下熔融挤出、造粒，得到导电PA复合材料。
[0028]
对比例2：
方法同对比例1， PA、CB、PP、硅灰石、PA按12.8:3.2:3.8:0.2:100。
[0029]
对比例3：
方法同对比例1，PA、CB、PP、硅灰石、PA按10.5:4.5:14.25: 0.75:100。
[0030] 实施例1~3和对比例1~3的测试性能见表1。
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