CN101134841A

CN101134841A - 一种耐冲击的导电聚苯醚聚酰胺复合物及其制备方法

Info

Publication number: CN101134841A
Application number: CNA2006100373587A
Authority: CN
Inventors: 薄文海; 叶南飚; 蔡彤旻; 徐依斌
Original assignee: Shanghai Kingfa Science and Technology Co Ltd; Guangzhou Kingfa Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Kingfa Science and Technology Co Ltd; Shanghai Kingfa Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2006-08-29
Filing date: 2006-08-29
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2026-08-29
Also published as: CN101134841B

Abstract

本发明涉及一种高分子复合材料，公开了一种耐冲击的导电聚苯醚聚酰胺复合物及其制备方法。该复合物包括聚苯醚树脂30～50重量％，聚酰胺20～50重量％，炭黑0.3～25重量％，冲击改性剂3～20重量％和磷酸脂1～10重量％。采用高速预混合分散一次挤出工艺制得。本发明的复合物解决了现有技术中导电聚苯醚树脂中出现的机械性能降低、冲击性能差等问题，具有耐化学性好、力学性能好、易加工成型等优点，适用于电子器件的包装物和静电涂装部件。

Description

一种耐冲击的导电聚苯醚聚酰胺复合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高分子复合材料，具体的说，涉及一种耐冲击的导电聚苯醚聚酰胺复合物及其制备方法。

背景技术

电子器件在生产、运输和使用过程中都需要包装用的容器来承载和防护，为了防止电子器件和容器之间摩檫产生的静电而导致电子器件的损坏，这些容器全部使用导电的塑料制作而成。

现有的导电塑料主要组成是由塑料与导电的碳黑、碳纤维或碳纳米管和多种添加剂复合而成。碳纤维和碳纳米管具有用量小，对材料的机械性能影响小的特点，但是成本比碳黑高许多，市场上目前主要还是以碳黑为主。

用于制造导电塑料的主要塑料品种有聚丙烯树脂、聚氯乙烯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇脂、高抗冲聚苯乙烯树脂、聚苯醚、ABS树脂和聚碳酸脂树脂。在这些树脂中，聚苯醚和聚碳酸脂树脂的耐热较高可以达到100℃以上。但是无论是何种树脂，如果加入大量的碳黑，对材料的机械性能和加工性能影响较大，特别是材料的冲击性能受影响最大，聚苯醚同样面临着同样的问题。因此，如何解决大量碳黑的加入对材料的机械性能和加工性能的影响问题，显得非常重要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有导电塑料由于大量碳黑的加入导致机械性能和加工性能受影响问题，提供一种能够保留聚苯醚和聚酰胺树脂的优良机械性能且表面电阻可以达到10₂-10₁₀Ω的耐冲击的导电聚苯醚聚酰胺的复合物。

本发明的另一目的在于提供上述复合物的制备方法。

为了实现上述目的，本发明的耐冲击的导电聚苯醚聚酰胺复合物，包括以下组分：聚苯醚树脂30～50重量％，聚酰胺20～50重量％，碳黑0.3～25重量％，冲击改性剂3～20重量％和磷酸脂1～10重量％。

上述聚苯醚树脂包括所有已知的聚苯醚树脂，优选聚(2，6-二甲基苯)醚以及2，6-二甲基苯酚与2，3，6-三甲基苯酚的共聚树脂。在25℃氯仿中测定的特征粘度通常大约在0.20～0.60dl/g之间，最好选用特征粘度0.20～0.45dl/g之间的树脂。可以使用一种单独特性粘度的聚苯醚树脂，也可以选用几种不同特性粘度的聚苯醚树脂复合物。

上述聚酰胺树脂存在酰胺基团，如尼龙-6、尼龙-66、尼龙-46、尼龙-1010、尼龙-12、尼龙610等。各种聚酰胺的混合物以及各种聚酰胺共聚物也可以采用。对于本发明的复合物，优选是尼龙-6和尼龙-66，最优选的聚酰胺是尼龙-66。

上述碳黑是指DBP吸收量(毫升/100克)在100～170的导电碳黑、碳纤维、碳纳米管中的一种或几种的混合物。可以选用炉法导电碳黑、槽法导电碳黑或者乙炔导电碳黑。其加入量应能使其表面电阻可以达到10₂-10₁₀Ω。最好控制在10₄-10₈Ω。如果其表面电阻小于10₂Ω，则电流可能损坏电子器件；如果其表面电阻大于10₁₀Ω，则不能获得足够的抗静电效果。其中碳纤维和碳纳米管可以选用市售的产品。

上述冲击改性剂为苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯丙烯酸丁酯二元接枝改性乙丙橡胶(EPDM-g-St/BA)中的一种或几种的混合物。冲击改性剂的加入主要是防止碳黑的加入使得材料力学性能下降。冲击改性剂的选择必须考虑到其与树脂应有良好的相容性，同时冲击改性剂在材料基体中要形成适当的相结构才能更有效地提高增韧效果。

上述磷酸脂是不含卤素的芳香类磷酸脂化合物。如间苯二酚双磷酸脂或双酚A双(磷酸二苯脂)，可以选用一种或几种磷酸脂。由于磷酸脂对碳黑有较好润湿效果，可以增强碳黑与聚苯醚聚酰胺的相容性，改进碳黑在聚苯醚聚酰胺中的分散效果，降低由于碳黑的加入对材料力学性能的损失，提高材料的力学性能。

在上述导电聚苯醚聚酰胺复合物中，还可以含有抗氧剂0.2～1.5重量％，所述抗氧剂为酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、含硫酯类抗氧剂、金属钝化剂抗氧剂中的一种或几种的混合物。适合用于本体系的酚类抗氧剂有2，4，6-三叔丁基苯酚、2，2亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(抗氧剂2246)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]寄戊四醇脂(抗氧剂1010)：亚磷酸酯类抗氧剂有亚磷酸三(壬基苯基)(抗氧剂TNPP)或亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)脂(抗氧剂168)；含硫酯类抗氧剂为硫代二丙酸二月桂脂(抗氧剂DLTP)或硫代二丙酸二(十八)脂(抗氧剂DSTP)；金属钝化剂抗氧剂有N，N-二乙酰基己二酰基二酰肼(钝化剂GI-09-367)、N-亚水杨基-N-水杨酰肼(钝化剂SSH)、双水杨酰肼(钝化剂BSH)。因为亚磷酸酯类同样能够消除由热产生过氧化基团，因而也起到防止老化的作用。

在上述导电聚苯醚聚酰胺复合物中，还可以含有增容剂2～14重量％，所述增容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物、聚乙烯-丙烯酸共聚物、聚乙烯-丙烯酸钠共聚物中的一种或几种的混合物。增容剂的加入可以改善聚苯醚和聚酰胺之间的相容性，同时还可以改善碳黑在树脂中的分散效果，提高混合物的机械性能。

在上述导电聚苯醚聚酰胺复合物中，还可以含有偶联剂0.2～5.0重量％，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种的混合物，如γ-氨丙基三乙氧基硅烷(硅烷偶联剂KH550)、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂KH570)、γ-氯代丙基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂A-143)、β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂A-186)、磺酰叠氮硅烷、三异硬脂酸基钛酸异丙脂(钛酸脂偶联剂TTS)、二异硬脂酰基钛酸乙二脂(KR-201)。偶联剂改善了碳黑和树脂、增韧改性剂之间的相容性，增强它们之间界面的粘合力，提高材料的力学性能。

在上述导电聚苯醚聚酰胺复合物中，还可以含有分散剂0.3～2重量％，所述分散剂是硬脂酸锌、硬脂酸钙、乙撑双硬脂酸胺(EBS)、油酸酰胺、芥酸酰胺、山嵛酸酰胺、甘油三羟硬脂酸脂、微晶石蜡、氧化聚乙烯蜡或聚乙烯蜡中的一种或几种的混合物。分散剂的加入可以改善碳黑在树脂中的分散效果。

在上述导电聚苯醚聚酰胺复合物中，还可以含有分散油0.3～3重量％，所述分散油是白矿油、石蜡油、硅油中的一种或几种的混合物。分散油的加入可以改善碳黑在树脂中的分散效果。

本发明的耐冲击的导电聚苯醚聚酰胺复合物的制备方法是采用高速预混合分散一次挤出工艺。先将聚苯醚、聚酰胺树脂、冲击改性剂、抗氧剂、偶联剂、增容剂和及其它添加剂经高速混合机分散混合后直接进入双螺杆挤出机加工，碳黑(碳纤维或碳纳米管)通过侧向喂料进入双螺杆挤出机加工，经挤出、冷却、干燥、切粒和包装。螺筒各分区温度应保持在240℃～270℃之间；双螺杆挤出机长径比为32～40，螺杆转速为300～500转/分钟。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的耐冲击的导电聚苯醚聚酰胺复合物，由于在材料复合体系中加入了磷酸脂，既降低了冲击改性剂的用量，又提高了产品的机械性能。所得的导电聚苯醚聚酰胺复合物具有优良机械性能，表面电阻可以达到10²-10¹⁰Ω，与环境相容性好，耐热性能高，流动性高，制品表面光泽、实用价值高等一系列突出的优点，十分适用于电子器件的容器。

具体实施方式

本发明的耐冲击的导电聚苯醚聚酰胺复合物的制备步骤为：

采用高速预混合分散一次挤出工艺。先将聚苯醚、聚酰胺树脂、高抗冲聚苯乙烯、磷酸脂、冲击改性剂、抗氧剂、偶联剂和及其它添加剂经高速混合机分散混合后直接进入双螺杆挤出机加工，碳黑或碳纤维(或碳纳米管)通过侧向喂料进入双螺杆挤出机加工，经挤出、冷却、干燥、切粒和包装。螺筒各分区温度应保持在240～270℃。双螺杆挤出机长径比为38，螺杆转速为400转/分钟。

按照上述制备方法，实施例采用聚苯醚为特征粘度在0.40dl/g的聚苯醚，聚酰胺树脂选用美国首诺公司的尼龙66牌号21SPC，碳黑为卡博特生产的导电碳黑XC605，冲击改性剂为SEBS，磷酸脂是美国大湖公司的间苯二酚双磷酸脂RDP。其具体配方及所得复合物按国家标准测试的物理性能见表1。

实施例1和3中，悬臂梁无缺口冲击强度可以达到75和65KJ/m²，热变型温度分别为155和142℃；虽然实施例2配方的热变型温度分别为145℃，但是悬臂梁无缺口冲击强度在42KJ/m²，明显低于对比例1和3的数据。

表1 实施例配方表及复合物性能检测结果

Claims

1.一种耐冲击的导电聚苯醚聚酰胺复合物，其特征在于包括聚苯醚树脂30～50重量％，聚酰胺20～50重量％，碳黑0.3～25重量％，冲击改性剂3～20重量％和磷酸脂1～10重量％；所述冲击改性剂为苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯丙烯酸丁酯二元接枝改性乙丙橡胶中的一种或几种的混合物；所述磷酸脂为不含卤素的芳香类磷酸脂化合物。

2.根据权利要求1所述的导电聚苯醚聚酰胺复合物，其特征在于还含有抗氧剂0.2～1.5重量％，所述抗氧剂为酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、含硫酯类抗氧剂、金属钝化剂抗氧剂中的一种或几种的混合物；所述酚类抗氧剂为2，4，6-三叔丁基苯酚、2，2′亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)或四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]寄戊四醇脂；所述亚磷酸酯类抗氧剂为亚磷酸三(壬基苯基)或亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)脂；所述含硫酯类抗氧剂为硫代二丙酸二月桂脂或硫代二丙酸二(十八)脂；所述金属钝化剂抗氧剂为N，N′-二乙酰基己二酰基二酰肼、N-亚水杨基-N-水杨酰肼或双水杨酰肼。

3.根据权利要求1或2所述的导电聚苯醚聚酰胺复合物，其特征在于还含有增容剂2～14重量％，所述增容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物、聚乙烯-丙烯酸共聚物、聚乙烯-丙烯酸钠共聚物中的一种或几种的混合物。

4.根据权利要求3所述的导电聚苯醚聚酰胺复合物，其特征在于还含有偶联剂0.2～5.0重量％，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种的混合物。

5.根据权利要求4所述的导电聚苯醚聚酰胺复合物，其特征在于还含有分散剂0.3～2重量％，所述分散剂是硬脂酸锌、硬脂酸钙、乙撑双硬脂酸胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、山嵛酸酰胺、甘油三羟硬脂酸脂、微晶石蜡、氧化聚乙烯蜡或聚乙烯蜡中的一种或几种的混合物。

6.根据权利要求4或5所述的导电聚苯醚聚酰胺复合物，其特征在于还含有分散油0.3～3重量％，所述分散油是白矿油、石蜡油、硅油中的一种或几种的混合物。

7.根据权利要求1所述的导电聚苯醚聚酰胺复合物，其特征在于所述不含卤素的芳香类磷酸脂化合物为间苯二酚双磷酸脂或磷酸二苯脂或其混合物。

8.根据权利要求1所述的导电聚苯醚聚酰胺复合物，其特征在于所述聚酰胺树脂为尼龙-6、尼龙-66、尼龙-46、尼龙-1010、尼龙-12或尼龙610。

9.根据权利要求1所述的导电聚苯醚聚酰胺复合物，其特征在于所述碳黑是指DBP吸收量在100～170的导电碳黑、碳纤维、碳纳米管中的一种或几种的混合物。

10.权利要求6所述导电聚苯醚聚酰胺复合物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：先将聚苯醚树脂、聚酰胺、冲击改性剂、抗氧剂、偶联剂和其它添加剂经高速混合机分散混合后直接进入双螺杆挤出机加工，碳黑通过侧向喂料进入双螺杆挤出机加工，经挤出、冷却、干燥、切粒和包装。