CN101215413A - 一种聚碳酸酯导电材料及用该材料加工而成的薄膜或片材 - Google Patents

一种聚碳酸酯导电材料及用该材料加工而成的薄膜或片材 Download PDF

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杜献超
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Abstract

本发明公开了一种聚碳酸酯导电材料及用该材料加工而成的薄膜或片材，其特征在于：以重量百分比计，每100份聚碳酸酯粉料中包含以下成分及其含量：超导材料5～15份；增韧剂2～10份；助剂0.1～0.5份。所述的聚碳酸酯导电薄膜或片材上具有纹理。本发明的导电聚碳酸酯材料及片材制品具有优异的导电性与机械强度，材料的导电性明显提高，而其他物理性能并没有因为导电性能受到明显影响，从而能很好的使用。

Description

一种聚碳酸酯导电材料及用该材料加工而成的薄膜或片材
技术领域
本发明涉及一种聚碳酸酯导电材料以及利用该种导电材料加工而成的薄膜或片材，从而使绝缘的聚碳酸酯薄膜或片材成为导电薄膜或片材，得以进一步加以应用。
背景技术
由于电子元件容易被所带的静电产生的火花损坏，通常通过将其密封在称为“导电(抗静电的)载带或载盘”的包装或容器内，以对各种电子元件，例如ICs、电容器、晶体管和LSIs进行储存与运载。或者将导电涂料制剂涂布到用电绝缘树脂进行模压或其它成型的容器或包装的表面，以便提供给包装或容器一定程度的导电性，以防止用于运输电子元件的这些包装或容器上带静电。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种聚碳酸酯导电材料，而本发明的另一个目的则是提供一种利用该种导电的聚碳酸酯材料加工而成的聚碳酸酯导电薄膜或片材。
实现本发明第一个目的的技术方案是这样的：
一种聚碳酸酯导电材料，其特征在于：以重量百分比计，每100份聚碳酸酯粉料中包含以下成分及其含量：
超导材料    5～15份；
增韧剂      2～10份；
助剂        0.1～0.5份。
以重量百分比计，每100份聚碳酸酯粉料中包含以下成分及其含量：
超导材料    7～13份；
增韧剂      4～8份；
助剂        0.1～0.5份。
以重量百分比计，每100份聚碳酸酯粉料中包含以下成分及其含量：
超导材料    9～11份；
增韧剂      5～6份；
助剂        0.1～0.5份。
所述的超导材料可以是超导碳黑、导电碳纤维或纳米碳管中的一种或几种，该种超导材料导电率高，对聚碳酸酯材料本身的稳定性影响较小。
所述的增韧剂是橡胶类共聚物。
所述的助剂包括分散剂和稳定剂，其中分散剂和稳定剂的含量比例为7∶3。分散剂作为一种辅助材料成分，能够使加入的超导材料均匀地分散在聚碳酸酯粉料中，而另一种辅助材料成分的稳定剂则可以防止聚碳酸酯材料在高温下发黄、降解，以保证本发明的聚碳酸酯导电材料性能不会发生变化，外观不会发黄。
本发明实现第一个目的的技术方案是用聚碳酸酯材料和以超导碳黑材料为主体的填充剂与其他助剂如高效分散剂和稳定剂共混造粒而成，成为一种具有导电性能的聚碳酸酯材料，该种导电聚碳酸酯材料由聚碳酸酯、超导碳黑或导电纤维按一定比例组合而成。由于碳黑填充料加入基体聚碳酸酯，使聚碳酸电阻急速降低，达到所要求的导电率，但聚碳酸酯的其它物性受到一定的下降，例如拉伸强度、拉伸模量和韧性，特别是材料的韧性受到严重影响，此时，必须添加一定数量的增韧剂来提高导电聚碳酸酯材料的物理性能，添加的增韧剂优选橡胶类共聚物。
本发明所述的聚碳酸酯原料可由以下制备方法实现：
1.机械预混合
将超导炭黑或导电纤维、橡胶类共聚物增韧剂、以及分散剂、稳定剂加入粉状聚碳酸酯基材中，在高速混料机中进行高速混合；
2.熔融混合
将高速混合好的混合物放入双螺杆挤出机中熔融共混挤出，挤出机各区的温度控制在220℃～300℃之间。螺杆转速控制在15～45转/分。
3.冷却切粒
熔融共混物挤出后经室温水浴冷却后切粒即成。
实现本发明第二个目的的技术方案是这样的：
一种利用本发明的聚碳酸酯导电材料加工而成的聚碳酸酯导电薄膜或片材，其特征在于：所述的聚碳酸酯导电薄膜或片材上具有纹理。
所述的聚碳酸酯导电薄膜或片材的厚度为0.1～1.2毫米。
所述的聚碳酸酯导电薄膜或片材的厚度为0.2～0.8毫米。
所述的聚碳酸酯导电薄膜或片材的表面电阻率为103～105Ω/sq。
所述的聚碳酸酯导电薄膜或片材的表面电阻率为104Ω/sq。
实现本发明第二个目的的技术方案采用本发明第一个目的提供的导电聚碳酸酯材料生产加工成具有双面纹理的薄膜或片材，其中所述的双面纹理是指在薄膜或片材的两个面具有抛光面、亚光面、磨砂面，磨砂面包括粗砂、中砂、细砂和极细砂，砂粒的粗细是通过在薄膜或片材表面形成纹理的粗糙度来衡量的。两面可以是相同的纹理，也可以是不同的纹理。该薄膜与片材可优选具有103至105Ω/sq的表面电阻率；以及该薄膜或片材优选是用于电子元件包装或容器，更优于用于“导电(抗静电的)载带或载盘”。
本发明采用上述方法制的导电聚碳酸酯材料用于加工生产特殊纹理的薄膜或片材，是通过以下方法加工生产薄膜或片材：
1.烘干过程
将上述生产的聚碳酸酯原料加入到薄膜或片材制备的专用设备的料仓内对原料进行烘干，聚碳酸酯是一种极易吸湿的高分子材料，如果生产加工前不烘干，生产过程中材料所含的水份会导致薄膜表面产生大量的气泡而影响产品的性能。
2.熔融混合挤出
将烘干后的原料放入单螺杆挤出机中熔融共混挤出，挤出机各区的温度控制在220℃～300℃之间。螺杆转速控制在15～45转/分。通过T型机头挤出成型
3.成型与收卷
从T型机头熔融挤出后的导电聚碳酸酯经特殊的三辊成型***挤压成双面具有一定纹理的薄膜，再经定型与后处理收卷得到最终成品。
具体实施方式
为使贵审查员及公众能进一步了解本发明的特征及其有益效果，特结合实施例对本发明的具体实施方式详细描述如下：
实施例1：
一种聚碳酸酯导电材料，以重量百分比计，每100份聚碳酸酯粉料中包含以下成分及其含量：
超导碳黑    5份；
增韧剂      2份；
分散剂      0.35份；
稳定剂      0.15份。
将上述各分量的材料放入高速混合机中进行预混合，高速搅拌，高速混合机的转速在1500rpm/min以上，再经双螺杆挤出机造粒成导电聚碳酸酯材料。挤出机经九段温度进行控制，进料口温度区控制在240～260℃，熔融段温度控制在250～270℃，混炼区温度控制在270～290℃，排气段温室控制在260～280℃，挤出段温度控制在250～260℃。挤出后经水槽冷却后，经牵引机到切料机制成导电聚碳酸酯材料。
将上述制成的导电聚碳酸酯材料加入热风循环的干燥料仓内加热4个小时以上，温度控制在80～120℃，将加热烘干的原料送入单螺杆挤出机内挤出，挤出机的各段的温度为：210℃、230℃、275℃、275℃、275℃、275℃，经熔融塑化的熔体经过滤、计量送入T型机头挤出成片状，根据使用需要，片状材料厚度范围在0.1～1.2毫米，片状材料在热融状态下经带有一定纹理的三辊挤压、冷却、定型，再经后处理收成所要的导电成品。其中所述的三辊纹理组合包括：光面/哑光、光面/粗砂、光面/中砂、光面/细砂、光面/光面、哑光/粗砂、哑光/中砂、哑光/细砂等。
实施例2：
一种聚碳酸酯导电材料，以重量百分比计，每100份聚碳酸酯粉料中包含以下成分及其含量：
超导碳黑    5份；
增韧剂      6份；
分散剂      0.35份；
稳定剂      0.15份。
聚碳酸酯导电材料以及利用该聚碳酸酯导电材料加工的聚碳酸酯导电薄膜或片材的制备方法同实施例1。
实施例3：
一种聚碳酸酯导电材料，以重量百分比计，每100份聚碳酸酯粉料中包含以下成分及其含量：
超导碳黑    10份；
增韧剂      6份；
分散剂      0.35份；
稳定剂      0.15份。
聚碳酸酯导电材料以及利用该聚碳酸酯导电材料加工的聚碳酸酯导电薄膜或片材的制备方法同实施例1。
实施例4：
一种聚碳酸酯导电材料，以重量百分比计，每100份聚碳酸酯粉料中包含以下成分及其含量：
超导碳黑    10份；
增韧剂      8份；
分散剂      0.35份；
稳定剂      0.15份。
聚碳酸酯导电材料以及利用该聚碳酸酯导电材料加工的聚碳酸酯导电薄膜或片材的制备方法同实施例1。
实施例5：
一种聚碳酸酯导电材料，以重量百分比计，每100份聚碳酸酯粉料中包含以下成分及其含量：
超导碳黑    15份；
增韧剂      8份；
分散剂      0.35份；
稳定剂      0.15份。
聚碳酸酯导电材料以及利用该聚碳酸酯导电材料加工的聚碳酸酯导电薄膜或片材的制备方法同实施例1。
实施例6：
一种聚碳酸酯导电材料，以重量百分比计，每100份聚碳酸酯粉料中包含以下成分及其含量：
超导碳黑    15份；
增韧剂      10份；
分散剂      0.35份；
稳定剂      0.15份。
聚碳酸酯导电材料以及利用该聚碳酸酯导电材料加工的聚碳酸酯导电薄膜或片材的制备方法同实施例1。
为了考察本发明提供的导电聚碳酸酯材料的导电性能，我们采用高精度表面电阻仪测试导电聚碳酸酯薄膜或片材的表面电阻，结果也发现薄膜或片材的表面电阻并不会因为表面纹理的不同而影响材料的表面电阻率，并与纯聚碳酸酯片材的物理性能进行对比，对比结果如下表：
序号 物性   性能指标   单位     测试标准
  纯聚碳酸酯薄膜或片材 导电聚碳酸酯薄膜或片材
1 密度   1.2 1.25    g/cm3     ISO 1183
2 吸水率   0.34 0.38    ％     ASTM D570
4 拉伸强度   65.5 63.5    Mpa     ASTM D882
5 断裂伸长   125～140 110    ％     ASTM D882
6 拉伸模量   2500 2350    MPa     ASTM D882
8 可燃性   V-2 V-2    /     UL-94
9 表面电阻   1.00E+15 1.00E+04    Ω     ASTM D257
10 体积电阻   1.00E+16 1.00E+05    Ω·CM     ASTM D257
14 玻璃化温   150 148    ℃     ISO 11357
表中纯聚碳酸酯片材与导电聚碳酸酯片材均为同一厚度，表面纹理也相同。测试是在相同的温度与湿度条件下的同一台测试试器下进行。
从表中的对比结果显然看到，可以从本发明的导电聚碳酸酯材料及片材制品上得到优异的导电性与机械强度，材料的导电性明显提高，而其他物理性能并没有因为导电性能受到明显影响，从而能很好的使用。
上述实施例只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。凡根据本发明内容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。

Claims (10)

1.一种聚碳酸酯导电材料，其特征在于：以重量百分比计，每100份聚碳酸酯粉料中包含以下成分及其含量：
超导材料    5～15份；
增韧剂      2～10份；
助剂        0.1～0.5份。
2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯导电材料，其特征在于：以重量百分比计，每100份聚碳酸酯粉料中包含以下成分及其含量：
超导材料    7～13份；
增韧剂      4～8份；
助剂        0.1～0.5份。
3.根据权利要求1所述的聚碳酸酯导电材料，其特征在于：以重量百分比计，每100份聚碳酸酯粉料中包含以下成分及其含量：
超导材料    9～11份；
增韧剂      5～6份；
助剂        0.1～0.5份。
4.根据权利要求1或2或3所述的聚碳酸酯导电材料，其特征在于：所述的超导材料是导电碳黑、导电碳纤维或纳米碳管中的一种或几种。
5.根据权利要求1或2或3所述的聚碳酸酯导电材料，其特征在于：所述的增韧剂是橡胶类共聚物。
6.根据权利要求1或2或3所述的聚碳酸酯导电材料，其特征在于：所述的助剂包括分散剂和稳定剂。
7.根据权利要求6所述的聚碳酸酯导电材料，其特征在于：所述的分散剂和稳定剂的含量比例为7∶3。
8.一种利用权利要求1所述聚碳酸酯导电材料加工而成的聚碳酸酯导电薄膜或片材，其特征在于：所述的聚碳酸酯导电薄膜或片材上具有纹理。
9.根据权利要求8所述的聚碳酸酯导电薄膜或片材，其特征在于：所述的聚碳酸酯导电薄膜或片材的厚度为0.1～1.2毫米。
10.根据权利要求8所述的聚碳酸酯导电片材，其特征在于：所述的聚碳酸酯导电薄膜或片材的表面电阻率为103～105Ω/sq。
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