CN103214799A - 一种导热抗静电pet/ptt材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种高分子复合材料及其制备方法技术领域，特别涉及到一种导热抗静电PET/PTT材料，还涉及其制备方法。一种导热抗静电PET/PTT材料，由如下质量份数的组分组成：PET聚酯60~85份；PTT聚酯10~30份；碳纳米管1.0~6.0份；偶联剂0.1~1.0份；分散剂0.1~1.0份；稳定剂0.1~1.0份。所述碳纳米管为粒径0.5~200nm，长度5~20μm的碳纳米管。本发明使用PET/PTT聚酯塑料作为基体，结合了两种聚酯的优点，耐热性能和加工性能等良好。另外，本发明采用单一的碳纳米管作为功能填料，与PET/PTT聚酯等直接熔融共混，所得的复合材料同时具有导热和抗静电功能。

Description

一种导热抗静电PET/PTT材料及其制备方法

 

技术领域

本发明属于一种高分子复合材料及其制备方法技术领域，特别涉及到一种导热抗静电PET/PTT材料，还涉及其制备方法。

背景技术    

聚酯塑料一般是不良导热体和具有良好的电绝缘性能。当其置于热源中时，由于热量集中在局部区域并持续增多，在基体中几乎没有热量传递，如持续时间过长，热量集中在“局部过热点”，最终将使温度上升到材料所能承受的极限能力，导致材料相关性能失效。另外，在工业生产和产品应用中，还会经常出现摩擦和剥离的过程，聚酯因其本身体积电阻大，极易产生静电并带来危害，如导致精密仪器失真、电子元件报废、失火和发生***等事故，使其在一些领域的使用受到限制。

为了制造具有优良综合性能的导热塑料，通常将具有高导热性的金属或无机填料对塑料进行填充，如铜粉、铝粉等金属粉末填料，金属氧化物，金属氮化物及无机非金属等，这样得到的导热塑料经过适当的工艺处理或配方调整可应用于某些特殊领域的导热要求。而塑料抗静电最常用的方法是添加抗静电剂。目前使用的抗静电剂主要是表面活性剂。其化学结构中含有一个或几个极性基团（亲水基）和疏水基（亲油基）。在添加时，一部分抗静电剂渗透到树脂表面，亲水基吸收空气中的水份，形成极薄的水溶性导电层，从而使静电荷可以沿导电层迅速逸散。国内使用的主要以小分子量的阴、阳离子外涂型抗静电剂为主。该类抗静电剂最大的缺点就是耐久性差，且受大气湿度影响大。

碳纳米管的导热性能远远优于金属材料，铝材料的导热系数为200W/mK，而用实验测出多壁碳纳米管的室温热导率达3000W/mK。因此，碳纳米管作为导热塑料的填料，可以大幅度地改善导热塑料的热传导率。碳纳米管的导电性能优于铜，可均匀分散在聚合物基体中形成导电通道，从而制成导电或抗静电材料。此外，碳纳米管强度极高、弹性模量也高，具有优良的耐磨与抗疲劳腐蚀、耐高热性能，通过与高分子材料复合，还可赋予材料新的性能。

聚对苯二甲酸乙二醇酯 （PET）和聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）是两种重要的聚酯塑料。PET价格低廉，且具有较好的力学性能和耐热性能；PTT具有良好的加工性能和机械性能，而PET/PTT共混聚酯则结合了两种聚酯塑料的优点，是一种性能良好的高分子合金材料。

申请号为CN200810025884.0的中国专利申请公开了“一种抗静电导热塑料”，该专利采用硫化锌作为填料与聚苯硫醚熔融共混，制得具有一定抗静电和导热性能的塑料，但该方法导电填料填充量高，在无机填料高填充量的情况下，难以保证聚合物材料的整体性能。申请号为CN201210072062.4的中国专利申请公开了“一种导热抗静电PC/ABS材料及其制备方法”，该专利采用三氧化二铝、氧化镁等导热粉和石墨、碳纤维等抗静电剂两种填料相互配合协调作用，以达到导热和抗静电效果，方法较为复杂。

发明内容    

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种以碳纳米管为导热抗静电填料，PET/PTT聚酯为基体的导热抗静电材料，还提供其制备方法，以制得导热和抗静电性能俱佳的复合材料。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种导热抗静电PET/PTT材料，由如下质量份数的组分组成：

PET聚酯                                60~85份；

PTT聚酯                                10~30份；

碳纳米管                                1.0~6.0份；

偶联剂                                    0.1~1.0份；

分散剂                                    0.1~1.0份；

稳定剂                                    0.1~1.0份。

所述碳纳米管为粒径0.5~200nm，长度5~20μm的碳纳米管。

所述偶联剂为硅烷偶联剂中的KH550，KH560，KH570的一种或几种。

所述分散剂为聚乙烯蜡。

所述稳定剂为亚磷酸酯。

上述导热抗静电PET/PTT材料的制备方法，按步骤为： 

步骤1、将1.0~6.0份碳纳米管放入体积比为3:1的浓H₂SO₄和HNO₃的混合液中，在超声波振荡和机械搅拌作用下，处理2~6h，然后用大量去离子水洗涤至中性；

步骤2、将步骤1所得到的碳纳米管在质量百分比为0.1~1.0%硅烷偶联剂水溶液中超声分散3~6h，过滤、真空干燥；

步骤3、将PET和PTT聚酯在130~150℃烘箱中干燥4~6h，以除去水分；

步骤4、将步骤3得到的60~85份PET聚酯和10~30份PTT聚酯与步骤2所得到的1.0~6.0份碳纳米管，以及0.1~1份聚乙烯蜡，0.1~1.0份亚磷酸酯在高速混合机中混合20~50min，然后将混合物经双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、切粒制得导热抗静电PET/PTT塑料。

本发明的有益效果为：

1、                本发明使用PET/PTT聚酯塑料作为基体，结合了两种聚酯的优点，耐热性能和加工性能等良好。两种聚酯塑料中，PET为60~85份，PTT为10~30份，之所以按照这样的比例，是因为发明人经试验研究发现，PET价格较低，但加工成型性能差，而加入少量的PTT可以改善性能又不会过度增加成本。但PTT加入过多，如50%，则会显著减缓材料结晶速度，影响加工。

2、                本发明采用单一的碳纳米管作为功能填料，与PET/PTT聚酯等直接熔融共混，所得的复合材料同时具有导热和抗静电功能，功能填料的添加量少，操作工艺简单，产品的耐久性好，可在通常环境下长期使用，并且碳纳米管对其他常规塑料加工助剂如稳定剂、阻燃剂等无不良影响，有利于材料的配方调整。

3、                本发明制备方法采用可以工业化的熔融挤出法，适合于工业化生产。

具体实施方式

    实施例1：

一种导热抗静电PET/PTT材料，其制备方法按步骤为：

步骤1、将1.0份碳纳米管放入体积比为3:1的浓H₂SO₄和HNO₃的混合液中，在超声波振荡和机械搅拌作用下，处理3h，然后用大量去离子水洗涤至中性；

步骤2、将步骤1所得到的碳纳米管在质量百分比为0.3%KH550硅烷偶联剂水溶液中超声分散4h，过滤、真空干燥；

步骤3、将PET和PTT聚酯在140℃烘箱中干燥4h，以除去水分；

步骤4、将烘干后的80份PET和10份PTT聚酯与所得到的1.0份碳纳米管，以及0.2份聚乙烯蜡，0.3份亚磷酸酯在高速混合机中混合30min，然后将混合物经双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、切粒制得导热抗静电PET/PTT塑料。

    实施例2：

一种导热抗静电PET/PTT材料，其制备方法按步骤为：

步骤1、将2.0份碳纳米管放入体积比为3:1的浓H₂SO₄和HNO₃的混合液中，在超声波振荡和机械搅拌作用下，处理4h，然后用大量去离子水洗涤至中性；

步骤2、将所得到的碳纳米管在质量百分比为0.5%KH570硅烷偶联剂水溶液中超声分散4h，过滤、真空干燥；

步骤3、将PET和PTT聚酯在150℃烘箱中干燥3h，以除去水分；

步骤4、将烘干后的70份PET和20份PTT聚酯与所得到的2.0份碳纳米管，以及0.3份聚乙烯蜡，0.2份亚磷酸酯在高速混合机中混合25min，然后将混合物经双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、切粒制得导热抗静电PET/PTT塑料。

    实施例3：

一种导热抗静电PET/PTT材料，其制备方法按步骤为：

1 将4.0份碳纳米管放入体积比为3:1的浓H₂SO₄和HNO₃的混合液中，在超声波振荡和机械搅拌作用下，处理6h，然后用大量去离子水洗涤至中性；

2 将所得到的碳纳米管在质量百分比为0.3%KH550硅烷偶联剂水溶液中超声分散2h，过滤、真空干燥；

3 将PET和PTT聚酯在140℃烘箱中干燥4h，以除去水分；

4 将烘干后的75份PET和15份PTT聚酯与所得到的4.0份碳纳米管，以及0.6份聚乙烯蜡，0.5份亚磷酸酯在高速混合机中混合40min，然后将混合物经双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、切粒制得导热抗静电PET/PTT塑料。

    实施例4：

一种导热抗静电PET/PTT材料，其制备方法按步骤为：

步骤1、将3.0份碳纳米管放入体积比为3:1的浓H₂SO₄和HNO₃的混合液中，在超声波振荡和机械搅拌作用下，处理5h，然后用大量去离子水洗涤至中性；

步骤2、将所得到的碳纳米管在质量百分比为0.7%KH570硅烷偶联剂水溶液中超声分散6h，过滤、真空干燥；

步骤3、将PET和PTT聚酯在130℃烘箱中干燥6h，以除去水分；

步骤4、将烘干后的60份PET和30份PTT聚酯与所得到的3.0份碳纳米管，以及0.7份聚乙烯蜡，0.4份亚磷酸酯在高速混合机中混合50min，然后将混合物经双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、切粒制得导热抗静电PET/PTT塑料。

    实施例5：

一种导热抗静电PET/PTT材料，其制备方法按步骤为：

步骤1、将5.0份碳纳米管放入体积比为3:1的浓H₂SO₄和HNO₃的混合液中，在超声波振荡和机械搅拌作用下，处理6h，然后用大量去离子水洗涤至中性；

步骤2、将所得到的碳纳米管在质量百分比为0.7%KH550硅烷偶联剂水溶液中超声分散3h，过滤、真空干燥；

步骤3、将PET和PTT聚酯在140℃烘箱中干燥6h，以除去水分；

步骤4、将烘干后的85份PET和10份PTT聚酯与所得到的5.0份碳纳米管，以及0.6份聚乙烯蜡，0.2份亚磷酸酯在高速混合机中混合45min，然后将混合物经双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、切粒制得导热抗静电PET/PTT塑料。

    实施例6：

一种导热抗静电PET/PTT材料，其制备方法按步骤为：

步骤1、将1.0份碳纳米管放入体积比为3:1浓H₂SO₄和HNO₃的混合液中，在超声波振荡和机械搅拌作用下，处理3h，然后用大量去离子水洗涤至中性；

步骤2、将所得到的碳纳米管在质量百分比为0.3%KH550硅烷偶联剂水溶液中超声分散4h，过滤、真空干燥；

步骤3、将PET和PTT聚酯在140℃烘箱中干燥4h，以除去水分；

步骤4、将烘干后的80份PET和10份PTT聚酯与所得到的1.0份碳纳米管，以及0.2份聚乙烯蜡，0.3份亚磷酸酯在高速混合机中混合30min，然后将混合物经双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、切粒制得导热抗静电PET/PTT塑料。

    实施例7：

一种导热抗静电PET/PTT材料，其制备方法按步骤为：

步骤1、将6.0份碳纳米管放入体积比为3:1的浓H₂SO₄和HNO₃的混合液中，在超声波振荡和机械搅拌作用下，处理4h，然后用大量去离子水洗涤至中性；

2 将所得到的碳纳米管在质量百分比为0.8%KH560硅烷偶联剂水溶液中超声分散6h，过滤、真空干燥；

3 将PET和PTT聚酯在145℃烘箱中干燥5h，以除去水分；

4 将烘干后的70份PET和30份PTT聚酯与所得到的6.0份碳纳米管，以及0.4份聚乙烯蜡，0.9份亚磷酸酯在高速混合机中混合35min，然后将混合物经双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、切粒制得导热抗静电PET/PTT塑料。

    实施例8：

一种导热抗静电PET/PTT材料，其制备方法按步骤为：

步骤1、将2.0份碳纳米管放入体积比为3:1的浓H₂SO₄和HNO₃的混合液中，在超声波振荡和机械搅拌作用下，处理5h，然后用大量去离子水洗涤至中性。

步骤2、将所得到的碳纳米管在质量百分比为0.8%KH570硅烷偶联剂水溶液中超声分散2h，过滤、真空干燥。

步骤3、将PET和PTT聚酯在135℃烘箱中干燥4h，以除去水分。

步骤4、将烘干后的65份PET和25份PTT聚酯与所得到的2.0份碳纳米管，以及0.5份聚乙烯蜡，0.6份亚磷酸酯在高速混合机中混合50min，然后将混合物经双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、切粒制得导热抗静电PET/PTT塑料。

各实施例对应的性能测试数据见下表：

Claims (6)

1.一种导热抗静电PET/PTT材料，其特征在于，由如下质量份数的组分组成：

PET聚酯                                 60~85份；

PTT聚酯                                 10~30份；

碳纳米管                                 1.0~6.0份；

偶联剂                                     0.1~1.0份；

分散剂                                     0.1~1.0份；

稳定剂                                     0.1~1.0份。

2.根据权利要求1所述的导热抗静电PET/PTT材料，其特征在于：所述碳纳米管为粒径0.5~200nm，长度5~20μm的碳纳米管。

3.根据权利要求2所述的导热抗静电PET/PTT材料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂中的KH550，KH560，KH570的一种或几种。

4.根据权利要求3所述的导热抗静电PET/PTT材料，其特征在于：所述分散剂为聚乙烯蜡。

5.根据权利要求4所述的导热抗静电PET/PTT材料，其特征在于：所述稳定剂为亚磷酸酯。

6.一种权利要求5所述导热抗静电PET/PTT材料的制备方法，其特征在于，制备方法按步骤为： 

步骤1、将1.0~6.0份碳纳米管放入体积比为3:1的浓H₂SO₄和HNO₃的混合液中，在超声波振荡和机械搅拌作用下，处理2~6h，然后用大量去离子水洗涤至中性；

步骤2、将步骤1所得到的碳纳米管在质量百分比为0.1~1.0%硅烷偶联剂水溶液中超声分散3~6h，过滤、真空干燥；

步骤3、将PET和PTT聚酯在130~150℃烘箱中干燥4~6h，以除去水分；

步骤4、将步骤3得到的60~85份PET聚酯和10~30份PTT聚酯与步骤2所得到的1.0~6.0份碳纳米管，以及0.1~1份聚乙烯蜡，0.1~1.0份亚磷酸酯在高速混合机中混合20~50min，然后将混合物经双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、切粒制得导热抗静电PET/PTT塑料。