CN107286658A - 一种耐高温导电塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐高温导电塑料及其制备方法，涉及导电材料技术领域，该导电塑料包括以下原料：聚亚苯基砜树脂、改性短切玻璃纤维、导电炭黑、氧化锌晶须、锂基膨润土、乙烯基三乙氧基硅烷、烷基苯磺酸酯、润滑剂、抗氧化剂、偶联剂和抗辐照剂。其制备方法是通过对上述原料的热熔、密炼、挤出造粒制得的。本发明的导电塑料生产成本低廉，具有耐高温、耐腐蚀、防老化、电阻率小的特点，使用寿命长，应用领域广泛，具有广阔的市场前景。

Description

一种耐高温导电塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及导电材料技术领域，具体涉及一种耐高温导电塑料及其制备方法。
背景技术
通常意义上的导电塑料是将高分子材料与导电物质相混合，用塑料的加工方式进行加工的功能型高分子材料。主要应用于电子、集成电路包装、电磁波屏蔽等领域。其在电子、电器领域中可以用于集成电路、晶片、传感器护套等精密电子元件生产过程中使用的防静电周转箱、IC及LCD托盘、IC封装、晶片载体、薄膜袋等；也可以用于煤矿、油船、油田、粉尘及可燃气体等场合中使用的电器产品外壳及结构件；也可以用于中、高压电缆中使用的半导电屏蔽料；另外，在电讯、电脑、自动化***、工业用电子产品、消费用电子产品、汽车用电子产品等领域中的电器产品中，其可以作为EMI屏蔽外壳。
现有技术中导电塑料一般可以分为结构型导电塑料和复合型导电塑料。复合型导电塑料是指经过物理改性后具有导电性的塑料，其具有导电性能稳定及制备方法简单的优点。但是成品导电塑料的耐高温性及耐腐蚀性差、导致其易老化，并且其电阻率大的问题更是影响着其应用及发展。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种耐高温导电塑料及其制备方法，该种导电塑料生产成本低廉，具有耐高温、耐腐蚀、防老化、电阻率小的特点，使用寿命长，应用领域广泛，具有广阔的市场前景。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种耐高温导电塑料，包括以下按重量份计的原料：聚亚苯基砜树脂70-90份、改性短切玻璃纤维10-20份、导电炭黑5-15份、氧化锌晶须6-10份、锂基膨润土8-12份、乙烯基三乙氧基硅烷1-4份、烷基苯磺酸酯1-3份、润滑剂1-3份、抗氧化剂1-3份、偶联剂1-5份和抗辐照剂1-5份；
所述改性短切玻璃纤维通过以下步骤制得：取长度为50-100μm的将短切玻璃纤维置于研磨机中研磨2-4h，使得短切玻璃纤维的长度小于等于0.5μm，长径比小于10；再采用丙烯酸共聚物对研磨后的短切玻璃纤维进行浸润；之后采用低碳多羟基醇对浸润后的玻璃纤维进行包覆，且短切玻璃纤维的堆积密度控制在1.0g/cm3以下，即得。
进一步地，所述导电塑料包括以下按重量份计的原料：聚亚苯基砜树脂80份、改性短切玻璃纤维15份、导电炭黑10份、氧化锌晶须8份、锂基膨润土10份、乙烯基三乙氧基硅烷2份、烷基苯磺酸酯2份、润滑剂2份、抗氧化剂2份、偶联剂3份和抗辐照剂3份。
优选地，所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸锌或硅酮母粒中的一种。
优选地，所述抗氧化剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯或四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的一种。
优选地，所述偶联剂为氨基硅烷偶联剂KH-550、环氧基硅烷偶联剂KH-560或叠氮基硅烷偶联剂S-3046中的一种。
优选地，所述抗辐照剂为二茂铁、2-氨基-5-(对-甲氧基苯基)-1，3，4-噻二唑镧配合物或6-苄氨基嘌呤铜中的一种。
上述的一种耐高温导电塑料的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)按所述重量份配比称取原料；
(2)将聚亚苯基砜树脂、锂基膨润土、乙烯基三乙氧基硅烷和烷基苯磺酸酯加入到热熔机中，加热搅拌熔融，得混料A；
(3)将改性短切玻璃纤维、导电炭黑和氧化锌晶须加入到混料A中，继续在热熔机中加热搅拌熔融，得混料B；
(4)将剩余原料加入到混料B中搅拌混匀，得混料C，再将该混料C输送至密炼机中进行合炼处理，得物料；
(5)将所述物料输送至工作温度为85-95℃的双螺杆造粒机中挤出造粒即可。
进一步地，在步骤(4)中，所述密炼机的合炼温度为140-160℃，合炼时间为2-3h。
本发明具有如下的有益效果：本发明的导电塑料生产成本低廉，通过对生产原料和工艺的改进优化，使制得的成品的理化性能更加优越，减小了高温对导电塑料内部高分子链和链段的影响，使其弹性模量大、变形量小、外力去除后立即恢复原状；具有耐高温、耐腐蚀、防老化、电阻率小的特点，经检测，本发明的导电塑料的热变形温高达180℃，可长时间耐弱酸、弱碱及化学药剂的腐蚀，其电阻率降低至现有技术的1/5-1/3，且其不易发生老化现象，大大延长了产品的使用寿命长，可广泛应用于电讯、电脑、自动化***、工业用电子产品、消费用电子产品、汽车用电子产品等技术领域，具有广阔的市场前景；
(1)聚亚苯基砜树脂具有优良的耐高温性，对其作为主料应用于导电塑料中，可显著提高成品的耐高温性；
(2)改性短切玻璃纤维、锂基膨润土、导电炭黑和氧化锌晶须皆具有一定良好的导电性能，将其作为导电塑料的原料，不仅可以降低成品的电阻率，提高产品的导电性能，还能降低产品的生产成本，增强成品的力学强度、耐高温和耐腐蚀性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种耐高温导电塑料，称取以下原料：聚亚苯基砜树脂70kg、改性短切玻璃纤维10kg、导电炭黑5kg、氧化锌晶须6kg、锂基膨润土8kg、乙烯基三乙氧基硅烷1kg、烷基苯磺酸酯1kg、润滑剂1kg、抗氧化剂1kg、偶联剂1kg和抗辐照剂1kg；
上述的改性短切玻璃纤维通过以下步骤制得：取长度为50μm的将短切玻璃纤维置于研磨机中研磨2h，使得短切玻璃纤维的长度小于等于0.5μm，长径比小于10；再采用丙烯酸共聚物对研磨后的短切玻璃纤维进行浸润；之后采用低碳多羟基醇对浸润后的玻璃纤维进行包覆，且短切玻璃纤维的堆积密度控制在1.0g/cm3以下，即制得本发明原料所需的改性短切玻璃纤维。
其中，上述的润滑剂采用聚乙烯蜡；抗氧化剂采用三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯；偶联剂采用氨基硅烷偶联剂KH-550；抗辐照剂采用二茂铁。
上述的一种耐高温导电塑料的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)先将聚亚苯基砜树脂、锂基膨润土、乙烯基三乙氧基硅烷和烷基苯磺酸酯加入到热熔机中，加热搅拌熔融，得混料A；
(2)再将改性短切玻璃纤维、导电炭黑和氧化锌晶须加入到混料A中，继续在热熔机中加热搅拌熔融，得混料B；
(3)之后将剩余原料加入到混料B中搅拌混匀，得混料C，再将该混料C输送至密炼机中，在温度为140℃条件下合炼处理2h，得物料；
(4)最后将所述物料输送至工作温度为85℃的双螺杆造粒机中挤出造粒即制得本发明的耐高温导电塑料。
实施例2
一种耐高温导电塑料，称取以下原料：聚亚苯基砜树脂80kg、改性短切玻璃纤维15kg、导电炭黑10kg、氧化锌晶须8kg、锂基膨润土10kg、乙烯基三乙氧基硅烷2kg、烷基苯磺酸酯2kg、润滑剂2kg、抗氧化剂2kg、偶联剂3kg和抗辐照剂3kg；
上述的改性短切玻璃纤维通过以下步骤制得：取长度为80μm的将短切玻璃纤维置于研磨机中研磨3h，使得短切玻璃纤维的长度小于等于0.5μm，长径比小于10；再采用丙烯酸共聚物对研磨后的短切玻璃纤维进行浸润；之后采用低碳多羟基醇对浸润后的玻璃纤维进行包覆，且短切玻璃纤维的堆积密度控制在1.0g/cm3以下，即制得本发明原料所需的改性短切玻璃纤维。
其中，上述的润滑剂采用硬脂酸锌；抗氧化剂采用β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯；偶联剂采用环氧基硅烷偶联剂KH-560；抗辐照剂采用2-氨基-5-(对-甲氧基苯基)-1，3，4-噻二唑镧配合物。
上述的一种耐高温导电塑料的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)先将聚亚苯基砜树脂、锂基膨润土、乙烯基三乙氧基硅烷和烷基苯磺酸酯加入到热熔机中，加热搅拌熔融，得混料A；
(2)再将改性短切玻璃纤维、导电炭黑和氧化锌晶须加入到混料A中，继续在热熔机中加热搅拌熔融，得混料B；
(3)之后将剩余原料加入到混料B中搅拌混匀，得混料C，再将该混料C输送至密炼机中，在温度为150℃条件下合炼处理2.5h，得物料；
(4)最后将所述物料输送至工作温度为90℃的双螺杆造粒机中挤出造粒即制得本发明的耐高温导电塑料。
实施例3
一种耐高温导电塑料，称取以下原料：聚亚苯基砜树脂90kg、改性短切玻璃纤维20kg、导电炭黑15kg、氧化锌晶须10kg、锂基膨润土12kg、乙烯基三乙氧基硅烷4kg、烷基苯磺酸酯3kg、润滑剂3kg、抗氧化剂3kg、偶联剂1-5kg和抗辐照剂5kg；
上述的改性短切玻璃纤维通过以下步骤制得：取长度为100μm的将短切玻璃纤维置于研磨机中研磨4h，使得短切玻璃纤维的长度小于等于0.5μm，长径比小于10；再采用丙烯酸共聚物对研磨后的短切玻璃纤维进行浸润；之后采用低碳多羟基醇对浸润后的玻璃纤维进行包覆，且短切玻璃纤维的堆积密度控制在1.0g/cm3以下，即制得本发明原料所需的改性短切玻璃纤维。
其中，上述的润滑剂采用硅酮母粒；抗氧化剂采用四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；偶联剂采用叠氮基硅烷偶联剂S-3046；抗辐照剂采用6-苄氨基嘌呤铜。
上述的一种耐高温导电塑料的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)先将聚亚苯基砜树脂、锂基膨润土、乙烯基三乙氧基硅烷和烷基苯磺酸酯加入到热熔机中，加热搅拌熔融，得混料A；
(2)再将改性短切玻璃纤维、导电炭黑和氧化锌晶须加入到混料A中，继续在热熔机中加热搅拌熔融，得混料B；
(3)之后将剩余原料加入到混料B中搅拌混匀，得混料C，再将该混料C输送至密炼机中，在温度为160℃条件下合炼处理3h，得物料；
(4)最后将所述物料输送至工作温度为95℃的双螺杆造粒机中挤出造粒即制得本发明的耐高温导电塑料。
实施例4
一种耐高温导电塑料，称取以下原料：聚亚苯基砜树脂80kg、改性短切玻璃纤维15kg、导电炭黑10kg、氧化锌晶须8kg、锂基膨润土10kg、乙烯基三乙氧基硅烷2kg、烷基苯磺酸酯2kg、润滑剂2kg、抗氧化剂2kg、偶联剂3kg和抗辐照剂3kg；
上述的改性短切玻璃纤维通过以下步骤制得：取长度为50μm的将短切玻璃纤维置于研磨机中研磨4h，使得短切玻璃纤维的长度小于等于0.5μm，长径比小于10；再采用丙烯酸共聚物对研磨后的短切玻璃纤维进行浸润；之后采用低碳多羟基醇对浸润后的玻璃纤维进行包覆，且短切玻璃纤维的堆积密度控制在0.8g/cm3，即制得本发明原料所需的改性短切玻璃纤维。
其中，上述的润滑剂采用聚乙烯蜡；抗氧化剂采用四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；偶联剂采用氨基硅烷偶联剂KH-550；抗辐照剂采用6-苄氨基嘌呤铜。
上述的一种耐高温导电塑料的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)先将聚亚苯基砜树脂、锂基膨润土、乙烯基三乙氧基硅烷和烷基苯磺酸酯加入到热熔机中，加热搅拌熔融，得混料A；
(2)再将改性短切玻璃纤维、导电炭黑和氧化锌晶须加入到混料A中，继续在热熔机中加热搅拌熔融，得混料B；
(3)之后将剩余原料加入到混料B中搅拌混匀，得混料C，再将该混料C输送至密炼机中，在温度为140℃条件下合炼处理3h，得物料；
(4)最后将所述物料输送至工作温度为85℃的双螺杆造粒机中挤出造粒即制得本发明的耐高温导电塑料。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种耐高温导电塑料，其特征在于，包括以下按重量份计的原料：聚亚苯基砜树脂70-90份、改性短切玻璃纤维10-20份、导电炭黑5-15份、氧化锌晶须6-10份、锂基膨润土8-12份、乙烯基三乙氧基硅烷1-4份、烷基苯磺酸酯1-3份、润滑剂1-3份、抗氧化剂1-3份、偶联剂1-5份和抗辐照剂1-5份；
所述改性短切玻璃纤维通过以下步骤制得：取长度为50-100μm的将短切玻璃纤维置于研磨机中研磨2-4h，使得短切玻璃纤维的长度小于等于0.5μm，长径比小于10；再采用丙烯酸共聚物对研磨后的短切玻璃纤维进行浸润；之后采用低碳多羟基醇对浸润后的玻璃纤维进行包覆，且短切玻璃纤维的堆积密度控制在1.0g/cm3以下，即得。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温导电塑料，其特征在于，包括以下按重量份计的原料：聚亚苯基砜树脂80份、改性短切玻璃纤维15份、导电炭黑10份、氧化锌晶须8份、锂基膨润土10份、乙烯基三乙氧基硅烷2份、烷基苯磺酸酯2份、润滑剂2份、抗氧化剂2份、偶联剂3份和抗辐照剂3份。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温导电塑料，其特征在于，所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸锌或硅酮母粒中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温导电塑料，其特征在于，所述抗氧化剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯或四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温导电塑料，其特征在于，所述偶联剂为氨基硅烷偶联剂KH-550、环氧基硅烷偶联剂KH-560或叠氮基硅烷偶联剂S-3046中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种耐高温导电塑料，其特征在于，所述抗辐照剂为二茂铁、2-氨基-5-(对-甲氧基苯基)-1，3，4-噻二唑镧配合物或6-苄氨基嘌呤铜中的一种。
7.一种如权利要求1-6任意一项所述的耐高温导电塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按所述重量份配比称取原料；
(2)将聚亚苯基砜树脂、锂基膨润土、乙烯基三乙氧基硅烷和烷基苯磺酸酯加入到热熔机中，加热搅拌熔融，得混料A；
(3)将改性短切玻璃纤维、导电炭黑和氧化锌晶须加入到混料A中，继续在热熔机中加热搅拌熔融，得混料B；
(4)将剩余原料加入到混料B中搅拌混匀，得混料C，再将该混料C输送至密炼机中进行合炼处理，得物料；
(5)将所述物料输送至工作温度为85-95℃的双螺杆造粒机中挤出造粒即可。
8.根据权利要求7所述的一种耐高温导电塑料的制备方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述密炼机的合炼温度为140-160℃，合炼时间为2-3h。
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