一种导电塑料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种导电塑料及其制法。所述导电塑料包括共混的以下组分：a.热塑性树脂；b.具有交联结构的橡胶粒子；c.导电填料；d.低熔点金属；所述组分b的凝胶含量为60%重量或更高，平均粒径为0.02-1μm；组分c在所述热塑性树脂加工温度下不熔融；所述组分d为单组分金属和金属合金中的至少一种，其熔点在20～480°C并低于热塑性树脂加工温度；所述组分b与组分a的重量比为0.1:99.9～30:70。所述导电塑料的导电填料和金属的填充量低，导电性能更加优异，可用通常的熔融共混方法制得。可制作具有防静电、防电磁波干扰和无尘要求的电子生产设备、工具，电子仪器、仪表外壳和无尘生产车间的装饰材料。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种导电塑料及其制法。所述导电塑料包括共混的以下组分：a.热塑性树脂；b.具有交联结构的橡胶粒子；c.导电填料；d.低熔点金属；所述组分b的凝胶含量为60%重量或更高，平均粒径为0.02-1μm；组分c在所述热塑性树脂加工温度下不熔融；所述组分d为单组分金属和金属合金中的至少一种，其熔点在20～480°C并低于热塑性树脂加工温度；所述组分b与组分a的重量比为0.1:99.9～30:70。所述导电塑料的导电填料和金属的填充量低，导电性能更加优异，可用通常的熔融共混方法制得。可制作具有防静电、防电磁波干扰和无尘要求的电子生产设备、工具，电子仪器、仪表外壳和无尘生产车间的装饰材料。【专利说明】
本专利技术涉及改性塑料，进一步的地说，本专利技术涉及一种塑料与纳米导电填料及低 熔点金属复合的导电塑料及其制备方法。
技术介绍
导电塑料已广泛应用于汽车、电子、化工及航空航天等领域，而复合型导电塑料由 于其加工简单、成本低，更是得到了广泛的应用。但是复合型导电塑料制备时所采用的导电 填充材料(导电填料）的种类和用量对复合型导电塑料的电性能和其他性能有很大的影响。 在目前的研究中，导电填料主要有碳系和金属系两种，碳系导电填料包括炭黑、碳纤维、石 墨粉、石墨纤维、碳纳米管纳米石墨微片、石墨烯等；金属导电填充材料主要有金属微粉和 金属纤维，无论是碳系还是金属系，在这些导电填充材料中，如果其粒径不能达到纳米级， 则需要很高的填充量才能够达到复合塑料的逾渗阈值，导致复合材料密度高、成本高、性能 低、加工困难；纳米级的导电填充材料可以极大的降低复合材料的逾渗阈值，但是由于纳米 级导电填料比表面积大，在使用过程中极易团聚，很难在塑料中达到高度分散，最终依然需 要很高的填充量，特别是纳米级金属颗粒，表面原子具有极高的化学活性，在热和氧的作用 下，极易氧化，从而失去导电性。而在塑料的熔融加工条件下可以转变为液态的低熔点金 属在和塑料熔融共混的过程中可以原位生成不同粒径的导电金属颗粒，所以不易团聚和氧 化，但是只采用低熔点金属无法得到性能好的导电塑料，在熔融共混过程中，低熔点金属在 塑料基体中的填充量很小，分散粒径又很大，无法形成有效的导电网络，而要在熔融共混过 程中使低熔点金属的分散粒径变小则十分困难。 本 申请人:在中国专利技术专利申请CN102653609A中公开了一种导电的全硫化热塑 性弹性体及其制备方法，该导电全硫化热塑性弹性体，包括共混的以下组分：a.热塑性树 脂；b.具有交联结构的橡胶粒子；c.导电填料；其中所述组分b的橡胶粒子的平均粒径为 0. 02-1 μ m，凝胶含量为60%重量或更高；所述组分c的导电填料为碳纳米管；所述导电全 硫化热塑性弹性体的微观相态是：所述组分a的热塑性树脂为连续相，所述组分b的橡胶 粒子为分散相，所述组分c的碳纳米管分散在连续相内并分布在橡胶粒子之间；该导电热 塑性弹性体的制备方法是将所属的组分a热塑性树脂、组分b具有交联结构的橡胶粒子和 作为导电填料的组分c的碳纳米管在内的组分一次熔融共混而得。由此制得的导电全硫 化热塑性弹性体，由于全硫化粉末橡胶粒子在共混前已经硫化，在共混过程中一直是分散 相，且可以在塑料基体中达到均匀分散，这时加入少量的导电材料如碳纳米管，所加入的碳 纳米管将不会分散或被包裹在橡胶相中，而是分散在塑料连续相内并分布在橡胶分散相之 间。这样只要加入少量的碳纳米管，就可以形成有效导电通路，从而使所制备的热塑性弹性 体具有较好的导电性能，同时其原有的其他性能基本没有受到影响。可用通常的橡塑加工 方法制得。可制作具有防静电、防电磁波干扰和无尘要求的电子生产设备、工具，电子仪器、 仪表外壳和无尘生产车间的装饰材料。但是该专利技术专利所制备的热塑性弹性体不能满足更 低的体积电阻率的使用要求，限制了其使用范围，不能满足更高要求导电聚合物材料的应 用要求。
技术实现思路
本专利 申请人:在研究中发现，当热塑性树脂作为连续相、具有交联结构的橡胶粒 子如全硫化粉末橡胶、交联型粉末橡胶等作为分散相和碳纳米管等导电纳米材料作为导电 材料，采用共混的方法制备导电塑料的时候，由于全硫化粉末橡胶和交联型粉末橡胶在共 混前已经发生交联或硫化，在共混过程中一直是分散相，且可以在塑料基体中达到均匀分 散，使碳纳米管等导电纳米材料将不会分散或被包裹在橡胶相中，而是分散在塑料连续相 内并分布在橡胶分散相之间，形成导电通路，这时加入少量的熔点比所使用的相应的热塑 性树脂的加工温度还低的低熔点金属，该低熔点金属也将不会分散或被包裹在橡胶相中， 而是和碳纳米管等导电纳米材料一起分散在塑料连续相内并分布在橡胶分散相之间；而且 在熔融共混过程中，由于具有交联结构的橡胶粒子的存在，共混体系的粘度提高很大，在相 同剪切速率的条件之下，体系受到更大的剪切作用，从而使分散的低熔点金属颗粒粒径变 得更小，另一方面，由于分散在塑料连续相内并分布在橡胶分散相之间的同时存在的碳纳 米管，也降低了低熔点金属颗粒碰撞后重新发生合并的概率，使低熔点金属颗粒的粒径变 得更小，低熔点金属颗粒在塑料连续相内分布更加均匀，和碳纳米管等导电纳米材料一起 形成更加有效的导电通路，这样采用少量的碳纳米管等纳米导电填料和低熔点金属，就可 以使最终所制备的导电全硫化热塑性弹性体具有更加优异的导电性能，体积电阻率甚至可 以达到1〇4 · CM的数量级。 本专利技术的目的是提供一种导电塑料。该导电塑料，具有更加优异的导电性。 本专利技术的另一个目的是提供所述导电塑料的制备方法。该方法使用通用的橡塑共 混设备，将热塑性树脂、橡胶粒子、导电填料和低熔点金属熔融共混制备出导电性能更加优 异的导电塑料，工艺简单，易于工业应用。 本专利技术的导电塑料包括共混的以下组分： a.热塑性树脂；b.具有交联结构的橡胶粒子；c.导电填料；d.低熔点金属。 其中所述组分b的橡胶粒子为均相结构，其平均粒径为0.02-1 μ m，凝胶含量为 60%重量或更高；所述组分c的导电填料在所述热塑性树脂加工温度下不发生熔融；所述组 分d的低熔点金属为单组分金属和金属合金中的至少一种，其熔点在20?480° C，并且其 熔点同时低于所述热塑性树脂的加工温度。 本专利技术所述导电塑料的微观相态是：所述组分a的热塑性树脂为连续相，所述组 分b的橡胶粒子为分散相，所述组分c的导电填料和组分d.的低熔点金属分散在连续相内 并分布在橡胶粒子之间。尤其是其中组分d的低熔点金属能够以比原料颗粒的粒径更小的 粒径、非常广泛和均匀的分散在连续相的热塑性树脂中。 相比本专利技术，现有技术中导电填料在改性塑料时，由于没有已硫化了的橡胶粒子 作为橡胶相产生的体积排除效应，不具有这种特殊的微观相态，导电填料在塑料基体很难 达到均匀分散，导致导电填料需要添加到一定的量后，才能在基体中形成足够的导电通路， 才能具有导电性。而且由于添加量大，还会影响到基体的其他机械性能。 而在本专利技术的塑料复合材料中，由于具有交联结构的橡胶粒子的存在，共混体系 的粘度提高很大，在相同剪切速率的条件之下，体系受到更大的剪切作用，从而导电填料在 高分子材料基体中得到均匀分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电塑料，包括共混的以下组分：a.热塑性树脂；b.具有交联结构的橡胶粒子；c.导电填料；d.低熔点金属；所述导电塑料的微观相态是：所述组分a的热塑性树脂为连续相，所述组分b的橡胶粒子为分散相；所述组分c的导电填料和组分d的低熔点金属分散在连续相内并分布在组分b的橡胶粒子之间；所述具有交联结构的橡胶粒子为均相结构，凝胶含量为60%重量或更高，平均粒径为0.02‑1μm；所述导电填料在所述热塑性树脂加工温度下不发生熔融；所述低熔点金属为单组分金属和金属合金中的至少一种，其熔点在20～480°C，并且其熔点同时低于所述热塑性树脂的加工温度。；所述组分b的橡胶粒子与组分a的热塑性树脂的重量比为0.1:99.9～30:70。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：乔金樑，朱燚磊，张晓红，戚桂村，宋志海，蔡传伦，王亚，赖金梅，李秉海，高建明，张红彬，王湘，陈刚，蒋海斌，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11