具有提高的电导率的复合材料以及包含该复合材料的模制品制造技术

提供一种复合材料，该复合材料通过加工包含热塑性树脂、碳纳米管和碳质导电剂的树脂组合物制备而成。在加工之前所述碳纳米管的ID/IG为1.0以下。复合材料中的碳纳米管的余量长度为40％至99％。复合材料的导电率提高，且机械性能不会劣化。由于这些优势，所述复合材料可以用于制备各种模制品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术设及一种具有提高的电导率的复合材料W及包含该复合材料的模制品。
技术介绍
热塑性树脂，特别是具有优异机械性能和好的耐热性的高性能塑料，用于多种应 用。例如，聚酷胺树脂和聚醋树脂适合用于各种工业部件，包括电气/电子部件、机器部件 和汽车部件的制备，由于它们的机械性能和初性的良好平衡，所W主要是通过注塑成型。具 有优异的模制性能、耐热性、机械性能和耐化学性的聚醋树脂，尤其是聚对苯二甲酸了二醇 醋和聚对苯二甲酸己二醇醋，广泛用作工业模制品例如连接头、继电器、W及汽车的开关和 电气/电子器件的材料。无定形树脂例如聚碳酸醋树脂为高透明的且尺寸稳定。由于该些 优势，无定形树脂用于很多领域，包括光学材料和家用电器的部件、0A装置和汽车。 电气/电子器件应该防止由于静电和灰尘污染引起的故障。出于该个目的，电气 /电子器件需要具有抗静电性能。汽车燃料累部件也需要具有除了现有物理性能之外的高 电导率。 添加剂例如表面活性剂、金属粉末和金属纤维通常用于使树脂具有导电性。然而， 该些添加剂常常使最终模制品的物理性能（例如电导率和机械强度）劣化。 导电炭黑是使树脂具有导电性的常用材料。然而，需要加入大量的炭黑来实现高 电导率并且在烙融混合的过程中炭黑的结构也易分解。得到的树脂会具有差的加工性能， 并且热稳定性W及其他物理性能会受到巨大破坏。 在该些情况下，为了实现电导率提高同时减少导电填充剂的使用，集中进行包含 碳纳米管代替导电炭黑的树脂复合材料的研究。
技术实现思路
技术问题 本专利技术的一个目的是提供一种具有提高的电导率的复合材料。 本专利技术的另一目的是提供一种模制品，该模制品的电导率被提高且不损害它的机 械强度。 技术方案 根据本专利技术的一个方面，提供一种复合材料，该复合材料通过加工包含热塑性树 月旨、束型碳纳米管和碳质导电剂的树脂组合物制备而成，其中，在加工之前所述碳纳米管的 Id/\为1.0W下，并且，在加工之后复合材料中的碳纳米管的平均长度为相对于加工之前 碳纳米管的平均长度的40%至99%，Id/I。指在碳纳米管的拉曼光谱中D峰的强度与G峰 的强度的比值。 根据本专利技术的另一方面，提供一种包含所述复合材料的模制品。 有益效果根据本专利技术的一个方面的复合材料通过挤出包含碳纳米管和碳质导电剂的热塑 性树脂组合物制备而成。作为原料的碳纳米管的Id/\低，表明它们在挤出过程中经过较少 的裂解。因此，在作为终产品的复合材料中存在的碳纳米管的平均长度更小程度地降低，导 致复合材料的电导率提高，同时热塑性树脂的物理性能的变化最小化。另外，碳质导电剂的 添加有助于进一步提高电导率。因此，复合材料适合用于要求具有高电导率的各种部件。【具体实施方式】现在将详细地描述本专利技术。应该指出，本说明书和权利要求书中使用的术语和单 词不应该理解为限于常规或词汇意义，而是应该基于专利技术人能适当定义术语的概念W更好 地描述他自己的专利技术的原则，理解为与本专利技术的技术观点对应的含义和概念。本专利技术的一个方面提供一种复合材料，该复合材料通过加工包含热塑性树脂、束 型碳纳米管和碳质导电剂的树脂组合物制备而成，其中，在加工之前碳纳米管的Id/\为 1. 0W下并且在加工之后余量长度的比值为40%至99%。余量长度的比值可W通过公式1来定义：余量长度的比值（％ )=(在加工之后复合材料中存在的碳纳米管的平均长度/ 在加工之前作为原料的碳纳米管的平均长度）X100 (1) Id/\表示在加工之前碳纳米管的拉曼光谱中D峰值带）的强度与G峰佑带）的 强度的比值。通常，碳纳米管的拉曼光谱具有与石墨SP2键相对应的两个主要的可辨识峰， 良P，在1，100至1，400cm-i处的较高峰和在1，500至1，700cm-i处的较低峰。中屯、在1，300cm-i左右，例如，在约1，350cnTi处的第一峰值带）表明存在碳颗粒并且反映出不完整且无序的 壁的特征。中屯、在1，eOOcnTi左右，例如，在约1，580cnTi处的第二峰佑带）表明形成连续 的碳-碳（C-C)键并且反映出碳纳米管的结晶石墨层的特征。波长值会随着用于光谱测量 的激光的波长略有变化。 碳纳米管的无序或缺陷的程度可W通过D带峰与G带峰的强度比值（Id/I。）来评 价。随着比值1。八。增大，碳纳米管可W评价为高无序或缺陷。随着比值（Id/I。）减小，碳纳 米管可W评价为具有较少缺陷并且具有高结晶度。此处使用的术语"缺陷"指当作为杂质 的不必要原子构成碳纳米管的碳-碳键、必要的碳原子数不足，或发生错排的时候，形成的 碳纳米管的排列中包含瑕疵，例如，晶格缺陷。当向其施加外部刺激时，碳纳米管容易在缺 陷部分断裂。 每个D带峰和G带峰的强度可从例如，定义为在拉曼光谱中，在带的X轴中屯、上 方的峰的高度或者在峰下方的面积。为了便于测量，可W采用在相应带的X轴中屯、上方的 峰的高度。 根据一个实施方案，在加工之前作为原料的碳纳米管的可W限于1. 0W下， 例如，0.01至0.99的范围内。在该个范围内，在加工后作为终产品的复合材料中存在的碳 纳米管的平均长度可W更小程度地降低。碳纳米管的余量平均长度的比值可W用上面的公 式1表示。余量长度的比值越高，为了提高热塑性树脂的电导率所消耗的碳纳米管就越少， 该有利于维持树脂的物理性能。在本专利技术中，在加工之前作为原料添加到热塑性树脂中的碳纳米管的值限 于上面规定的范围。通过选择使用具有较少缺陷和高结晶度的碳纳米管，能够减少在加工 过程中例如挤出时碳纳米管的断裂量。在加工过程中由外部刺激引起的碳纳米管的断裂量 的降低导致碳纳米管在加工后的余量长度的比值增大。 具有增大的余量长度比值的碳纳米管的结构优势在于提高了热塑性树脂的电导 率。碳纳米管在热塑性树脂的基质内具有网络结构。因此，在终产品中剩余的碳纳米管越 长，越有利于形成网络，因此，网络之间的接触频率降低。该导致接触电阻降低，从而有助于 进一步提高电导率。 根据一个实施方案，碳纳米管的余量长度的比值可W在40%至99%，例如40%至 90%的范围内。在该个范围内，作为终产品的复合材料的电导率能够提高，同时在机械性能 不劣化的情况下维持复合材料的加工性能。 碳纳米管（CNTs)是包含排列为六边形的碳原子的管状材料并且直径为约1至 lOOnm。根据其固有手性，碳纳米管表现为绝缘、导电或半导电性能。碳纳米管的结构为碳 原子互相强烈共价键合。由于该个结构，碳纳米管的拉伸强度约是钢铁拉伸强度的100倍， 柔初性和弹性高，并且化学稳定。 碳纳米管分为S种类型：由单层构成且直径为约Inm的单壁碳纳米管（SWCNTs); 由双层构成且直径为约1.4至约3皿的双壁碳纳米管值WCNTs) 及由S层或W上的层构 成且直径为约5至约lOOnm的多壁碳纳米管（MWCNTs)。所有类型的碳纳米管可W不加具体 限制地用于树脂组合物中。 除非另外提及，此处使用的术语"束型碳纳米管"指其内的碳纳米管平行排列或缠 结W形成束或捆（rope)的碳纳米管类型，并且术语"非束或缠结型碳纳米管"指不具有具 体形状例如束或捆式形状的碳纳米管类型。 束型碳纳米管的形状基本上为其中的碳纳米线结合在一起形成束。该些线的形状 可W为直线或弯曲或它们的结合。束型碳纳米管的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合材料，该复合材料通过加工包含热塑性树脂、束型碳纳米管和碳质导电剂的树脂组合物制备而成，其中，所述碳纳米管的ID/IG为1.0以下，所述ID/IG指在加工之前，所述碳纳米管的拉曼光谱中D带峰的强度与G带峰的强度的比值，并且在所述复合材料中，碳纳米管的余量长度的比值为40％至99％，所述余量长度的比值通过公式1来定义：余量长度的比值(％)＝(在加工之后所述复合材料中存在的碳纳米管的平均长度/在加工之前所述碳纳米管的平均长度)×100  (1)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔然植，李秀敏，崔琦大，尹敞勋，
申请(专利权)人：LG化学株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR