一种合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种合金材料及其制备方法，制备方法包括以下步骤：A.将70～90重量份的相容剂和10～30重量份的导电填料混合挤出造粒，制成导电母粒；B.将70～90重量份的聚对苯二甲酸丁二醇酯和10～30重量份的抗水解剂混合挤出造粒，制成抗水解母粒；C.将30～70重量份的聚碳酸酯、30～70重量份的聚对苯二甲酸丁二醇酯、5～15重量份的导电母粒和2～10重量份的抗水解母粒混合，熔融挤出；挤出时，熔融的混合物料经过超声波辐射处理，得到成品材料。本发明专利技术的合金材料的制备方法所制得的合金材料导电性、抗冲击性能十分优异。

Alloy material and preparation method thereof

The invention relates to an alloy material and a preparation method thereof. The preparation method comprises the following steps: A., 70 to 90 parts by weight of compatibilizer and 10 to 30 parts by weight of conductive filler mixed extrusion granulation, made of conductive masterbatch; anti hydrolysis agent mixing extrusion granulation B. will be 70 to 90 parts by weight of polybutylene glycol ester and 10 to 30 weight portions, made of hydrolysis resistant masterbatch; C. will be 30 to 70 parts by weight of a polycarbonate, 30 to 70 parts by weight of polybutylene terephthalate, 5 to 15 parts by weight of conductive masterbatch and 2 to 10 parts by weight of hydrolytic masterbatch mixing, melt extrusion; extrusion, mixed material melting after ultrasonic radiation treatment, get finished materials. The alloy material of the present invention has the advantages of excellent electrical conductivity and excellent shock resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种合金材料及其制备方法
本专利技术涉及一种PC/PBT合金材料，以及该合金材料的制备方法，属于高分子合金材料

技术介绍
复合型导电高分子材料是将导电填料添加到聚合物基体中制得的一种具有导电性能的复合材料。由于其在电子器件、电磁屏蔽材料、抗静电材料、化学传感器等领域广阔的应用前景，近年来受到了越来越多的关注。常用的导电填料包括炭黑、纳米碳纤维、碳纳米管等。向聚合物中引入导电填料，可以显著提高聚合物的导电性能，当导电填料的添加量达到一个临界值时，复合材料会发生从不导电到导电的突变，这个临界添加量就是复合型导电高分子材料的逾渗阈值。在此基础上，如果将单一的聚合物材料替换成不相容聚合物合金，会显著降低材料的逾渗阈值，这就是著名的“双逾渗”理论。但是，从生产成本、加工成型性能和实际应用等方面考虑，复合型导电高分子材料的逾渗阈值还需要进一步降低。PC/PBT合金既保持了结晶材料PBT的耐化学性及易于成型等特点，又兼备了非结晶材料PC的韧性和尺寸稳定性。其产品广泛应用于汽车保险杠、汽车拉手、电子元件等。纳米碳纤维作为典型的一维无机纳米填料，具有很大的长径比和较好的导电性，且成本比碳纳米管低。本专利技术将纳米碳纤维引入到PC/PBT合金体系中，以期对其导电性能进行改善，实现逾渗阈值的降低。此外，复合型导电高分子材料中普遍存在的问题是力学性能较差。由于导电填料添加量较高，且导电填料在聚合物基体中易形成团聚，会在材料内部形成应力集中，使材料的冲击韧性大大降低，易于导致材料的力学失效。因此，导电填料在聚合物基体中的分散状态至关重要。同时，PC/PBT合金材料在保证力学性能和电学性能的前提下，如何提升PC/PBT合金的耐水解性能也是本领域的技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种导电性、抗冲击性能十分优异的合金材料，以及该合金材料的制备方法。本专利技术为解决上述技术问题提出的一种技术方案是：一种合金材料的制备方法，包括以下步骤：A.将70～90重量份的相容剂和10～30重量份的导电填料混合挤出造粒，制成导电母粒；B.将70～90重量份的聚对苯二甲酸丁二醇酯和10～30重量份的抗水解剂混合挤出造粒，制成抗水解母粒；C.将30～70重量份的聚碳酸酯、30～70重量份的聚对苯二甲酸丁二醇酯、5～15重量份的导电母粒和2～10重量份的抗水解母粒混合，熔融挤出；挤出时，熔融的混合物料经过超声波辐射处理，得到成品材料。上述步骤C中的超声波频率为15kHz～25kHz，功率为100W～250W，超声波振荡方向与熔融的混合物料的流动方向平行。上述步骤A中的挤出温度为150℃～200℃，所述步骤B中的挤出温度为170℃～265℃，所述步骤C中的挤出温度为170℃～265℃。上述混合挤出造粒是通过高速搅拌机进行搅拌混合，将混合之后的原料用挤出机熔融共混挤出，再将混合物料拉条切粒；所述聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯在110℃～130℃干燥3h～4h。还包括步骤D.挤出的物料经过流延单元上的冷却牵引辊，得到片材，片材通过切刀装置将两侧的废料切除，检验合格，收卷。为了使得合金材料的抗水解性更佳，上述抗水解剂是聚碳化二亚胺金属络合物，所述聚碳化二亚胺金属络合物具有如式Ⅲ所示的结构，其中，n为共聚物中含重复结构单元的个数，n≥2，M为过渡金属离子。上述聚碳化二亚胺金属络合物的合成步骤是：步骤一、在氮气保护下，适量的式Ⅰ所示的2,4-二异氰酸酯吡啶达到聚合反应温度后，添加适量的催化剂，进行聚合反应，当异氰酸酯的含量低于15wt％时，加入适量的乙二醇，进行封端反应，步骤二、将式Ⅱ所示的封端后的产物溶解于溶剂中，然后添加金属盐溶液，进行回流反应，得到式Ⅲ所示的聚碳化二亚胺金属络合物，所述M优选元素周期表的第ⅠB族、第ⅡB族或第Ⅷ族中的过渡金属离子，进一步优选是Zn2+、Co2+或Mn2+；所述金属盐溶液优选是六水合氯化钴、四水合氯化锰或六水合硝酸锌，所述催化剂优选是3-甲基-1-苯基-2-环丁磷烯-1-氧化物，所述n优选n≥30，进一步优选是n≥50；所述步骤一中的聚合反应温度为60℃～300℃，聚合反应的时间为1h～5h，封端反应的温度为80℃，封端反应时间为1h～3h，所述加入催化剂的摩尔量占2,4-二异氰酸酯吡啶摩尔量的0.1％～1％；所述步骤二中的回流反应温度为80℃～200℃，回流反应时间为20h以上，所述加入金属盐溶液的摩尔量与式Ⅱ所示的封端后的产物的摩尔量的比值为1︰1，所述乙二醇的加入量使得步骤一的混合物中的-NCO的含量与-OH的含量摩尔比为7︰1，所述溶剂是二氯甲烷和丙酮的混合液，所述步骤二的产物冷却至常温后，过滤，经乙醇洗涤三次。上述导电填料是纳米碳纤维。上述相容剂是马来酸酐接枝氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS-g-MA或苯乙烯接枝马来酸酐共聚物SMA。本专利技术为解决上述技术问题提出的又一种技术方案是：一种采用上述的制备方法所制得的合金材料。本专利技术具有积极的效果：(1)本专利技术的PC/PBT合金材料的制备方法采用两步法熔融共混，先将导电填料纳米碳纤维与相容剂进行熔融共混制成导电母粒，再将导电母粒、抗水解母粒、PC和PBT熔融共混，由于相容剂与PC和PBT两相都具有较强的相互作用，倾向于分布在两相界面上，增强两相之间的界面结合力，从而带着纳米碳纤维在PC和PBT两相界面处富集，形成导电网络结构，从而获得了低逾渗阈值的导电材料。虽然导电填料纳米碳纤维的添加量很低，但材料不仅具有优良的导电性能，还具有较低的成本和良好的加工性能。并且有效解决了复合型导电高分子材料冲击韧性差的问题，获得了兼具高导电和高抗冲击性能的PC/PBT合金材料。(2)本专利技术的PC/PBT合金材料在加工过程中引入超声波辐照，即在挤出机前方引入了超声波模头，在熔融物料挤出的同时进行超声波辐照处理。超声波辐照能明显改变共混体系的形态结构，应用于本专利技术的PC/PBT合金材料加工中，具有两方面作用：一是超声波处理促进PC和PBT分子链运动，使两相尺寸减小，对提升合金材料的冲击韧性的效果显著；二是采用超声波处理可以促进导电填料的分散，有效减少纳米碳纤维的团聚，减少合金材料中的应力集中点，使纳米碳纤维在两相界面上形成一定的桥接作用，大大改善了导电PC/PBT合金材料的力学性能。(3)本专利技术的PC/PBT合金材料采用特制的聚碳化二亚胺金属络合物作为抗水解剂，聚碳化二亚胺金属络合物以含吡啶碳化二亚胺为单体，与金属盐溶液反应，形成超分子金属络合物，具有高聚合度、耐高温等优点，金属骨架的加入更提高了聚合物的抗水解性能，抗水解剂的特性黏数为1.2dL/g～1.5dL/g，氮气氛起始热分解温度T3％≥280℃。尤其是聚合度在50以上的聚碳化二亚胺金属络合物热稳定性更高，相容性更好，抗水解效率更高，可以更加有效抑制水解。附图说明图1是本专利技术的实施例1的聚碳化二亚胺金属络合物的红外光谱图。图2是本专利技术的实施例1的聚碳化二亚胺金属络合物的核磁共振氢谱图。具体实施方式本专利技术实施例所用的原料和试剂为市场上常见的产品，可采用：聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT，特征粘度为0.8～1.5dL/g，来源于美国杜邦公司。聚碳酸酯PC，重均分子量为20000～40000g/mol,来本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A.将70～90重量份的相容剂和10～30重量份的导电填料混合挤出造粒，制成导电母粒；B.将70～90重量份的聚对苯二甲酸丁二醇酯和10～30重量份的抗水解剂混合挤出造粒，制成抗水解母粒；C.将30～70重量份的聚碳酸酯、30～70重量份的聚对苯二甲酸丁二醇酯、5～15重量份的导电母粒和2～10重量份的抗水解母粒混合，熔融挤出；挤出时，熔融的混合物料经过超声波辐射处理，得到成品材料。

【技术特征摘要】
1.一种合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A.将70～90重量份的相容剂和10～30重量份的导电填料混合挤出造粒，制成导电母粒；B.将70～90重量份的聚对苯二甲酸丁二醇酯和10～30重量份的抗水解剂混合挤出造粒，制成抗水解母粒；C.将30～70重量份的聚碳酸酯、30～70重量份的聚对苯二甲酸丁二醇酯、5～15重量份的导电母粒和2～10重量份的抗水解母粒混合，熔融挤出；挤出时，熔融的混合物料经过超声波辐射处理，得到成品材料。2.根据权利要求1所述的一种合金材料的制备方法，其特征在于：所述步骤C中的超声波频率为15kHz～25kHz，功率为100W～250W，超声波振荡方向与熔融的混合物料的流动方向平行。3.根据权利要求1所述的一种合金材料的制备方法，其特征在于：所述步骤A中的挤出温度为150℃～200℃，所述步骤B中的挤出温度为170℃～265℃，所述步骤C中的挤出温度为170℃～265℃。4.根据权利要求1所述的一种合金材料的制备方法，其特征在于：所述混合挤出造粒是通过高速搅拌机进行搅拌混合，将混合之后的原料用挤出机熔融共混挤出，再将混合物料拉条切粒；所述聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯在110℃～130℃干燥3h～4h。5.根据权利要求1所述的一种合金材料的制备方法，其特征在于：还包括步骤D.挤出的物料经过流延单元上的冷却牵引辊，得到片材，片材通过切刀装置将两侧的废料切除，检验合格，收卷。6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种合金材料的制备方法，其特征在于：所述抗水解剂是聚碳化二亚胺金属络合物，所述聚碳化二亚胺金属络合物具有如式Ⅲ所示的结构，其中，n为共聚物中含重复结构单元的个数，n≥2...

【专利技术属性】
技术研发人员：茹正伟，熊唯诚，冯晨霞，周加清，
申请(专利权)人：常州百佳薄膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32