一种低密度镀镍空心玻璃微珠/聚丙烯导电复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种低密度镀镍空心玻璃微珠/聚丙烯导电复合材料及其制备方法，由聚丙烯组合物和镀镍空心玻璃微珠组合物组成；其中所述的聚丙烯组合物由以下组分按重量份组成：聚丙烯68‑87份；相容剂3‑7份；抗氧剂0.2‑0.4份；润滑剂0.5‑1份；其他助剂0‑2份；所述镀镍空心玻璃微珠组合物由10‑25份镀镍空心玻璃微珠和1‑5份硅烷偶联剂组成。本发明专利技术采用偶联剂对镀镍空心玻璃微珠进行表面处理，增强与聚丙烯的相容性，促进镀镍空心玻璃微珠在树脂中均匀分散，粒子相互接触而形成链状导电通道，从而形成三维导电通路。

A Low Density Nickel-plated Hollow Glass Bead/Polypropylene Conductive Composite and Its Preparation Method

The invention discloses a low-density nickel-plated hollow glass bead/polypropylene conductive composite material and its preparation method, which is composed of polypropylene composition and nickel-plated hollow glass bead composition, wherein the polypropylene composition is composed of 68 to 87 parts by weight, 3 to 7 parts by compatibilizer, 0.2 to 0.4 parts by antioxidant, 0.5 to 1 part by lubricant and 0 to 2 parts by weight of other additives. The nickel-plated hollow glass microsphere composition consists of 10 25 parts of nickel-plated hollow glass microspheres and 1 5 parts of silane coupling agent. The invention adopts coupling agent to surface treat nickel-plated hollow glass beads, enhances the compatibility with polypropylene, promotes the uniform dispersion of nickel-plated hollow glass beads in resin, and forms chain conductive channels by contacting particles, thus forming three-dimensional conductive channels.

【技术实现步骤摘要】
一种低密度镀镍空心玻璃微珠/聚丙烯导电复合材料及其制备方法
本专利技术涉及高分子
，具体涉及一种低密度镀镍空心玻璃微珠/聚丙烯导电复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚丙烯(PP)具有优异的机械性能，耐腐蚀、良好的加工性，价格低廉，电阻率约为1016-1018Ω.cm是一类性能非常优越的绝缘材料，随着电子工业，信息技术、轻量化技术的飞速发展，具有低密度而导电功能的聚丙烯已成为高分子材料领域的重要研究方向，市场需求也越来越迫切。导电聚丙烯材料是由导电填料(如炭黑、碳纳米管、石墨烯和金属粒子与聚丙烯树脂制备而成，在电磁屏蔽材料、吸波材料、导电材料、防静电材料等具有广泛的应用，受到了学术界和工业界的广泛关注，然而炭黑通常需要大量填充才能实现电导率的提高，炭黑、碳纳米管、石墨烯颜色深不利于对颜色有要求的产品，金属纤维，价格昂贵，表面活性低，与聚丙烯相容性差，难以实现均匀的分散，因此这些因素极大地限制着导电聚丙烯材料的开发与应用。空心玻璃微珠是一种质轻、中空经特殊工艺制成的内部包裹一定气体(N2、CO2)的空心微球，密度仅为0.6-0.8g/cm3，具有优异的耐热性、耐腐蚀、良好的自润滑分散性和化学性能稳定等特性，本身不导电，但对其进行表面金属化处理后作为导电填料添加到基体中不仅能制提高树脂的导电性，还能降低材料的密度，提高复合材料强度、绝缘性、隔热、隔音及尺寸稳定性等性能。但空心玻璃微珠外壳壁薄，在螺杆加工过程中受强剪切易挤破，难以发挥空心玻璃微珠降低密度的效果，同时金属化的玻璃微珠表面光滑，与聚丙烯相容性差，因此熔融挤出过程最大的挑战是如何保持玻璃微珠的形貌的并实现均匀地分散在聚丙烯树脂中。
技术实现思路
为应对现有技术的不足，提供一种低密度镀镍空心玻璃微珠/聚丙烯导电复合材料及其制备方法。其技术方案如下：一种低密度镀镍空心玻璃微珠/聚丙烯导电复合材料，由聚丙烯组合物和镀镍空心玻璃微珠组合物组成；其中所述的聚丙烯组合物由以下组分按重量份组成：所述镀镍空心玻璃微珠组合物由10-25份镀镍空心玻璃微珠和1-5份硅烷偶联剂组成。进一步的，所述聚丙烯为均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯的至少一种。进一步的，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，其接枝率为1.5-2.0％。进一步的，所述镀镍空心玻璃微珠的平均粒径为14-44μm，其中镍的含量为20-33wt％。进一步的，所述偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、双-[3-(三甲氧基硅)-丙基]-乙二胺、季二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷的至少一种。进一步的，所述的润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸锌、乙撑双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯的至少一种。进一步的，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫代硫酸酯类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。进一步的，所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010；所述硫代硫酸酯类抗氧剂为抗氧剂DLTP；所述亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。进一步的，所述其他助剂为紫外光吸收剂、表面光亮剂、光稳定剂、抗静电剂或着色剂的至少一种。低密度镀镍空心玻璃微珠/聚丙烯导电复合材料的制备方法，包括以下步骤：1)聚丙烯组合物的制备：按比例称取聚丙烯68-87份；相容剂3-7份；抗氧剂0.2-0.4份；润滑剂0.5-1份；其他助剂0-2份加入高混机中高速混合均匀，制得聚丙烯组合物；其中混合温度设定为30-50℃，转速为400-600转/分钟；2)镀镍空心玻璃微珠组合物的制备：将镀镍空心玻璃微珠10-25份；偶联剂1-5份加入高混机中低速混合均匀，制得镀镍空心玻璃微珠组合物；其中混合温度设定为40-60℃，转速为100-300转/分钟；3)低密度镀镍空心玻璃微珠/聚丙烯导电复合材料的制备：将聚丙烯组合物投入同向双螺杆挤出机的主喂料中；同时将步骤2)制得的镀镍空心玻璃微珠组合物加入到侧喂料斗中，经过熔融挤出，造粒，制得低密度镀镍空心玻璃微珠/聚丙烯导电复合材料。进一步的，所述挤出机的挤出温度为180-200℃；螺杆转速为350-400r/min；真空度为-0.06～-0.08MPa。本专利技术的有益之处在于：(1)镀镍空心玻璃微珠其内部中空结构，密度小，比表面积大、质量轻，添加到聚合物树脂中，不仅能有效降低材料的密度，还能降低材料成本。金属化的玻璃微珠具有一定的导电和导磁性能，可用作复合导电填料，有效提高聚合物材料的导电性。(2)本专利技术采用偶联剂对镀镍空心玻璃微珠进行表面处理，增强与聚丙烯的相容性，促进镀镍空心玻璃微珠在树脂中均匀分散，增加与聚丙烯材料的附着力。(3)本专利技术在螺杆输送段设置了大导程输送块，其输送能力强，物料经高效输送至压缩段，进一步被逐渐压实，以促进物料在下游的熔融塑化，分散均匀；熔融塑化段组合设计既能保证混合物料充分熔融，又能避免过热导致物料分解；镀镍空心玻璃微珠在第五区侧喂加入，设置于螺杆中游段，极大弱化了螺杆剪切作用，避免剪切应力过大将空心玻璃微珠剪碎和挤破；下游均化段组合设计则能使物料更好的分散分布均匀，提高树脂与空心玻璃微珠的相容性，使玻璃微珠更加均匀的分布于树脂基体中；以上措施能很好的保持玻璃微珠的形貌，发挥空心玻璃微珠降低了材料的密度优势，微珠之间相互接触而形成链状导电通道，从而形成三维导电通路，能有效提高聚丙烯的电阻率。此外采用独立真空泵抽真空，更高效率的抽走了混合物加工过程中分解产生的低分子物质、挥发的气体和水蒸气等，提高材料的致密性。具体实施方式为更好理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术作进一步描述，以下实施例仅是对本专利技术进行说明而非对其加以限定。实施例11)聚丙烯组合物的制备：按比例称取均聚聚丙烯57份、嵌段共聚聚丙烯30份、聚丙烯接枝马来酸酐3份、抗氧剂10100.2份、抗氧剂1680.2份；硬脂酸钙0.5份加入高混机中高速混合均匀，制得聚丙烯组合物；其中混合温度设定为30-50℃，转速为400-600转/分钟；2)镀镍空心玻璃微珠组合物的制备：将镀镍空心玻璃微珠10份；3-氨丙基三乙氧基硅烷1份加入高混机中低速混合均匀，制得镀镍空心玻璃微珠组合物；其中混合温度设定为40-60℃，转速为100-300转/分钟；3)低密度镀镍空心玻璃微珠/聚丙烯导电复合材料的制备：将聚丙烯组合物投入同向双螺杆挤出机的主喂料中；同时将步骤2)制得的镀镍空心玻璃微珠组合物加入到侧喂料斗中，经过熔融挤出，造粒，制得低密度镀镍空心玻璃微珠/聚丙烯导电复合材料；所述的挤出机的挤出温度为180-200℃，螺杆转速长径比为36，螺杆的转速为500转/分钟，在双螺杆挤出过程时，双螺杆熔融塑化段组合包含以下顺序型组合45/5/32、32/32、45/5/32、45/5/32、32/32、45/5/32、60/4/22、32/16L，双螺杆均化段组合包含以下顺序型组合45/5/32、32/32、32/32、45/5/32、32/32、32/32、45/5/32、60/4/22、32/16L，双螺杆挤出机第五区连接双阶侧喂料机，在真空排气口连接独立真空泵，真空度不低于0.08MPa。实施例21)聚丙烯组合物的制备：按比例称取均聚聚丙烯45份、无规共聚聚丙烯35本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低密度镀镍空心玻璃微珠/聚丙烯导电复合材料，其特征在于：由聚丙烯组合物和镀镍空心玻璃微珠组合物组成；其中所述的聚丙烯组合物由以下组分按重量份组成：聚丙烯         68‑87份；相容剂         3‑7份；抗氧剂         0.2‑0.4份；润滑剂         0.5‑1份；其他助剂       0‑2份；所述镀镍空心玻璃微珠组合物由10‑25份镀镍空心玻璃微珠和1‑5份硅烷偶联剂组成。

【技术特征摘要】
1.一种低密度镀镍空心玻璃微珠/聚丙烯导电复合材料，其特征在于：由聚丙烯组合物和镀镍空心玻璃微珠组合物组成；其中所述的聚丙烯组合物由以下组分按重量份组成：聚丙烯68-87份；相容剂3-7份；抗氧剂0.2-0.4份；润滑剂0.5-1份；其他助剂0-2份；所述镀镍空心玻璃微珠组合物由10-25份镀镍空心玻璃微珠和1-5份硅烷偶联剂组成。2.根据权利要求1所述的低密度镀镍空心玻璃微珠/聚丙烯导电复合材料，其特征在于：所述聚丙烯为均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯的至少一种。3.根据权利要求1所述的低密度镀镍空心玻璃微珠/聚丙烯导电复合材料，其特征在于：所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，其接枝率为1.5-2.0%。4.根据权利要求1所述的低密度镀镍空心玻璃微珠/聚丙烯导电复合材料，其特征在于：所述镀镍空心玻璃微珠的平均粒径为14-44μm，其中镍的含量为20-33wt%。5.根据权利要求1所述的低密度镀镍空心玻璃微珠/聚丙烯导电复合材料，其特征在于：所述硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、双-[3-(三甲氧基硅)-丙基]-乙二胺、季二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷的至少一种。6.根据权利要求1所述的低密度镀镍空心玻璃微珠/聚丙烯导电复合材料，其特征在于：所述的润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸锌、乙撑双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯的至少一种。7.根据权利要求1所述的低密度镀镍空心玻璃微珠/聚丙烯导电复...

【专利技术属性】
技术研发人员：石阳阳，方超，李飞，任大伟，周海，闫溥，高勇，李荣群，
申请(专利权)人：重庆会通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50