石墨烯增强导电PC/ABS合金及其制备方法技术

本发明专利技术涉及石墨烯的技术领域，尤其涉及一种石墨烯增强导电PC/ABS合金及其制备方法。石墨烯增强导电PC/ABS合金包括PC树脂、ABS树脂、石墨烯、石墨烯表面处理剂、相容剂、增韧剂和加工助剂的组分，采用“石墨烯表面改性”和“分步熔融共混”相结合的技术路线，实现了石墨烯在PC/ABS合金基体中充分剥离、均匀分散和网络构建，使合金的力学性能、导电性能和加工性能有了显著提升，技术方法具有很强的适应性，可以广泛应用于其它体系的纳米复合材料加工，对推动高性能、多功能合金的规模化生产与应用将产生积极作用。

【技术实现步骤摘要】
石墨烯增强导电PC/ABS合金及其制备方法
本专利技术涉及一种，尤其涉及一种石墨烯增强导电PC/ABS合金及其制备方法。
技术介绍
随着电子信息技术发展，电子产品逐渐向轻质小巧的方向发展，电子元器件对精密程度的控制越来越严格，这样就对电子元器件表面贴装技术（SMT）要求越来越高。电子元器件薄型载带是伴随着SMT产生和发展起来的。由于人们对于手机、电脑等电子产品的小体积、多功能要求，促成了表面贴装元器件向着高集成、小型化方向发展。表面贴装元器件在生产、运输、封装等环节中都需要载带系统。电子载带一方面可以对电子元器件起到保护作用，另一方面可以对电子元器件进行有序排列便于其在表面贴装机上进行高速自动化封装。精密电子载带对提高电子元器件封装效率、元器件抗静电、抗电磁波干扰以及保证元器件不被外应力破坏有着至关重要的作用，因此，对于具有导电功能的聚合物的合金需求愈来愈迫切。聚碳酸酯（PC）透明度好，耐热性高，光学稳定好，尺寸稳定性好，是韧性最好的工程塑料，但是它对缺口敏感，产品内应力大，熔融粘度高，流动性差，复杂制品成型困难。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）树脂是一种具有优良的耐冲击性能和良好的成型加工性能的通用热塑性树脂，易于机械加工，尺寸稳定性好，但其耐热性和耐候性差。利用PC与ABS的部分相容性，可以制备双连续结构的塑料合金。PC/ABS共混物是一种综合性能优良的合金，与单一的PC树脂相比，在保留了PC树脂优点的同时，流动性更高、成本更低、尺寸稳定性更好、密度更低，但其有着很高的电绝缘性，限制了它在电子行业内的应用。传统的导电改性塑料一般为添加金属系或碳系填充物，从而制备出导电塑料制品。碳系填充物主要是导电炭黑、石墨和碳纤维，制成品的体积电阻率为102-109Ω•cm。其中导电炭黑是主流，一方面导电炭黑价格较为低廉；其次，导电炭黑能够根据不同的导电需求有较大的选择余地，制成品的电阻值可在102-109Ω•cm的宽广区间内变化；另外，它的导电性能持久。因此，导电炭黑是理想的导电材料。金属系导电母粒的导电原理大致有两种，一是在塑料表面形成导电层，二是将导电性填料混入到塑料中制成导电塑料。不同的导电方法各有其优缺点和适用范围，以往应用较多的是锌喷镀和导电涂料法。但是，使用碳系或金属系材料作为填充物时所需的用量一般都较高，这不仅使聚合物材料本身固有的特性收到较大影响，而且使得合金的力学性能和加工性能变差。而精密电子载带对材料的强度、韧性等力学性能都有着苛刻的要求，因此，传统的碳系或金属系导电填料难以满足电子元器件精密程度的要求，市场亟待一款具有优异导电性能的填料出现。近年来，石墨烯作为新型的高导电纳米填料受到广泛关注，因其极高的导电能力、优异的力学强度和极高的表面活性，在导电功能合金领域展现出了良好的应用前景。石墨烯是一种新型的二维纳米碳材料，由一个原子层厚的单层石墨片构成，具有非常高的电导率（6000S/cm），利用石墨烯代替传统导电炭黑，可以在较低碳含量添加的同时赋予聚合物基体相同甚至更好的导电性能。但是，石墨烯的表面能较高，纳米片之间的相互作用力较大，团聚较为严重，难以在PC/ABS合金基体中获得有效的剥离和均匀的分散。现存技术的缺点：PC与ABS的合金属于半相溶体系，因为PC与ABS中的SAN（苯乙烯-丙烯腈共聚物）的溶解度参数比较接近，而与ABS中的PB（聚丁二烯）难以相溶，这一点从溶解度参数的差值可以看出：PC/SAN为Δδ=0.20（cal·cm-3）1/2，PC/PB为Δδ=1.85（cal·cm-3）1/2。因此造成了PC与ABS的简单共混物存在着相容性较差的缺点，影响合金的综合力学性能。传统金属系或碳系导电填料密度高、表面活性低，需要添加足够高的质量份数才能得到较明显的导电性能提升，往往造成生产成本的增加和PC/ABS合金力学性能的下降。如在专利号CN102337015B中添加了20%的导电炭黑，表面电阻率104Ω•cm，但是PC/ABS合金的拉伸强度、抗冲击强度等机械性能明显下降。尽管石墨烯具备优异的导电性能，但由于纳米结构的表面能极大，由于其片层之间的强共轭效应，极易堆积团聚，从而难以形成稳定有效的导电网络。石墨烯纳米片强度高，对PC/ABS合金的强度和刚度改善明显，但会损害PC/ABS合金的韧性和延展性，无法满足薄型电子载带对材料力学性能的需求。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述缺陷，提供一种石墨烯增强导电PC/ABS合金及其制备方法，采用“石墨烯表面改性”和“分步熔融共混”相结合的技术路线，可以有效剥离、均匀分散石墨烯纳米片，在PC/ABS合金基体中形成有效的导电网络，显著改善PC/ABS合金的导电性能；采用石墨烯表面处理技术，提高石墨烯与聚合物的相容性，实现石墨烯与聚合物基体的化学交联或物理缠结，提高界面结合力，以改善合金的韧性和延展性，保证了合金的性能平衡；采用分步熔融共混的技术路线，加工工艺清洁简便，易实现规模化生产，解决传统制备工艺复杂的缺点。为了克服
技术介绍
中存在的缺陷，目的在于解决现有导电PC/ABS合金技术上存在的上述不足，提供一种用于精密电子元器件封装用电子载带。本专利技术通过“石墨烯表面改性”和“分步熔融共混”相结合的技术路线，增强石墨烯与树脂基体之间的界面相互作用，使石墨烯在树脂基体中得以均匀分散，充分发挥石墨烯的导电性能和力学性能，实现PC/ABS合金导电性能和综合力学性能的大幅提升。该生产制备工艺清洁高效，便宜实施，具有广阔的应用前景。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：其特征在于：包括以下组分：PC树脂55-80份ABS树脂12-30份石墨烯1-5份石墨烯表面处理剂0.0015-0.4份相容剂2-5份增韧剂4-6份加工助剂0.2-0.4份。根据本专利技术的另一个实施例，进一步包括所述PC树脂为分子量为10000-30000的双酚A型聚碳酸酯。根据本专利技术的另一个实施例，进一步包括所述ABS树脂为乳液聚合或者本体聚合，其重量配比为苯乙烯含量30-70%，丙烯腈含量15-35%，丁二烯含量10-55%。根据本专利技术的另一个实施例，进一步包括所述石墨烯的最大径向尺寸为0.5-40μm，厚度为1-20nm。根据本专利技术的另一个实施例，进一步包括所述石墨烯表面处理剂为硅烷偶联剂，石墨烯表面处理剂与石墨烯的质量比为2-10:100。根据本专利技术的另一个实施例，进一步包括所述石墨烯表面处理剂为十八烷基胺、异氰酸酯或钛酸酯偶联剂，石墨烯表面处理剂与石墨烯的质量比为0.3-1.5:100。根据本专利技术的另一个实施例，进一步包括所述相容剂为SAG、SMA、ACR、SBS-g-MAH、PS-g-MAH、POE-g-MAH、ABS-g-MAH中的至少一种或两种及两种以上。SAG为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元无规共聚物，SMA为苯乙烯-马来酸酐共聚物，ACR为丙烯酸酯共聚物，SBS-g-MAH为马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯共聚物，PS本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯增强导电PC/ABS合金，其特征在于：包括以下组分：/nPC树脂 55-80份/nABS树脂 12-30份/n石墨烯 1-5份/n石墨烯表面处理剂 0.0015-0.4份/n相容剂 2-5份/n增韧剂 4-6份/n加工助剂 0.2-0.4份。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯增强导电PC/ABS合金，其特征在于：包括以下组分：
PC树脂55-80份
ABS树脂12-30份
石墨烯1-5份
石墨烯表面处理剂0.0015-0.4份
相容剂2-5份
增韧剂4-6份
加工助剂0.2-0.4份。


2.如权利要求1所述的石墨烯增强导电PC/ABS合金，其特征在于：所述PC树脂为分子量为10000-30000的双酚A型聚碳酸酯。


3.如权利要求1所述的石墨烯增强导电PC/ABS合金，其特征在于：所述ABS树脂为乳液聚合或者本体聚合，其重量配比为苯乙烯含量30-70%，丙烯腈含量15-35%，丁二烯含量10-55%。


4.如权利要求1所述的石墨烯增强导电PC/ABS合金，其特征在于：所述石墨烯的最大径向尺寸为0.5-40μm，厚度为1-20nm。


5.如权利要求1所述的石墨烯增强导电PC/ABS合金，其特征在于：所述石墨烯表面处理剂为硅烷偶联剂，石墨烯表面处理剂与石墨烯的质量比为2-10:100。


6.如权利要求1所述的石墨烯增强导电PC/ABS合金，其特征在于：所述石墨烯表面处理剂为十八烷基胺、异氰酸酯或钛酸酯偶联剂，石墨烯表面处理剂与石墨烯的质量比为0.3-1.5:100。


7.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：时培文，郭晓然，张新和，武小江，樊振兴，张志博，刘婷婷，徐玮彤，徐欢，李金来，
申请(专利权)人：江苏新奥碳纳米材料应用技术研究院有限公司，江苏江南烯元石墨烯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32