抗静电导热材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种抗静电导热材料及其制备方法和应用，主要解决现有技术中存在的抗静电添加剂分散性不良、与基体材料相容性差的问题。本发明专利技术通过采用一种抗静电导热材料，以重量份数计，包括以下组分：热塑性树脂50～99份；表面改性石墨烯微片1～20份；增韧剂0.5～10份；助剂0.1～20份；其中，所述表面改性石墨烯微片的表面接枝有聚乙二醇的技术方案，较好地解决上述问题，可用于电子电气、医疗卫生、汽车工业、加热取暖、光学显示、航空航天等领域。

【技术实现步骤摘要】
抗静电导热材料及其制备方法和应用
本专利技术属于高分子复合材料领域，涉及一种抗静电导热材料及其制备方法和应用。所述该材料适用于电子电气、医疗卫生、汽车工业、加热取暖、光学显示、航空航天等领域。
技术介绍
电子电器行业蓬勃发展，高分子材料得以广泛应用。然而高分子材料表面电阻高，由于摩擦、灰尘积聚、表面电荷累积等而产生静电，引发静电放电，产生电火花，带来安全隐患。每年全世界因静电放电造成的破坏举不胜举。高分子材料抗静电的目的就是将材料表面产生的静电荷通过某种方式耗散掉。欲加速静电泄漏的速度，就要减少材料的电阻率，减少材料之间的表面摩擦，从而减少绝缘体累积的电荷，起到抗静电的效果。同时，电子器件在使用过程中易放出热量，如不及时散发，势必损害其使用寿命。因此，开发具有静电缓释和散热功效且使用性能优良的抗静电导热高分子复合材料，具有重要意义。总的来说，高分子静电的防治方法：一种方法是对高分子材料的使用环境进行改善。主要可以从降低环境电阻率出发，环境中电阻率下降，电导率上升，材料表面的静电荷可以泄漏到空气当中。这样就加快了电荷的排泄速度，避免了静电荷的积聚，降低了电势的产生。另一种方法是对材料进行抗静电改性，包括本征聚合、表面包覆、化学改性、物理填充等方法，从而制得本征型与复合型抗静电材料。本征型抗静电材料有聚苯胺、聚乙炔、聚吡咯等，如江南大学专利CN103642383A公开了紫外光固化磺酸盐型聚氨酯丙烯酸酯噻吩类抗静电树脂。但此类材料的原料来源受限，难以大规模生产。采用化学改性手段对聚合物分子链进行化学接枝或修饰，也是制备抗静电材料的方法之一。日本索尼公司专利CN101649184A公开了一种将磺酸盐基团引入热塑性含芳香环聚合物(如聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸丁二酯等等)表面层的方法，从而降低聚合物的体积电阻率。日本理研科技公司专利CN107849340A报道了一种基于磺酸盐取代芳香族多元酸单体的、体积电阻率109～1010Ωcm的聚酯/聚醚酯抗静电组合物。南京工业大学采用原位聚合方法制备导电填料分散均匀的聚酰胺酸，再经热亚胺化得到聚酰亚胺抗静电薄膜(CN102120826A)。阿科玛公司开发了一种低表面永久型嵌段聚醚酰胺类抗静电剂牌号系列产品，表面电阻达到107～9Ω。复合型防静电材料适用于大多数绝缘性的高分子材料，常采用涂覆导电涂膜或者表面修饰抗静电剂，使得材料的表面能够导电达到快速泄漏电荷的目的。合肥吉科新材料公司专利CN104893172A公开了采用溶胶-凝胶法制备出表面包覆的聚磷酸铵/聚苯胺抗静电材料，提高疏水性、阻燃性和热分解性。再者是进行抗静电填料与基体材料的复合，工艺简单、操作简便、易放大生产，是制备抗静电复合材料的主要方法。如填充导电金属粉末、碳黑、碳纤维、石墨、碳纳米管、金属氧化物如氧化锌晶须、大分子等(如云南云天化CN104072937A、江西龙泰新材料CN107383727A等等)，这种方法改性后复合材料的抗静电性不容易失效，具有良好的稳定性。有学者使用聚乙二醇来吸引基体材料表面电荷，降低材料表面电阻，但随着使用时间延长，会发生迁移和抗静电失效。在抗静电与导热方面，惠州环美盛新材料CN105820557A报道了一种同时添加抗静电聚醚酰胺树脂、无机导热填料、阻燃剂和其他添加剂的抗静电阻燃导热尼龙材料的方法。但填充型复合材料往往因物理复合而导致相界面作用差，力学性能下降。另外，填料的表面能都很高，极易发生团聚或缠结，不利于形成导热通路，给实际应用造成一定的困难，因此开发一种具有一定尺寸、导电且与基体材料相容性良好的填料势在必行。石墨烯微片具有超大的形状比(直径/厚度比)、优良的导电、导热性质和润滑、耐腐蚀、耐高温特性。相对于石墨烯，石墨烯微片的制备简单，价格低，有非常现实的应用价值，可以满足大部分石墨烯工业的资源需求。通过对石墨烯微片进行表面处理，改善其在基体中的分散和界面结合，同时保留其特有的导热功能，从而得到石墨烯微片基抗静电导热复合材料，具有重要价值。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是现有技术中存在的抗静电添加剂分散性不良、与基体材料相容性差的问题，提供一种抗静电导热材料。该材料具有良好的抗静电和导热的特性，抗静电组分分散良好、与基体相容性好。本专利技术所要解决的技术问题之二是提供与解决技术问题之一相适应的抗静电导热材料的制备方法。该方法首先对石墨烯微片表面进行化学修饰改性，与热塑性树脂复合得到所述的抗静电导热材料。本专利技术所要解决的技术问题之三是提供与解决技术问题之一和二相适应的抗静电导热材料的应用。所述的抗静电导热材料适用于电子电气、医疗卫生、汽车工业、加热取暖、光学显示、航空航天等领域。为解决上述技术问题之一，本专利技术采用的技术方案如下：一种抗静电导热材料，以重量份数计，包括以下组分：(a)热塑性树脂50～99份；(b)表面改性石墨烯微片1～20份；(c)增韧剂0.5～10份；(d)助剂0.1～20份；其中，所述的表面改性石墨烯微片的表面接枝有聚乙二醇。上述技术方案中，所述的热塑性树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、高抗冲聚苯乙烯、丙烯腈/苯乙烯共聚物、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物、苯乙烯/马来酸酐共聚物、聚氯乙烯、聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酯、聚酯酰胺、聚醚酰胺、聚氨酯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚砜、聚酰亚胺、液晶聚合物中的至少一种。上述技术方案中，所述的表面改性石墨烯微片的制备方法，包括如下步骤：(1)将所述的石墨烯微片和浓酸，混合、分散，在50～100℃温度下反应1～24小时，过滤，用去离子水洗至中性，得到所述的表面官能化的石墨烯微片；其中，所述的石墨烯微片和所述的浓酸的质量体积比为1：50～500；所述的浓酸选自浓硝酸、浓硫酸中的至少一种；(2)将所述的表面官能化的石墨烯微片与浓硫酸、聚乙二醇混合，在温度60～90℃下反应1～10小时，用去离子水洗至中性，得到所述的表面改性石墨烯微片；其中，所述的表面官能化的石墨烯微片和所述的浓硫酸的质量体积比为1：0.1～10；所述的表面官能化的石墨烯微片和所述的聚乙二醇的质量体积比为1：10～100。上述技术方案中，所述的表面官能化的石墨烯微片为表面羟基官能化、羧基官能化的石墨烯微片。以氧含量表征石墨烯微片表面官能化度。所述的表面官能化石墨烯微片的氧含量为0.1～25％。所述的表面改性石墨烯微片为表面接枝聚乙二醇的石墨烯微片。所述的表面改性石墨烯微片的表面接枝聚乙二醇的含量为0.1～25％。上述技术方案中，所述的增韧剂选自天然橡胶、聚丁二烯、聚异戊二烯、丁苯橡胶、丁基橡胶、苯乙烯/丁二烯/苯乙烯共聚橡胶、甲基丙烯酸酯/丁二烯/苯乙烯核壳共聚物、高胶粉中的至少一种。上述技术方案中，所述的增韧剂选自天然橡胶、聚丁二烯、聚异戊二烯、聚异丁烯、丁二烯和/或异戊二烯与苯乙烯或苯乙烯衍生物及其他共聚单体的共聚物、氢化的共聚物和/或由酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸及其酯的接枝或共聚形成的共聚物的至少一种。所述的增韧剂还选自具有交联的弹本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗静电导热材料，以重量份数计，包括以下组分：/n(a)热塑性树脂50～99份；/n(b)表面改性石墨烯微片1～20份；/n(c)增韧剂0.5～10份；/n(d)助剂0.1～20份；/n其中，所述表面改性石墨烯微片的表面接枝有聚乙二醇。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗静电导热材料，以重量份数计，包括以下组分：
(a)热塑性树脂50～99份；
(b)表面改性石墨烯微片1～20份；
(c)增韧剂0.5～10份；
(d)助剂0.1～20份；
其中，所述表面改性石墨烯微片的表面接枝有聚乙二醇。


2.根据权利要求1所述抗静电导热材料，其特征在于所述热塑性树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、高抗冲聚苯乙烯、丙烯腈/苯乙烯共聚物、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物、苯乙烯/马来酸酐共聚物、聚氯乙烯、聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酯、聚酯酰胺、聚醚酰胺、聚氨酯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚砜、聚酰亚胺、液晶聚合物中的至少一种。


3.根据权利要求1所述抗静电导热材料，其特征在于所述表面改性石墨烯微片的制备方法，包括如下步骤：
(1)将石墨烯微片和浓酸，混合、分散，在50～100℃温度下反应1～24小时，过滤，用去离子水洗至中性，得到所述表面官能化的石墨烯微片；其中，所述石墨烯微片和所述浓酸的质量体积比为1：50～500；所述浓酸选自浓硝酸、浓硫酸中的至少一种；
(2)将所述表面官能化的石墨烯微片与浓硫酸、聚乙二醇混合，在温度60～90℃下反应1～10小时，用去离子水洗至中性，得到所述表面改性石墨烯微片；其中，所述表面官能化的石墨烯微片和所述浓硫酸的质量体积比为1：0.1～10；所述表面官能化的石墨烯微片和所述聚乙二醇的质量体积比为1：10～100。


4.根据权利要求1所述抗静电导热材料，其特征在于所述增韧剂选自天然橡胶、聚丁二烯、聚异戊二烯、丁苯橡胶、丁基橡胶、苯乙烯/丁二烯/苯乙烯共聚橡胶、甲基丙烯酸酯/丁二烯/苯乙烯核壳共聚物、高胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：于志省，白瑜，
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上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11