一种导静电的玄武岩纤维-聚碳酸酯树脂复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种导静电的玄武岩纤维

【技术实现步骤摘要】
一种导静电的玄武岩纤维
‑
聚碳酸酯树脂复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及材料
，尤其是涉及一种导静电的玄武岩纤维
‑
聚碳酸酯树脂复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]玄武岩纤维(Basalt fiber，简称BF)是玄武岩石料在1450℃～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维，由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成。它具有良好的抗化学腐蚀性、阻燃性、较高的力学强度、抗氧化能力、抗辐射能力，其复合材料可以很好地满足国防建设、交通运输、建筑、环保、电子、航空航天等领域结构材料的需求。作为一种绿色工业材料，它可以在自然条件下降解，避免了传统材料在二次加工中消耗更多的能源和环境污染等缺点，已被我国列为重点发展的四大高性能纤维之一。
[0003]目前玄武岩纤维材料的改性主要集中于增强、阻燃、防腐等方面，较少有论文和专利针对其导静电性能进行专门的研究。高绝缘性限制了玄武岩纤维材料在导电领域的应用，开发导静电玄武岩纤维，可以一定程度上拓宽玄武岩纤维的应用范围。
[0004]在工业生产中，静电可造成电磁干扰，引起电子设备的故障或误动作，在易燃易爆品或粉尘生产、存储场所，静电极易引起爆炸和火灾。由于粉尘爆炸的破坏性强，对生产和生命安全影响极大，要完全消除静电几乎不可能，但可以采取一些措施控制静电使其难以引发粉尘爆炸。例如：在工厂的门窗，货架，存储器具中加入导静电材料，材料之间相互接触和链接，形成一条条导电的通路或网络，最终实现防静电的效果。
[0005]玄武岩纤维具有高绝缘性，与树脂基体形成的复合材料需要引入导电介质才能具备导电性，主要的导电介质分为三大类：金属系、金属氧化物系、碳系。
[0006]金粉末和银粉末导电性好，且导电稳定性高，但是该两种粉末导电填料成本高，只能应用到部分高精端行业，不能普及使用，银粉末易被氧化，表面的氧化物会增加导电颗粒的表面电阻，使导电性下降，其次金属颗粒与聚合物基体之间的相容性差，容易出现沉淀和结块。
[0007]金属氧化物如SnO2、ZnO本身的导电性比较差，使用过程中添加量过少会导致导电介质无法形成有效或连续的导电通路，降低复合涂层的导电性；添加量过多不但增加成本，还会影响复合涂层的强度。
[0008]碳系导电介质包括炭黑、石墨、碳纳米管等。炭黑被广泛应用于橡胶补强剂和防静电材料，但是它的导电性相对较差，制备的复合材料的电阻率难以控制，其次炭黑易凝聚，难以分散，需要添加大量分散剂才能使其均匀分散在树脂基体中；石墨烯导电性非常高，但是因为片层结构使层间夹杂不导电的树脂，难以形成导电网络，并且制备的导静电复合材料因相容性差而导电性不均匀。碳纳米管独特的中空管状结构使其在聚合物中更易形成空间网络结构，碳原子的P电子能形成大范围的离域Π键，具有较高的共轭效应，赋予它优良
的导电性能。碳纳米管的长径比大，比表面能高、表面活性较低，以及粒子之间较强的范德华引力，使得其在聚合物基体中容易产生团聚，很难得到有效的分散，导电粒子分散不均或产生团聚会影响导电网络的形成，使材料导静电性能下降。
[0009]因此，开发一种新的改性的导电性能好的复合材料是非常必要的。

技术实现思路

[0010]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种导静电的玄武岩纤维
‑
聚碳酸酯树脂复合材料，本专利技术提供的复合材料导电性能好，同时机械性能好。
[0011]本专利技术提供了一种导静电的玄武岩纤维
‑
聚碳酸酯树脂复合材料,包括如下重量份的原料：
[0012][0013]优选的，所述聚碳酸酯树脂为芳香族聚碳酸酯树脂；所述聚碳酸酯树脂分子量范围为20000～30000。
[0014]优选的，所述玄武岩纤维为短切纱纤维；所述玄武岩纤维的规格是直径10μm，长度3mm。
[0015]优选的，所述导电介质为羧化碳纳米管和银纳米线；所述羧化碳纳米管和银纳米线的质量比为1
‑
2：5
‑
12
[0016]优选的，所述硅烷偶联剂为KH
‑
550、KH
‑
580或KH
‑
792；
[0017]所述润滑剂选自双季戊四醇硬脂酸酯和氧化聚乙烯蜡中的一种或几种；
[0018]所述增韧剂选自丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯三元共聚物、甲基丙烯酸甲酯
‑
丁二烯
‑
苯乙烯三元共聚物、聚丙烯酸酯、乙烯
‑
丙烯酸酯
‑
丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物；
[0019]所述抗氧剂选自双(2,4
‑
二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯、季戊四醇类十二硫代和四[β
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；
[0020]所述分散剂选自乙撑双硬脂酸酰胺和硬脂酸甘油酯中的一种或几种；
[0021]所述脱水剂为二环己基碳二亚胺。
[0022]优选的，所述导静电的玄武岩纤维
‑
聚碳酸酯树脂复合材料,包括如下重量份的原料：
[0023][0024]本专利技术提供了一种上述技术方案任一项所述的导静电的玄武岩纤维
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聚碳酸酯树脂复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0025]A)将硅烷偶联剂、脱水剂和羧化碳纳米管，酰化反应，得到改性的KH550
‑
CNTs；
[0026]B)将改性的KH550
‑
CNTs和玄武岩纤维粉混合，分散，得到KH550
‑
CNTs接枝玄武岩纤维；
[0027]C)将聚碳酸酯树脂、导电介质、增韧剂、分散剂、抗氧化剂、润滑剂和KH550
‑
CNTs接枝玄武岩纤维混合，挤出，水冷、干燥，即得。
[0028]优选的，步骤A)所述酰化反应的温度为35～40℃；时间是2～3h；反应在惰性气体条件下进行；反应后还包括洗涤、过滤、干燥；所述干燥为75～80℃下干燥20～24h。
[0029]优选的，步骤B)所述改性的KH550
‑
CNTs的质量浓度为0.05％；所述玄武岩纤维粉为玄武岩纤维破碎成粉，所述玄武岩纤维粉的规格为直径10μm，长度0.3mm。优选的，步骤C)所述挤出的参数具体为：
[0030]挤出机加热段温度270～280℃，机头温度280℃，挤出机的螺杆转速为950r/min。
[0031]与现有技术相比，本专利技术提供了一种导静电的玄武岩纤维
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聚碳酸酯树脂复合材料,包括如下重量份的原料：聚碳酸酯树脂800～900份；玄武岩纤维60～100份；导电介质50～100份；硅烷偶联剂1～2份；润滑剂5～10份；增韧剂35～50份；抗氧剂2～4份；分散本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导静电的玄武岩纤维
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聚碳酸酯树脂复合材料,其特征在于，包括如下重量份的原料：2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述聚碳酸酯树脂为芳香族聚碳酸酯树脂；所述聚碳酸酯树脂分子量范围为20000～30000。3.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述玄武岩纤维为短切纱纤维；所述玄武岩纤维的规格是直径10μm，长度3mm。4.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述导电介质为羧化碳纳米管和银纳米线；所述羧化碳纳米管和银纳米线的质量比为1
‑
2：5
‑
12。5.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH
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550、KH
‑
580或KH
‑
792；所述润滑剂选自双季戊四醇硬脂酸酯和氧化聚乙烯蜡中的一种或几种；所述增韧剂选自丙烯腈
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丁二烯
‑
苯乙烯三元共聚物、甲基丙烯酸甲酯
‑
丁二烯
‑
苯乙烯三元共聚物、聚丙烯酸酯、乙烯
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丙烯酸酯
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丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物；所述抗氧剂选自双(2,4
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二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯、季戊四醇类十二硫代和四[β
‑
(3,5
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二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；所述分散剂选自乙撑双硬脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖建和，刘思琪，陈政燊，潘宜清，雷龙林，李继鹏，于人同，
申请(专利权)人：四川谦宜复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：