一种导电聚乙烯专用料的制备方法技术

本发明专利技术公开一种导电聚乙烯专用料的制备方法，属于高分子组合物领域，所述制备方法包括制备磁化石墨粉、制备磁化石墨粉聚乙烯混合母粒、制备导电专用料。本发明专利技术制备的导电聚乙烯专用料在多次升温降温后，仍然可以保持高PTC强度，初始PTC强度为8.47

【技术实现步骤摘要】
一种导电聚乙烯专用料的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种导电聚乙烯专用料的制备方法，属于高分子组合物领域。

技术介绍

[0002]复合型导电高分子材料是高分子材料与导电物质通过分散复合、层压复合等方式构成的一种功能高分子材料，其中分散型导电高分子材料通常是填充导电离子或导电纤维，如炭黑、碳纤维、金属粉、金属纤维、金属化玻璃纤维等，具有质轻、耐用、易于加工、导电性稳定等优点，近年来，市场需求不断增加，由于复合型导电材料加工容易，其在电线电缆屏蔽层、自控温伴热电缆等方面得到了实际应用。
[0003]向高分子材料中添加不同的导电物质可以使复合型导电高分子材料获得不同的特性，来满足不同环境下的使用，PTC材料是一种应用前景十分广泛的复合型导电高分子材料，其最大的特点是材料的电阻随着温度的升高而增加，温度升高至高分子材料的熔点附近时，材料的电阻率可以升高至原本的几个甚至十几个数量级，被称为PTC (Positive Temperature Coefficient) 效应或PTC现象，即正温度系数效应，这种现象可以确保材料在瞬间完成导电态至绝缘态的转变，可以作为工业设备材料，进而可以保护生产安全。
[0004]现有技术通常是通过向聚乙烯中添加乙炔炭黑来制备PTC导电复合材料，相比于特导电炭黑、油炉法炭黑具有更优良的特性，PTC强度更高，而特导电炭黑、油炉法炭黑导电复合材料在温度达到聚合物熔点，产生PTC现象后，随着温度的继续增加，会使断开的导电通路重新产生团聚，导致电阻率下降，呈现NTC（Negative Temperature Coefficient）效应或NTC现象，即负温度系数效应，如果作为工业设备的材料，这是不被期望发生的，所以乙炔炭黑是目前最理想的应用于PTC材料的导电物质。
[0005]但是乙炔炭黑以及其他炭黑不能给聚乙烯材料带来耐腐蚀性，生产的PTC材料不耐腐蚀，不能应用于某些化工生产中的易腐蚀环境，而另一种导电材料石墨与聚乙烯制备的PTC材料具有更高的耐腐蚀性，可以在易腐蚀环境中应用，石墨分散于聚乙烯中可以形成导电通道，但是其导电性能较炭黑低，制成的PTC材料的PTC强度较低，所以需要增加其在PTC材料中的占比，来提高其导电性能，但是添加量的增加，大量的石墨容易与聚合物结合的界面产生应力集中，从而降低材料的强度。
[0006]CN103594214A公开了一种常温热控用PTC材料，采用石墨粉与低密度聚乙烯复合生产，可以使生产的材料有较高的PTC强度，同时具有较低的NTC效应，但是石墨粉的添加量较高，最低添加量为33.3wt%，而最高可达45wt%，较高的石墨粉添加量保证了材料的导电性能，但是同时造成了材料的拉伸强度和弯曲模量的下降。
[0007]综上所述，现有技术中，使用石墨和聚乙烯制备的PTC材料，可以获得较好的耐腐蚀性，同时为了保证材料的弯曲模量，需要减少石墨粉的添加量，但是会导致材料在多次升温降温后，PTC强度发生下降。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，通过制备磁化石墨粉，进而与聚乙烯混合制备磁化石墨粉聚乙烯混合母粒，最终制备导电专用料，使导电聚乙烯在多次升温降温后，PTC强度不发生下降。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术采取以下技术方案：一种导电聚乙烯专用料的制备方法，所述制备方法包括制备磁化石墨粉、制备磁化石墨粉聚乙烯混合母粒、制备导电专用料。
[0010]以下是对上述技术方案的进一步改进：所述制备磁化石墨粉的步骤包括表面活性剂处理、磁化；所述表面活性剂处理的方法为，将氧化石墨粉与二乙烯三胺混合，加入十二烷基醇酰胺磷酸酯，控制温度为40
‑
50℃，控制搅拌速度为550
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850r/min，进行搅拌，搅拌时间为300
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390min，搅拌后经抽滤、醇洗、干燥得到表面活性剂处理石墨粉；所述氧化石墨粉、二乙烯三胺、十二烷基醇酰胺磷酸酯的质量比为4.5
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5.5:13
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17:6
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8；所述氧化石墨粉的氧含量为12.5
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14.5wt%；所述磁化的方法为，将聚乙烯醇与去离子水混合，搅拌使其完全溶解，得到聚乙烯醇溶液，向聚乙烯醇溶液中加入表面活性剂处理石墨粉，控制搅拌速度为700
‑
900r/min，使表面活性剂处理石墨粉分散均匀，搅拌后调节温度为85
‑
95℃，然后加入氯化铁溶液，调节pH为9.1
‑
9.5，控制搅拌速度为450
‑
650r/min，进行二次搅拌，搅拌时间为130
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180min，再经抽滤、水洗、干燥得到磁化石墨粉；所述聚乙烯醇与去离子水的质量比为1:25
‑
35；所述表面活性剂处理石墨粉、氯化铁溶液、聚乙烯醇溶液的质量比为0.8
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1.2:11
‑
15:20
‑
30；所述氯化铁溶液的浓度为0.4
‑
0.6mol/L。
[0011]所述制备磁化石墨粉聚乙烯混合母粒的步骤包括母粒溶胀、与磁化石墨粉分散液混合、真空干燥退溶胀；所述母粒溶胀的方法为，将中密度聚乙烯母粒与四氢萘混合，控制温度为70
‑
80℃，控制搅拌速度为40
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60r/min，进行搅拌，搅拌时间为120
‑
150min，搅拌后静置240
‑
260min，然后过滤至无液体滴落，得到溶胀聚乙烯母粒；所述中密度聚乙烯母粒与四氢萘的质量比为1:4.5
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5.5；所述中密度聚乙烯母粒的粒径为0.4
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0.6mm；所述中密度聚乙烯母粒的分子量为192000
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235000；所述与磁化石墨粉分散液混合的方法为，将磁化石墨粉与无水乙醇混合搅拌，使磁化石墨粉均匀分散，然后加入溶胀聚乙烯母粒，保持温度不变，控制搅拌速度为600
‑
800r/min，进行搅拌，搅拌时间为70
‑
100min，搅拌后以90
‑
97℃保温，得到混合浆液；所述磁化石墨粉、无水乙醇、溶胀聚乙烯母粒的质量比为4.5
‑
5.5:20
‑
30:10
‑
14；所述真空干燥退溶胀的方法为，将混合浆液保持90
‑
97℃，进行抽滤，然后控制真空度为20
‑
30Pa，控制干燥温度为105
‑
125℃，进行干燥，干燥时间为300
‑
350min，干燥后得到磁化石墨粉聚乙烯混合母粒。
[0012]所述制备导电专用料的方法为，将磁化石墨粉聚乙烯混合母粒、低密度聚乙烯、石蜡、双(3，5
‑
三级丁基
‑4‑
羟基苯基)硫醚、双十八碳醇酯、月桂醇硫酸钠混合均匀得到混合料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导电聚乙烯专用料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括制备磁化石墨粉、制备磁化石墨粉聚乙烯混合母粒、制备导电专用料；所述制备磁化石墨粉的步骤包括表面活性剂处理、磁化；所述表面活性剂处理的方法为，将氧化石墨粉与二乙烯三胺混合，加入十二烷基醇酰胺磷酸酯，进行搅拌，搅拌后经抽滤、醇洗、干燥得到表面活性剂处理石墨粉；所述氧化石墨粉、二乙烯三胺、十二烷基醇酰胺磷酸酯的质量比为4.5
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5.5:13
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17:6
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8；所述磁化的方法为，将聚乙烯醇与去离子水混合，搅拌使其完全溶解，得到聚乙烯醇溶液，向聚乙烯醇溶液中加入表面活性剂处理石墨粉，搅拌使表面活性剂处理石墨粉分散均匀，搅拌后调节温度为85
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95℃，然后加入氯化铁溶液，调节pH为9.1
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9.5，进行二次搅拌，经抽滤、水洗、干燥得到磁化石墨粉；所述聚乙烯醇与去离子水的质量比为1:25
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35；所述表面活性剂处理石墨粉、氯化铁溶液、聚乙烯醇溶液的质量比为0.8
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1.2:11
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15:20
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30；所述氯化铁溶液的浓度为0.4
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0.6mol/L；所述制备磁化石墨粉聚乙烯混合母粒的步骤包括母粒溶胀、与磁化石墨粉分散液混合、真空干燥退溶胀；所述母粒溶胀的方法为，将中密度聚乙烯母粒与四氢萘混合，进行搅拌，搅拌后静置240
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260min，然后过滤至无液体滴落，得到溶胀聚乙烯母粒；所述中密度聚乙烯母粒与四氢萘的质量比为1:4.5
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5.5；所述与磁化石墨粉分散液混合的方法为，将磁化石墨粉与无水乙醇混合搅拌，使磁化石墨粉均匀分散，然后加入溶胀聚乙烯母粒，保持温度不变，进行搅拌，搅拌后以90
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97℃保温，得到混合浆液；所述磁化石墨粉、无水乙醇、溶胀聚乙烯母粒的质量比为4.5
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5.5:20
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30:10
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14；所述真空干燥退溶胀的方法为，将混合浆液保持90
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97℃，进行抽滤，然后控制真空度为20
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30Pa，控制干燥温度为105
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125℃，进行干燥，干燥时间为300
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350min，干燥后得到磁化石墨粉聚乙烯混合母粒；所述制备导电专用料的方法为，将磁化石墨粉聚乙烯混合母粒、低密度聚乙烯、石蜡、双(3，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学清，王河清，李素英，杨艳生，
申请(专利权)人：山东寿光鲁清石化有限公司，
类型：发明
国别省市：