一种PPO基碳纳米管塑料母粒的制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域，具体涉一种PPO基碳纳米管塑料母粒的制备方法，该制备方法，包括：将碳纳米管进行表面活性处理，得到活性碳纳米管；将1/3重量的活性碳纳米管与PPO加入到高速混合机内，搅拌混合均匀，然后加入分散剂、助剂，继续搅拌，得到混合料；将混合料送入双螺杆挤出机的主喂料口，输送、熔融，同时在第一侧喂料口送入另一1/3重量的活性碳纳米管，在第二侧喂料口送入剩余1/3重量的活性碳纳米管，经挤出机的强化轴转动，熔融、混炼、挤出造粒，得到PPO基碳纳米管塑料母粒。本发明专利技术通过化学方法和物理方法相结合的方式，有效克服了碳纳米管与高分子材料混炼发生排斥，分散性差、出现团聚的问题。出现团聚的问题。出现团聚的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种PPO基碳纳米管塑料母粒的制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料
，具体涉一种PPO基碳纳米管塑料母粒的制备方法。

技术介绍

[0002]聚苯醚(PPO)中文名又叫聚苯醚
，
是世界五大通用工程塑料之一。它具有刚性大、耐热性高、难燃、强度较高、电性能优良等优点，同时还具有耐酸、耐碱、耐磨、无毒、耐污染等特性。PPO的介电常数和介电损耗在工程塑料中是最小的品种之一，几乎不受温度、湿度的影响，将其作为基础合成树脂加入到高分子材料中均有明显的优势，但是由于其抗静电性能相对较差在制备高导电母粒时，仍需要引入一定的导电填料。
[0003]目前导电填料有炭黑、碳纤维、碳纳米管(CNT)等。而碳纳米管作为一种新型碳结构材料，由单层或多层的石墨烯层围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管状石墨晶体，这些独特结构赋予其优异的热学、力学、电学性能，使其在提高高分子材料力学及抗静电性能具有广泛的应用前景。但是由于CNT具有大的比表面积、长径比和较强的范德华力，在与合成树脂混合时分散性能差，易团聚或缠绕，这也直接影响导电母粒的性能，同时目前一般使用的双螺杆转轴分散不均匀，也容易导致材料性能下降。因此，开发一种能提高碳纳米管分散性能且具有优异性能的PP0导电塑料母粒的制备方法很有必要。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种PPO基碳纳米管塑料母粒的制备方法，该塑料母粒以PPO为基础树脂，通过添加经表面处理的碳纳米管，分散性好，同时采用强分散性螺杆组合并结合多段式喂料方式，不仅分散性能得到提高，同时可有效防止高分子材料降解，得到的塑料母粒体积电阻率极低，导电性能极好，耐高温及力学性能优。
[0005]为实现上述目的，一种PPO基碳纳米管塑料母粒的制备方法，包括以下步骤：
[0006](1)将碳纳米管进行表面活性处理，得到活性炭纳米管；
[0007](2)将1/3重量的活性炭纳米管与PPO加入到高速混合机内，搅拌混合均匀，然后加入分散剂、助剂，继续搅拌，得到混合料；
[0008](3)将混合料送入双螺杆挤出机的主喂料口，输送、熔融，同时在第一侧喂料口送入另一1/3重量的活性炭纳米管，在第二侧喂料口送入剩余1/3重量的活性炭纳米管，经挤出机的强化轴转动，熔融、混炼、挤出造粒，得到PPO基碳纳米管塑料母粒。
[0009]碳纳米管由于其结构与石墨的片层结构相同，具有良好的电学性能；由于其为SP2杂化，具有极高的强度和韧性；同时具有优异的导热性能和化学稳定性，这也使得其在导电填料领域受到青睐。但是由于碳纳米管是非极性材料，具有高比表面积以及高长径比的“棉花团”结构，直径为8
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10nm，长度为50μm，长径比达到5000以上，在与高分子材料混炼时容易发生排斥现象，这也严重影响其分散性能，从而使得其使用范围受到限制。本专利技术以PPO为基础树脂，通过对碳纳米管进行表面活性处理，同时结合强分散性螺杆组合并采用多段式
喂料方式，从化学和物理两方面提高碳纳米管的分散性能，得到的PPO基碳纳米管塑料母粒不仅具有PPO优异性能，其体积电阻、导电性能、耐高温性以及力学性能得到改善。
[0010]进一步地，上述技术方案中，碳纳米管表面活性处理的方法为：将碳纳米管加入到搅拌机内，加入高锰酸钾溶液，搅拌2
‑
3h，过滤，用水清洗2
‑
3次，然后加入十六烷基三甲基溴化铵超声分散0.5
‑
1h，得到活性炭纳米管。
[0011]本技术方案中先用强氧化剂对碳纳米管进行表面处理，然后与黄原胶水溶液进行超微分散，在碳纳米管表面引入羟基、羰基等极性基团，提高其表面活性，同时由于会打开一定的碳纳米管的帽端，适当降低碳纳米管的长度，提高其分散性能。
[0012]进一步地，上述技术方案中，所述高锰酸钾溶液的浓度为5％；所述高锰酸钾溶液与碳纳米管的体积比为1
‑
2:1；所述黄原胶水溶液的浓度为50％，所述黄原胶水溶液与碳纳米管的体积比为0.05
‑
0.07:1。
[0013]进一步地，上述技术方案中，所述PPO、活性炭纳米管、分散剂、助剂的质量比为65
‑
68:12
‑
14:1
‑
3:16
‑
20。
[0014]进一步地，上述技术方案中，分散剂为季戊四醇硬脂酸酯。季戊四醇硬脂酸酯具有优异的润滑性和稳定性，将其作为分散剂，不仅分散性能好，还能提高产品的热稳定性。
[0015]进一步地，上述技术方案中，所述助剂包括HIPS树脂和SEBS，两者质量比为2:1。
[0016]HIPS树脂为一种透明抗冲击聚苯乙烯，具有优异的冲击强度、耐低温性和透光性，作为助剂加入塑料母粒，可提高材料的抗冲击强度和耐低温性能。SEBS是以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯
‑
丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物，不含饱和双键，具有优异的稳定性和耐老化性，同时其耐热性、弹性、电性能优异，加入塑料母粒，可提高材料的热塑性和力学性能。
[0017]进一步地，上述技术方案中，所述双螺杆挤出机共12节炮筒，包括C1
‑
C12区，其中主喂料口位于C1区，第一侧喂料口位于C6区，第二侧喂料口位于C8区。本技术方案中双螺杆挤出机使用强分散性的螺杆组合，分散性能好，同时将碳纳米管分三次且在不同的区域加入，可有效克服碳纳米管一次性加入分散难、出现团聚的的问题，进一步提高分散性能。
[0018]进一步地，上述技术方案中，所述C1区温度为100
‑
120℃，C2
‑
C5区的温度为265
‑
275℃，C6
‑
611区温度为255
‑
260℃，模头温度为270
‑
280℃。
[0019]进一步地，上述技术方案中，所述双螺杆挤出机的长径比大于48:1；所述强化轴的转速为250
‑
300rpm。本技术方案中通过选择用长径比大，比扭矩大的挤出机，有利于碳纳米管的分散；通过控制挤出机的螺杆轴为慢转速，可有效防止炮筒内由于剪切热太大而造成高分子材料的降解，而影响其性能。
[0020]进一步地，上述技术方案中，所述高速混合机的搅拌速度为800
‑
1000rpm。
[0021]本专利技术具有的有益效果是：
[0022]1.本专利技术以性能优异的PPO为基础树脂，通过加入碳纳米管可显著降低材料的电阻，提高材料的导电性能、耐高温性能及力学性能；加入季戊四醇硬脂酸酯分散性能好，同时可提高材料的热稳定性；加入HIPS树脂可提高材料的抗冲击强度和耐低温性能；加入SEBS提高材料的热塑性、力学性能以及耐老化性能，得到的塑料母粒整体性能优异。
[0023]2.本专利技术预先对碳纳米管进行表面活性处理，在其表面引入一定的有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PPO基碳纳米管塑料母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将碳纳米管进行表面活性处理，得到活性碳纳米管；(2)将1/3重量的活性碳纳米管与PPO加入到高速混合机内，搅拌混合均匀，然后加入分散剂、助剂，继续搅拌，得到混合料；(3)将混合料送入双螺杆挤出机的主喂料口，输送、熔融，同时在第一侧喂料口送入另一1/3重量的活性碳纳米管，在第二侧喂料口送入剩余1/3重量的活性碳纳米管，经挤出机的强化轴转动，熔融、混炼、挤出造粒，得到PPO基碳纳米管塑料母粒。2.根据权利要求1所述的一种PPO基碳纳米管塑料母粒的制备方法，其特征在于，碳纳米管表面活性处理的方法为：将碳纳米管加入到搅拌机内，加入高锰酸钾溶液，搅拌2
‑
3h，过滤，用水清洗2
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3次，然后加入黄原胶水溶液超声分散0.5
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1h，得到活性碳纳米管。3.根据权利要求2所述的一种PPO基碳纳米管塑料母粒的制备方法，其特征在于，所述高锰酸钾溶液的浓度为5％；所述高锰酸钾溶液与碳纳米管的体积比为1
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2:1；所述黄原胶水溶液的浓度为50％，所述黄原胶水溶液与碳纳米管的体积比为0.05
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0.07:1。4.根据权利要求1所述的一种PPO基碳纳米管塑料母粒的制备方法，其特征在于，所述PPO、活性碳纳米管、分散剂、助剂的质量比为65
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【专利技术属性】
技术研发人员：况会林，胡义金，徐阳，
申请(专利权)人：江西塑高新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：