碳纳米管基聚合材料的性能改进制造技术

公开是一种热塑性组合物，其包括从约

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳纳米管基聚合材料的性能改进


[0001]本公开涉及聚合材料，其包括碳纳米管和微晶纤维素，同时保持物理性质并且表现出改进的蠕变
。

技术介绍

[0002]碳纳米管
(CNT)
在指定的聚合基质中可潜在地提供几个有利特征
。
它们可以提供优异的导热性和导电性
、
电磁屏蔽性
、
压电电阻效应
、
改进的机械性能
、
断裂韧性等
。
鉴于这些吸引人的特性，这些材料在科学和工业研究领域是有用的
。
然而，
CNT
通常是昂贵的，并且可导致聚合物基质中的机械性能较差
。
在本领域仍然需要保持机械性能的
CNT
填充的材料
。
[0003]本公开的各方面解决了这些和其他需求
。
附图说明
[0004]图1给出了与聚酰胺中
1wt.
％
CNT
的蠕变静止
(station)
相比，蠕变
DMA
的蠕变改进的图形表示
。
[0005]图2给出了各种纵横比的
CNT
样品蠕变改进百分比的图形表示
。
[0006]图3给出了聚酰胺基树脂的蠕变改进百分比随
CNT
纵横比变化的图形表示
。
[0007]图4给出了聚碳酸酯基树脂的蠕变改进百分比随
CNT
纵横比变化的图形表示
。

技术实现思路

[0008]本公开的方面涉及组合物，其包括：从大约
40wt.
％至大约
95wt.
％的热塑性树脂，其中热塑性树脂包括半结晶聚合物；以及从大约
0.1wt.
％至大约
5wt.
％的碳纳米管，其中碳纳米管的纵横比小于约
200
，其中当根据
ASTM E139
测量时组合物表现出至少
40
％的蠕变改进百分比，并且其中所有组份的组合重量百分比值不超过
100wt.
％，并且所有重量百分比值均基于组合物的总重量
。
具体实施方式
[0009]已知碳纳米管
(CNT)
具有优异的导热性和导电性
、
电磁屏蔽性
、
压电电阻效应
、
改进的机械性能和断裂韧性等特性
。
然而，
CNT
在聚合物基质中的分散性差，导致它们聚结，因此其机械性能退化
。
因此，
CNT
的成本及其不理想的机械性能可能导致
CNT
在塑料材料中不太受欢迎
。
本公开提供了具有碳纳米管，以及可选地具有微米尺寸的纤维素材料
(
微晶纤维素，
MCC)
的强化聚合物基质
(
如聚酰胺
)。
这种使用微米级纤维素材料
(
微晶纤维素，
MCC)
和
CNT
的多尺度强化材料可以导致更高的机械性能，其包括断裂韧性和抗疲劳的增加，以及最小化蠕变
。
机械性能的改进可取决于
CNT
的纵横比
。
根据本公开的各种方面，在纵横比小于
200、
小于
160
或小于
50
时观察到蠕变性能的最大增加
。
此外，观察到
CNT
和
MCC
的组合提供了意想不到的非线性协同作用
。
公开的聚合物组合物可表现出改进的机械性能，包括改进的蠕变
。
[0010]在某些方面，机械性能的改进可取决于
CNT
的纵横比
。
在各种例子中，当纵横比小于
200、
小于
160
或小于
50
时，机械性能的提高最为明显
。
碳纳米管和微晶纤维素的结合可提供意想不到的非线性协同作用；并且使用纵横比小于
200
的碳纳米管和
MCC
可以提高复合材料的蠕变性能和熔体体积流动速率
(MVR)。
通过本公开的组合物，改进的机械性能可用于先进应用，例如航空航天
、
汽车
、
医疗保健
、
运输
、
电气和电子产品
。
[0011]纤维或颗粒的尺度差异
(
多尺度
)
在聚合物基质中已经为大家公认
。
然而，
MCC
和
CNT
的具体组合还没有解决本文描述的目的
。
例如，
Effect of multiscale reinforcement on the mechanical properties and microstructure of microcrystalline cellulose carbon nanotube reinforced cementitious composites(
多尺度增强对微晶纤维素碳纳米管强化水泥复合材料的机械性能和微观结构的影响
)
；
A.Alshaghel
等
,Composites part B,149(2018)122
‑
134。Multi
‑
scale toughening of fibre composites using carbon nanofibres and z
‑
pins(
使用碳纳米纤维和
z
针的纤维复合材料的多尺度增韧
)
；
R Ladani
等
,Compos Sci Technol 131(2016)98
‑
109。Fabrication of carbon nanotubes/carbon fiber hybrid fiber in industrial scale by sizing process(
在工业规模中通过施胶过程制备碳纳米管
/
碳纤维复合纤维
)
；
W Liu
等
,Applied Surface Science,284(2013)914
‑
920。Interfacial shear strength of a glass fiber/epoxy bonding in composites modified with carbon nanotubes(
碳纳米管改良的复合材料中玻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种组合物，其包括：
a.
从约
40wt.
％至约
95wt.
％的热塑性树脂，其中所述热塑性树脂包括半结晶聚合物；和
b.
从约
0.1wt.
％至约
5wt.
％的碳纳米管，其中所述碳纳米管的纵横比小于约
200
，其中当根据
ASTM E139
测量时所述组合物表现出至少
40
％的蠕变改善百分比，并且其中所有组分的组合重量百分比值不超过
100wt.
％，并且所有重量百分比值基于所述组合物的总重量
。2.
根据权利要求1所述的组合物，其中所述热塑性树脂包括聚酰胺
、
间同立构聚苯乙烯
、
聚酯
、
聚苯硫醚
(PPS)、
其共聚物或其组合
。3.
根据权利要求1或2所述的组合物，其中所述组合物进一步包括微晶纤维素材料
。4.
根据权利要求1‑3中任一项所述的组合物，其中所述组合物进一步包括从约
0.01wt
％至约
8wt
％的微晶纤维素材料
。5.
根据权利要求1‑4中任一项所述的组合物，其中所述碳纳米管具有小于约
160
的纵横比
。6.
根据权利要求1‑4中任一项所述的组合物，其中所述碳纳米管具有小于约
70
的纵横比
。7.
根据权利要求1‑4中任一项所述的组合物，其中所述碳纳米管具有小于约
50
的纵横比
。8.
根据权利要求1‑7中任一项所述的组合物，其中所述半结晶树脂是聚酰胺
。9.
根据权利要求1‑8所述的组合物，其中与热塑性树脂的纯样品相比，所述组合物表现出至少
100
％的蠕变改进百分比
。10.
根据权利要求1至9中任一项所述的组合物，其进一步包括从约
0.01wt.
％至约...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：高新特殊工程塑料全球技术有限公司，
类型：发明
国别省市：