一种导电尼龙组合物及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种导电尼龙组合物及其制备方法，包括尼龙树脂67～86％，碳纳米管1～5％，炭黑2～5％，润滑剂0.1～1％，抗氧剂0.1～1％，相容增韧剂10～20％，偶联剂0.3～1％，其制备方法是先将尼龙树脂、润滑剂、抗氧剂、相容增韧剂、偶联剂放入高混合机混合2-5分钟，接着将混合好的材料由双螺杆挤出机的主进料口置入挤出机中，同时将碳纳米管和炭黑复配由双螺杆挤出机的侧进料口置入挤出机中，最后经过熔融挤出造粒，其整个造粒过程中的温度应控制在220-280℃，螺杆转速控制在300-400RPM。本发明通过将碳纳米管与炭黑复配作为尼龙树脂的导电填料，不仅能够使制得的导电尼龙组合物同时具有优异的导电性能和力学性能，且有利于降低制作成本。
【专利说明】一种导电尼龙组合物及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及尼龙材料领域，具体涉及一种导电尼龙组合物及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 尼龙（聚酰胺）具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药 品性和自润滑性，且摩擦系数低广泛应用于汽车、电子电器、航空等领域。但由于一般的尼 龙其体积电阻率较大，属于绝缘材料，当尼龙制件与其他材料摩擦时会不断积累静电吸收 灰层，在一些电子机械中可能会引起短路引起火花导致火灾的发生，因此需对尼龙产品进 行改性提高尼龙的导电性来满足市场的需要。
[0003] 目前国内生产导电尼龙多采用炭黑、石墨、金属粉、碳纳米管作为添加剂来生产具 有导电功能的尼龙，其单一使用碳纳米管改性固然导电能力与力学性能都很好，但是材料 成本高，不利于大规模商品化推广，而炭黑、石墨、金属粉相对价格便宜，但是要达到较高的 导电效果需要很高的添加比例，从而会使材料的性能大幅度的下降，尤其冲击强度，而且加 工条件差。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种同时具有优异导电性能和力学性能，且成本 较低的导电尼龙组合物及其制备方法。
[0005] -种导电尼龙组合物，由以下重量百分比的原料制成：
[0006] (1) 尼龙树脂 67?86%;
[0007] (2) 碳纳米管 1?5%; (3 )炭黑 2?5%; (3) 润滑剂 0.1?1%; (4) 抗氧剂 0·1?1%; (5 )相容增韦刃剂 10?20%; (6 )偶联剂 0_3?1%。
[0008] 为了取得更好的发明效果，对本发明做进一步的优选：所述的尼龙树脂为ΡΑ66， 相对粘度为2. 3?3. 2,尼龙水分的重量百分比需控制在0. 15%以下，从而能够保证添加的 助剂得到更好的分散，使加工的流动性更好，有利于造粒更为顺畅，同时能够很好的避免在 尼龙树脂中的填料产生抱团的现象，使填料在尼龙树脂中更为均匀分散。
[0009] 优选的，所述的碳纳米管为多壁碳纳米管，所述的炭黑为导电炭黑，粒径为 20-60nm，导电炭黑的吸油值为180ml/100g，通过将多壁碳纳米管和导电炭黑复配同时加入 到尼龙树脂中，不仅能够使制得的导电尼龙组合物同时具有优异的导电性能和力学性能， 同时有利于降低制作成本。
[0010] 优选的，所述的润滑剂为硅酮粉，通过将硅酮粉作为制作导电尼龙中的润滑剂有 利于进一步提高材料的加工流动性，以降低摩擦系数，同时提高填料的分散效果。
[0011] 优选的，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂1 : 1复配组合，通过 将受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂1:1复配加入尼龙树脂中可提高其加工过程的抗氧 化性能和制出的导电尼龙在使用过程中的抗老化性能。
[0012] 优选的，所述的相容增韧剂为接枝率大于0. 9%的马来酸酐接枝乙烯和辛烯共聚 物，从而有利于各助剂与尼龙树脂的相容，同时可以制得的导电尼龙组合物具有更好的韧 性。
[0013] 优选的，所述的偶联剂为硅烷偶联剂，通过在尼龙树脂中添加硅烷偶联剂可以获 得良好的分散性，润湿性，和偶联率，同时可防止填充体系粘度增大保持良好的流动性，以 实现高填充。
[0014] 本发明还涉及到上述所述的一种导电尼龙组合物的制备方法，其制备的步骤为： 先将尼龙树脂、润滑剂、抗氧剂、相容增韧剂、偶联剂按一定重量份放入高混合机混合2-5 分钟后出料，接着将混合好的材料由双螺杆挤出机的主进料口置入挤出机中，同时将碳纳 米管和炭黑进行复配混合由双螺杆挤出机的侧进料口置入挤出机中，最后经过熔融挤出造 粒，其整个造粒过程中的温度应控制在220-280°C，螺杆转速控制在300?400RPM。
[0015] 本发明的有益效果在于：本发明通过将多壁碳纳米管与导电炭黑复配作为尼龙树 脂的导电填料，不仅能够使制得的导电尼龙组合物同时具有优异的导电性能和力学性能， 且有利于降低制作成本。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合本发明的多个实施例进行详细的阐述，以使本发明的优点和特征能更易 于被本领域的技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更清晰明确的界定。
[0017] 实施例1
[0018] 采用以下重量配比的原料：
[0019] 尼龙66树脂（相对粘度为2. 7,重量百分比含水率0· 15% ) 83.4% ；
[0020] 多壁碳纳米管（纯度大于90) 2% ；
[0021] 导电炭黑（粒径为粒径为20μπι，吸油值为180ml/100g) 3% ；
[0022] 硅酮粉 1.0%;
[0023] 抗氧剂（受阻酚类和亚磷酸酯1 : 1复配）0· 3% ;
[0024] 相容增韧剂（有接枝率大于0. 9%的马来酸酐接枝乙烯和辛烯共聚物）10% ;
[0025] 硅烷偶联剂0.3%;
[0026] 先将上述重量配比好的尼龙66树脂、硅酮粉、受阻酚类和亚磷酸酯1 : 1复配组 成的抗氧剂、相容增韧剂、硅烷偶联剂放入高混合机混合4分钟后出料，接着将混合好的材 料由双螺杆挤出机的主进料口置入挤出机中，同时将多壁碳纳米管和导电炭黑进行复配混 合由双螺杆挤出机的侧进料口置入挤出机中，最后经过熔融挤出造粒，其整个造粒过程中 的温度应控制在260°C，螺杆转速控制在360RPM。
[0027] 实施例2
[0028] 采用以下重量配比的原料：
[0029] 尼龙66树脂（相对粘度为2. 7,重量百分比含水率0· 15% ) 93.4% ；
[0030] 多壁碳纳米管（纯度大于90) 2% ；
[0031] 导电炭黑（粒径为粒径为20μπι，吸油值为180ml/100g) 3% ；
[0032] 硅酮粉 1.0%;
[0033] 抗氧剂（受阻酚类和亚磷酸酯1 : 1复配）0· 3 % ;
[0034] 相容增韧剂（有接枝率大于0· 9%的马来酸酐接枝乙烯和辛烯共聚物）0% ;
[0035] 硅烷偶联剂 0.3%;
[0036] 先将上述重量配比好的尼龙66树脂、硅酮粉、受阻酚类和亚磷酸酯1 : 1复配组 成的抗氧剂、硅烷偶联剂放入高混合机混合4分钟后出料，接着将混合好的材料由双螺杆 挤出机的主进料口置入挤出机中，同时将多壁碳纳米管和导电炭黑进行复配混合由双螺杆 挤出机的侧进料口置入挤出机中，最后经过熔融挤出造粒，其造粒过程中的温度应控制在 260°C，螺杆转速控制在360RPM。
[0037] 实施例3
[0038] 采用以下重量配比的原料：
[0039] 尼龙66树脂（相对粘度为2. 7,重量百分比含水率0· 15% ) 78.4% ；
[0040] 多壁碳纳米管（纯度大于90) 0% ；
[0041] 导电炭黑（粒径为粒径为20μπι，吸油值为180ml/100g) 10% ；
[0042] 硅酮粉 1.0%;
[0043] 抗氧剂（受阻酚类和亚磷酸酯1 : 1复配）0· 3 % ;
[0044] 相容增韧剂（有接枝率大于0· 9%的马来酸酐接枝乙烯和辛烯共聚物）10% ;
[0045] 硅烷偶联剂 0.3%;
[0046] 先将上述重量配比好的尼龙66树脂、硅酮粉、受阻酚类和亚磷酸酯1 : 1复配组 成的抗氧剂、相容增韧剂、硅烷偶联剂放入高混合机混合4分钟后出料，接着将混合好的材 料由双螺杆挤出机的主进料口置入挤出机中，同时将导电炭黑由双螺杆挤出机的侧进料口 置入挤出机中，最后经过熔融挤出造粒，其整个造粒过程中的温度应控制在260°C，螺杆转 速控制在360RPM。
[0047] 实施例4
[0048] 采用以下重量配比的原料：
[0049] 尼龙66树脂（相对粘度为2. 7,重量百分比含水率0· 15% ) 84.4% ；
[0050] 多壁碳纳米管（纯度大于90) 4% ；
[0051] 导电炭黑（粒径为粒径为20μπι，吸油值为180ml/100g) 0% ；
[0052] 硅酮粉 1.0%;
[0053] 抗氧剂（受阻酚类和亚磷酸酯1 : 1复配）0· 3% ;
[0054] 相容增韧剂（有接枝率大于0. 9%的马来酸酐接枝乙烯和辛烯共聚物）10% ;
[0055] 硅烷偶联剂 0.3%;
[0056] 先将上述重量配比好的尼龙66树脂、硅酮粉、受阻酚类和亚磷酸酯1 : 1复配组 成的抗氧剂、相容增韧剂、硅烷偶联剂放入高混合机混合4分钟后出料，接着将混合好的材 料由双螺杆挤出机的主进料口置入挤出机中，同时将多壁碳纳米管由双螺杆挤出机的侧进 料口置入挤出机中，最后经过熔融挤出造粒，其整个造粒过程中的温度应控制在260°C，螺 杆转速控制在360RPM。
[0057] 将实施例1至实施例4中所制得的各导电尼龙组合物分别按标准测定相关性能如 表1
[0058]
【权利要求】
1. 一种导电尼龙组合物，其特征在于，该尼龙组合物由以下重量百分比的原料制成： (1 )尼龙树脂 67?86%; (2) 碳纳米管 1?5%; (3 )炭黑 2?5%; (3) 润滑剂 0.1?1%; (4) 抗氧剂 0.1?1%; (5 )相容增軔剂 10?20%; (6)偶联剂 0.3?1%。
2. 根据权利要求1所述的一种导电尼龙组合物，其特征在于，所述的尼龙树脂为PA6、 PA66、PA612、PA12、PA1010、PPA、PA46、PA6T、PA9T、PA6/66 共聚物的一种或几种的混合物， 相对粘度为2. 3?3. 2,尼龙水分的重量百分比需控制在0. 15%以下。
3. 根据权利要求1所述的一种导电尼龙组合物，其特征在于，所述的碳纳米管为多壁 碳纳米管。
4. 根据权利要求1所述的一种导电尼龙组合物，其特征在于，所述的炭黑为导电炭黑， 粒径为20-60nm，导电炭黑的吸油值为180ml/100g。
5. 根据权利要求1所述的一种导电尼龙组合物，其特征在于，所述的润滑剂为聚乙烯 蜡、硬脂酸锌、硅酮粉中的一种或二种组合。
6. 根据权利要求1所述的一种导电尼龙组合物，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚 类抗氧剂、亚磷酸酯抗氧剂中的一种或二种组合。
7. 根据权利要求1所述的一种导电尼龙组合物，其特征在于，所述的相容增韧剂为接 枝率大于〇. 9%的马来酸酐接枝乙烯和辛烯共聚物。
8. 根据权利要求1所述的一种导电尼龙组合物，其特征在于，所述的偶联剂为硅烷偶 联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或二种组合。
9. 一种如权利要求1所述的导电尼龙组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 按以下重量百分比的原料进行备料：尼龙树脂67?86%，碳纳米管1?5%，炭黑 2?5%，润滑剂0. 1?1 %，抗氧剂0. 1?1 %，相容增韧剂10?20%，偶联剂0. 3?1 %; 2) 按步骤1中的比例将尼龙树脂、润滑剂、抗氧剂、相容增韧剂、偶联剂放入高混合机 混合2-5分钟后出料； 3) 将由步骤2混合好的材料由双螺杆挤出机的主进料口置入挤出机中，而将碳纳米管 和炭黑进行复配混合由双螺杆挤出机的侧进料口置入挤出机中，经过熔融挤出造粒，其整 个造粒过程中的温度应控制在220-280°C，螺杆转速控制在300?400RPM。
【文档编号】C08L77/06GK104140672SQ201410347760
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年7月21日 优先权日:2014年7月21日
【发明者】刘志, 马璐, 宋航 申请人:温州科力塑业有限公司