具有非常低浓度的碳纳米填料的复合材料、其制备方法和所述材料的用图_3

文档序号:8287312阅读:来源:国知局
聚物脚DM),W及该些締姪与(甲基)丙締酸烧基醋或己酸己締醋的共聚物;天然橡胶 (NR);面化了基橡胶;有机娃弹性体,例如具有己締基末端的聚(二甲基娃氧烧);聚氨醋 (PU);包括[4、(:。、(;、[8、&或(:12締姪的塑性体;聚醋;丙締酸类聚合物,例如携带駿酸或环 氧官能团的聚(丙締酸了醋);W及它们改性的或官能化的衍生物和它们的共混物,且该列 表不是限制性的。
[005U 根据本发明优选使用弹性体树脂EPDM、SBR、SBS、S邸S、NBR、NR、PIB、PIP或PU,或 C4、Cs、Ce、Cs、Cg或C 12塑性体,或它们W所有比例的共混物。
[0化2] 根据本发明的优选实施方式,聚合物成分包括单独使用的至少一种热塑性聚合 物。
[0化3] 根据本发明,基于碳的纳米填料W非常低的含量引入没有使得聚合物成分具备传 导性成为可能,但使得可达到设想的应用所需的机械性能。
[0054] 其它组分
[0化5] 除了上述组分之外,本发明的复合材料可包括其它添加剂,其特别地选自非聚合 物添加剂或聚合物添加剂。
[0化6] 任选地包含在根据本发明的复合材料中的非聚合物添加剂特别地包括非聚合物 的增塑剂,表面活性剂例如十二烧基苯横酸钢,无机填料例如二氧化娃、二氧化铁、滑石或 碳酸巧,UV遮蔽剂(特别是基于二氧化铁的),阻燃剂,用于聚合物的溶剂,热稳定剂或光稳 定剂(特别是基于苯酪或亚磯酸醋的),和它们的混合物。
[0化7] 作为聚合物添加剂,可提及分散或增塑聚合物,特别是改进纳米填料在聚合物基 体中的分散的分散聚合物。
[0化引分散剂的化学性质取决于通过基于碳的纳米填料增强的聚合物基体的化学性质。 作为分散剂,可提及例如环状对苯二甲酸了二醇醋低聚物(特别是得自切dies的CBT"' 100树脂),天然蜡,合成蜡,聚締姪蜡,脂肪酸和它们的衍生物,醋/酷胺,皂化脂肪酸,硬脂 酸锋,酸的脱水山梨糖醇醋,甘油醋,有机酸的衍生物,有机娃烧的有机部分例如氨基娃烧 (Stmkto頓 SCA1100)、氯丙基娃烧(Struktol? SCA 930)、环氧基娃烧(Stmkto倾 SCA 960)、甲基丙締酷氧基娃烧(Stmktol? SCA 974)或己締基娃烧(Stmktol⑧SCA 971和 SCA 972),接枝的聚合物(Polymer-G-MAH、Polymer-G-GMA),铁酸盐(醋)和错酸盐(醋) (Tyzor),倍半娃氧烧低聚物(P0S巧,支化的添加剂和聚合物(其W名称Boltorn肥0、册0、 H40、肥0、册0、H40、S 1200、D 2800、P/S801200、DE07508500、H 1500、H/S801700、HV 2680、 P lOOO'PS 1925、PS 2550、册11、肥004、?500、?1000、胖3000、。3000 等、05]?曲13脚116、8¥1(-〔 8000 (得自 Byk Company)出售)等。
[0腳>] 制各方法
[0060] 现在更详细地描述根据本发明的用于制备包括聚合物成分和基于碳的纳米填料 (其选自碳纳米管、碳纳米纤维、石墨締或该些物质W所有比例的混合物)的复合材料的方 法。
[0061] 该方法包括第一步骤a);将浓缩基于碳的纳米填料的母料稀释在聚合物基体中, W获得包含0. 25%至3%的基于碳的纳米填料的预复合物。
[0062] 术语"浓缩基于碳的纳米填料的母料"理解为意指包括分散在聚合物基体中的5% 至50%的基于碳的纳米填料(特别是碳纳米管)的母料,所述聚合物基体基于热塑性聚合 物、基于弹性体树脂基础物和/或基于分散聚合物。
[006引在可使用的母料中,可提及例如可商购得到的申请人公司的Ch'aphistrengA? CM 级,特别是 CM 12-30、CM 13-30、CM 1-20、CM 2-20、CM 3-20、CM 6-20 和 CM 7-20 级。
[0064] 稀释步骤可通过在配混设备中捏合来实施,且直接产生包含0. 25%至3%的基于 碳的纳米填料的预复合物。
[0065] 在替换的形式中,稀释步骤W至少两个相继步骤进行,W精制分散体,第一个步骤 产生包含按质量计2. 5%至10%、优选按质量计2. 5%至5%的基于碳的纳米填料的预复合 物,和第二个步骤产生包含按质量计0.25%至3%的基于碳的纳米填料的预复合物。
[0066] 根据该种替换的形式,可精确地实现在分散体中非常低含量的纳米填料,同时避 免在分散体中的基于碳的纳米填料附聚的风险。
[0067] 术语"配混设备"在本说明书中理解为意指常规用于塑料工业中的器械。在该种器 械中,使用高剪切设备(例如共捏合机或包括同向旋转或反向旋转的两个螺杆的挤出机) 共混聚合物成分和母料。
[0068] 根据本发明可使用的共捏合机的实例为Buss? MDK 46共捏合机和Bu巧⑥MKS 或MX系列的那些(由Buss AG出售),它们全部由如下构成:具有螺棱的螺杆轴,其安置在 任选地由若干部件组成的加热筒中,所述筒的内壁具有能够与螺棱相互作用W产生捏合材 料的剪切的捏合齿。通过发动机使该轴旋转,并向其提供在轴向上的振荡运动。该些共捏 合机可配有用于制造粒料的系统,例如安装到它们的出口孔,其可由挤出螺杆或累组成。
[0069] 根据本发明可使用的共捏合机优选具有7至22、例如10至20的螺杆L/D比,而同 向旋转挤出机有利地具有15至56、例如20至50的L/D比。
[0070] 作为配混设备,可使用漉式(双漉或=漉)混合器或磨机,特别是在其中聚合物基 体包含固体弹性体树脂基础物的情况下。
[0071] 根据按照本发明的方法的步骤a),将浓缩的母料和聚合物基体引入配混设备中可 W多种方式实施,同时在两个独立的引入装置中,或者相继地在混合器的同一个进料区中。
[0072] 聚合物基体可具有与构成浓缩的母料的聚合物基体相同的性质。在替换的形式 中,浓缩的母料包含分散剂,且聚合物基体可不同于构成浓缩的母料的聚合物基体。
[0073] 在步骤a)结束时,预复合物可任选地W附聚固体的物理形式,例如W粒料、或经 研磨的粉末的形式,或W椿、带或膜的形式转变(步骤b)。
[0074] 根据按照本发明的方法的步骤C),将预复合物引入聚合物基体中,所述聚合物基 体包括选自W下的至少一种聚合物:单独的或作为与弹性体树脂基础物的共混物的热塑性 聚合物,例如W上所述的。
[0075] 步骤C)可使用任何常规设备实施,特别是使用密炼机或漉式(双漉或=漉)混合 器或磨机实施。引入到聚合物基体中的预复合物的量取决于为了获得所得复合材料所需的 机械性能而需要添加到该基体中的基于碳的纳米填料的含量。
[0076] 该聚合物基体包含至少一种聚合物(其可与用于制造母料或用于制备预复合物 中的相同(或不同))和任选的各种添加剂,例如润滑剂、颜料、稳定剂、填料或增强剂、抗静 电剂、杀菌剂、阻燃剂、溶剂、发泡剂、流变改性剂和它们的混合物。
[0077] 得到的复合材料可如下成形;根据任何合适的技术,特别是通过注塑、挤出、压缩 或模塑,之后在其中聚合物基体包含弹性体树脂基础物的情况中进行硫化或交联处理。
[007引在替换的形式中,根据步骤C)的将预复合物引入聚合物基体中可直接在用于使 所述复合材料成形的机器(例如注塑设备)中干地进行。
[0079] 根据本发明的复合材料或根据本发明的方法能够获得的复合材料显示出改进的 机械性能,特别是改进的拉伸性能。
[0080] 基于碳的纳米填料則氏至0,1ppm至小于l(K)ppm的含量的存在改善了在复合物部 件(纤维、膜、物体等)的制造期间聚合物基体的静电耗散能力,而不影响它们的机械性能, 且从而使得可更容易地使它们成形用于目标用途。此外,基于碳的纳米填料的存在基本上 改进了由根据本发明的复合材料获得的最终产品(成品)的表现(presentation),尤其是 在样子(a
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