含有碳纳米材料的树脂组合物以及成型塑料产品的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及含有碳纳米材料的树脂组合物以及由其制备的成型塑料产品。更具体 而言，本发明涉及一种含有碳纳米材料的树脂组合物及其制备方法，以及由该树脂组合物 制备的成型塑料产品，所述树脂组合物具有优异的拉伸强度、拉伸模量、电磁屏蔽作用和抗 静电作用等。
【背景技术】
[0002] 碳纳米材料由于其优异的机械性能、电气选择性和场致发射特性而可以应用于诸 如电子器件、传感器和高性能复合材料等的各种领域中。
[0003] 特别是，由于纳米复合材料中的碳纳米材料含有纳米尺寸的粒子，因此当将碳纳 米材料良好地分散在聚合物基质中时，使用少量该碳纳米材料即可在没有任何性能损失的 情况下，使诸如强度或耐磨性等机械性能和电气性能得到显著改善。
[0004] 然而，尽管预计碳纳米材料具有优良的性能，但是目前制备的碳纳米材料复合材 料的机械性能或电气性能却远达不到预期。这种现象是由两种因素造成的，即碳纳米材料 的分散，以及纳米管和聚合物的相容性、粘合或浸润。
[0005] 碳纳米材料具有较强的静电吸引，因此难以将纳米材料均匀地分散在聚合物基质 中。最近，作为有效分散碳纳米材料的方法，已经开发出使用超声波等来处理纳米材料的方 法并得到了广泛采用。然而，碳纳米材料根据超声波的强度和时间会损坏，因而难以保持其 优良的性能和特性，因此，难以将这种纳米材料应用于大规模生产。
[0006] 另外，与目前采用的经表面处理的玻璃纤维或碳纤维相比，碳纳米材料与广泛使 用的热塑性聚合物的相容性非常低。这是因为纳米管表面的一部分无法与热塑性聚合物相 互作用。为了解决这个问题，已经提出了通过酸处理的表面处理方法以及涂覆利用 相互作用的非共价键材料的方法。然而，由于复杂的工艺流程和昂贵的材料成本，难以将上 述方法商业化。
【发明内容】
[0007] 技术问题
[0008] 因此，鉴于上述问题而完成了本发明，本发明的一个目的是提供一种含有碳纳米 材料的树脂组合物及其制备方法，所述树脂组合物可以提供具有优异的拉伸强度、拉伸模 量、电磁屏蔽作用和抗静电作用等的成型塑料产品。
[0009] 技术方案
[0010] 根据本发明的一方面，提供一种树脂组合物，该树脂组合物包含80至99. 9重量份 的热塑性树脂和0. 1至20重量份的含有多环芳香烃衍生物的纳米材料。
[0011] 根据本发明的另一方面，本发明提供一种制备树脂组合物的方法，该方法包括：a) 基于100重量份的在下述步骤b)中进行熔融混合的热塑性树脂，通过用机械混合器混合1 至40重量份的碳纳米材料、1至40重量份的多环芳香烃衍生物和20至98重量份的溶剂， 在碳纳米材料上涂覆多环芳香烃衍生物；以及b)使0. 1至5重量份经涂覆的产物与100重 量份的所述热塑性树脂熔融混合。
[0012] 根据本发明的又一方面，本发明提供一种表面电阻受控的成型产品，该成型产品 通过将根据上述方法制备的树脂组合物成型而制得。
[0013] 有益效果
[0014] 由前述显而易见，本发明使用根据本发明的树脂组合物，有利地提供了一种具有 优异的拉伸强度、拉伸模量、电磁屏蔽作用和抗静电作用等的成型产品。
【附图说明】
[0015] 图1示出了通过ESCA用于分析根据制备实施例1和2各自制备的含有以Jr-Jr 相互作用相结合的MWCNT(多壁纳米管）和芘衍生物的结合体的曲线图。在通过XPS数据 确认通过MWNT与芘衍生物结合而引入的官能团时，与初始MWNT相比，图1中与PBA结合的 MWNT显示出了更高的0Is峰，与PBC结合的MWNT显示出了Cl2p峰，而与MWNT结合的聚 酰胺（尼龙6,6-g-芘）仅显示出了NIs峰。通过这些数据，可以确认成功地通过非共价 键将反应性基团引入到了MWNT的表面上。
[0016] 图2示出了根据实施例2制备的与MWNT相结合的聚酰胺（PA66)的SEM图像。将 MWNT原料与聚酰胺挤出，然后溶解在甲酸中。如该图中所示，在溶解的MWNT表面上的聚酰 胺完全被去除，因而观察到了与原料状态相同的细丝线状（thinthreadtype)。然而，如该 图中所示，当使MWNT的表面与聚酰胺以31-31相互作用相结合，然后通过与聚酰胺粒相同 的挤出过程使用甲酸进行溶解时，可以观察到MWNT的表面经过了涂覆，其直径较大，并且 其表面变得光滑。由此，可以确认实现了与MWNT相结合的聚酰胺。
【具体实施方式】
[0017] 下文中，将详细描述本发明。
[0018] 根据本发明的树脂组合物包含80至99. 9重量份的热塑性树脂和0. 1至20重量 份的含有多环芳香烃衍生物的纳米材料。
[0019] 在所述含有多环芳香烃衍生物的碳纳米材料中，当碳纳米材料与多环芳香烃衍生 物的重量比在例如1:0. 1至1:1. 5、1:0. 2至1:0. 9或1:0. 3至1:0. 7的范围内时，显示出 优异的拉伸强度、拉伸模量和导电性。
[0020] 所述多环芳香烃衍生物，例如，含有2至5个、3至5个或3至4个稠合的苯环。在 此范围内，多环芳香烃衍生物与碳纳米材料之间的31-31相互作用优异。
[0021] 在一个实施方案中，多环芳香烃衍生物包含可以与聚合物反应的官能团。
[0022] 所述官能团，例如，可以为选自三烷基按基团、羧酸基团和酰氯基团的至少一种。
[0023] 作为具体实例，所述多环芳香烃衍生物可以为选自1-芘-丁酰胆碱（PBC)、 1-芘-丁酸（PBA)和芘衍生物的至少一种。
[0024] 所述碳纳米材料，例如，可以为选自纳米管、石墨烯和纳米纤维的至少一种。
[0025] 所述热塑性树脂，例如，可以为选自酰胺类聚合物、酯类聚合物、丙烯酸酯类聚合 物、聚酮类聚合物、乙烯基类聚合物、苯乙烯类聚合物、聚烯烃和聚苯醚的至少一种。
[0026] 所述酰胺类聚合物，例如，可以为选自聚酰胺、聚酰亚胺和聚醚酯酰胺的至少一 种。作为具体实例，所述聚酰胺可以为选自尼龙4. 6、尼龙6、尼龙6. 6、尼龙6. 10、尼龙7、尼 龙8、尼龙9、尼龙11、尼龙12、尼龙46、MXD6、非晶聚酰胺和共聚聚酰胺的至少一种。另外， 所述共聚聚酰胺，例如，是以包括两种以上其它聚酰胺的聚酰胺单体的方式聚合的共聚物。
[0027] 所述酯类聚合物，例如，可以为选自聚碳酸酯、聚酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对 苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯和聚醚酯的至少一种。
[0028] 所述丙烯酸酯类聚合物，例如，可以为聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或者它们的 混合物。
[0029] 所述聚酮类聚合物，例如，可以为聚芳醚酮、聚醚醚酮或者它们的混合物。
[0030] 所述乙烯基类聚合物，例如，可以为聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯或者它们的混合物。
[0031] 所述苯乙烯类聚合物，例如，可以为选自聚苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚 物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物和苯乙烯-丁 二烯共聚物的至少一种。
[0032] 根据本发明的组合物还可以包含0. 1至50重量份的具有纤维形状的增强材料。
[0033] 所述纤维形状的增强材料，例如，可以为选自纤维和玻璃纤维中的至少一种。
[0034] 另外，所述组合物还可以包含用于施加冲击能的制剂。所述用于施加冲击能的制 剂，例如，可以为选自氧化锆球和聚合物粒中的至少一种。
[0035] 根据本发明的制备混合有碳纳米材料的热塑性树脂的方法包括：a)基于100重量 份的在下述步骤b)中进行熔融混合的热塑性树脂，通过搅拌1至40重量份的碳纳米材料、 1至40重量份的多环