一种导电工程塑料的制作方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明属于材料化学技术领域，涉及一种导电工程塑料及其制备方法。
【【背景技术】】
[0002]电子通讯产业是国家非常重要的高新技术产业，与国家安全和百姓生活密切相关。高分子材料和电子通讯产业密切相关。电子通讯产品不但需要大量的高分子材料绝缘体，也必须广泛用到导电高分子材料。导电高分子材料可以对计算机、通讯网络设备、打印机、数字化仪等设备起到电磁波屏蔽的作用，防此信息泄漏，另外还可以用于消除上述设备的对人体的电磁波辐射，以及用于减少静电危险。导电工程塑料作为导电高分子材料中的一种，广泛应用于电子产品的外壳以及复印机/打印机用充电棒套管中。
[0003]高分子导电材料通常可以分为结构型和复合型两大类。常见的结构性导电材料主要有聚苯胺、聚吡咯和聚乙炔，它们由于大分子链中的共轭键可提供导电截流子，所以其自身就具有导电性。但此类材料难于溶解和熔融，难于成型，同时由于生产成本较高，因而限制了应用。复合型高分子导电材料中的聚合物基体本身不导电，依靠添加导电的金属合金氧化物等金属系填料、炭黑(导电碳粉)等碳系填料导电物质获得导电特性。由于此类材料不仅保留了通常高分子材料的机械和力学性能，同时可调节材料的电学性能，具有易成型，成本较低等优点。
[0004]导电碳粉填充型导电高分子材料是目前复合型导电高分子中较为常用的一种。碳粉填充型导电高分子之所以被广泛采用，首先是因为导电碳粉一种天然的半导体，其体积电阻率为0.1?1000 Ω.cm，资源丰富、价格低廉、适用性强;其次是因为碳粉可大幅度改善材料的导电性能，而且碳粉导电性持久稳定，而且易加工，对高分子有增强作用。但随着导电碳粉填充份量的增大，聚合物的导电性能也增大，当填充份量超过一定值后，其导电性能有质的飞跃。从绝缘体变为导体，这个值即渗滤阈值。但是，当导电碳粉的填充量增大时，会严重降低高分子的机械性能。因此衡量导电碳粉填充型导电性能好坏的标准是:第一要既能提高聚合物导电性的同时，又能保持良好的机械性能、光泽度等其它性能;第二要有较低的渗滤阈值，兼顾复合型导电复合材料的性价比。然而，目前常用的炭黑填充尼龙导电高分子虽然能够达到一定的导电性，但是其体积电阻率不稳定，机械性能较差，并且其表面较为粗糙，容易出现〃掉粉〃现象，限制其应用范围。
[0005]所以新型的导电工程塑料都利用金属系填料对高分子基体材料进行均匀填充，以提高其导电性能的材料。常用的导电金属合金氧化物有氧化锡铟、氧化锌铝、氧化锡锑等，这些导电金属合金氧化物填充在塑料中使得塑料具有高导电性，导电金属合金氧化物在塑料中的比重越大，塑料的导电效果越好，以往将微米级的导电填料添加到塑料中放在挤出机中挤出造粒，由于塑料中无机物的添加使得塑料的机械强度降低，抗弯曲抗扭折的性能差，防压抗震能力变差，于是人们开始研究将纳米级的导电金属合金氧化物添加到有机的塑料中去，但是由于纳米级的无机填料添加到有机的塑料中难以使纳米级的无机填料得到很好的分散，纳米级的无机填料容易团聚在一起，导致导电工程塑料的物理性能变差。【
【发明内容】
】
[0006]本发明的目的就是为了解决现有技术存在的问题，提出了一种导电工程塑料及其制备方法。
[0007]本发明的具体技术方案如下:
[0008]本发明提供一种导电工程塑料，其特征在于，按质量百分比计，该导电工程塑料包括:
[0009]纳米级的金属合金氧化物颗粒:6%?64%；
[0010]接枝改性剂与聚烯烃类树脂的接枝共聚物:2%?45%；
[0011]分散剂:0.18%?8%;
[0012]塑料基料:26%?70.82 %。
[0013]所述纳米级的金属合金氧化物颗粒接枝在接枝改性剂上，接枝改性剂接枝在聚烯烃类树脂的支链上。
[0014]所述接枝改性剂为马来酸酐或丙烯酸或油酸。
[0015]所述分散剂为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯等有机分散剂或硅烷偶联剂的一种或几种
[0016]所述纳米级的金属合金氧化物为纳米氧化锡铟、纳米氧化锡铺和纳米氧化锌招中的一种或多种。
[0017]本发明还提供一种制备如上所述导电工程塑料的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤:
[00? 8] (I)按质量份计，将6?64份纳米级的金属合金氧化物粉末加入I?24份接枝改性剂中，再加入0.05?8份分散剂，搅拌分散，使纳米级的金属合金氧化物分散在接枝改性剂和分散剂的混合溶剂中形成乳液状的分散体；
[0019](2)将上述步骤中制得的乳液状的分散体加入到超声喷雾干燥设备进行干燥制备纳米复合材料；
[0020](3)将上述步骤中制得的纳米散热复合材料与I?24份聚烯烃类树脂一起加入到双螺杆挤出机中，并且同时加入0.05?I份引发剂引发在双螺杆挤出机中进行接枝共聚反应，挤出造粒从而制备出导电树脂；
[0021](4)将导电树脂与20?80份塑料基料一起放入挤出机或者注塑机中制备导电工程塑料。
[0022]所述引发剂为过氧化物。
[0023]所述接枝改性剂为马来酸酐或丙烯酸或油酸。
[0024]所述分散剂为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯等有机分散剂或硅烷偶联剂的一种或几种。
[0025]所述纳米级的金属合金氧化物为纳米氧化锡铟、纳米氧化锡铺和纳米氧化锌招中的一种或多种。
[0026]本发明有益的技术效果在于:
[0027]将导电的无机纳米金属合金氧化物粉末加入到塑料中使得塑料既能够具有良好的导电性能，又不会降低塑料的物理机械性能，同时还增加了塑料的刚度。
[0028]通过先将导电的无机纳米金属合金氧化物粉末通过接枝剂接枝在聚烯烃类树脂上，从而避免了直接将导电的无机纳米金属合金氧化物粉末加入到塑料中引起导电的无机纳米金属合金氧化物粉末团聚的问题。
[0029]通过将包括导电的无机纳米金属合金氧化物粉末、接枝剂、分散剂的乳液分散体采用超声喷雾干燥，再与聚烯烃类树脂在熔融状态下接枝，能够利用高温使接枝共聚的副产物挥发，从而能够使得接枝共聚反应充分，而且速率快，由于是干燥后的分散体与聚烯烃类树脂反应，从而不会产生导电的无机纳米金属合金氧化物粉末团聚的问题。
【【具体实施方式】】
[0030]为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的实施例仅用以解释本发明，并不用来限定本发明。
[0031]实施例1
[0032]本实施例提供一种导电工程塑料，该导电工程塑料是通过如下步骤制备而成的:
[0033](I)按质量份计，将6份平均粒径为1nm的氧化铟锡粉末加入I份接枝改性剂马来酸酐中，再加入0.05份分散剂为聚丙烯酰胺，搅拌10?15分钟，然后采用超声波分散20?30分钟，使纳米氧化铟锡粉末分散在马来酸酐和聚丙烯酰胺的混合溶剂中形成乳液状的分散体；
[0034](2)将上述步骤(I)中制得的乳液状的分散体加入到超声喷雾干燥设备进行喷雾干燥制备出粉末状的包含有纳米氧化铟锡的复合材料；
[0035](3)将上述步骤(2)中制得的粉末状的复合材料与I份聚丙烯树脂粉末一起从双螺杆挤出机的入料口中加入到温度设置为2000C?2400C的双螺杆挤出机中，并且同时从入料口中加入0.05份引发剂过氧化氢引发，聚丙烯树脂与复合材料在双螺杆挤出机中进行接枝共聚反应，反应后的产物被挤出机挤出造粒从而制备出导电树脂。
[0036](4)将导电树脂与20份塑料基料PC—起放入挤出机或者注塑机中制备导电工程塑料。
[0037]制备出的导电工程塑料，按质量百分比计，包括如下组份:
[0038]纳米氧化铟锡:22%;
[0039]马来酸酐与聚丙烯的接枝改性共聚物:7%
[0040]聚丙烯酰胺:；0.18%;
[0041 ]塑料基料 PC:70.82 %。
[0042]所述纳米氧化铟锡接枝在接枝改性剂马来酸酐上，马来酸酐接枝在聚丙烯树脂的支链上。
[0043]实施例2
[0044]本实施例另提供一种导电工程塑料，该导电工程塑料是通过如下步骤制备而成的:
[0045](I)按质量份计，将64份平均粒径为30nm的氧化锌铝粉末加入24份接枝改性剂油酸中，再加入8份分散剂为十二烷基硫酸钠，搅拌10?15分钟，然后采用超声波分散20?30分钟，使纳米氧化铟锡粉末分散在油酸和十二烷基硫酸钠的混合溶剂中形成乳液状的分散体；
[0046](2)将上述步骤(I)中制得的乳液状的分散体加入到超声喷雾干燥设备进行喷雾干燥制备出粉末状的包含有纳米氧化铟锡的复合材料；
[0047](3)将上述步骤(2)中制得的粉末状的复合材料与24份聚乙烯树脂粉末