抗静电复合材料及其制备方法和应用与流程

本申请属于复合材料，具体涉及一种抗静电复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着科技的发展，目前以碳纳米管为导电剂的抗静电复合材料中，由于碳纳米管的比表面积大，极易团聚，故而难以在树脂材料中分散均匀，导致抗静电复合材料制得的制品表面容易形成小颗粒，影响了制品的表面性能、抗静电性能等。并且，目前的抗静电复合材料的制备方式多为先经过螺杆熔融挤出造粒，再将材料粒子通过成型工艺成型，而在螺杆挤出造粒过程中存在剪切分散问题，也导致碳纳米管难以在树脂材料中分散均匀，同时，通常的喂料工艺一般是将树脂材料和碳纳米管都从主喂料口进料，但由于碳纳米管堆积密度太小，粉体在空气中轻飘，来自于螺杆挤出机筒内的热气反冲，使得碳纳米管在下料过程中会悬飘于料斗内空中，无法按准确比例与树脂材料投料，导致喂料时就不好将碳纳米管与树脂材料混合均匀。

2、因此，亟需提供一种抗静电复合材料，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本申请的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种抗静电复合材料及其制备方法和应用，该抗静电复合材料中的碳纳米管可以实现均匀分散，并能形成导电网络通路，从而使得抗静电复合材料的性能较好。

2、为了实现上述申请目的，本申请的第一方面，提供了一种抗静电复合材料，按重量份数计包括：

3、基体树脂，80-100份；

4、基体分散剂，1-5份；

5、改性碳纳米管母粒，20-40份；

6、所述改性碳纳米管母粒包括第一树脂、碳纳米管接枝球状颗粒复合物和第一分散剂；

7、其中，所述第一树脂的熔融温度高于所述基体树脂的熔融温度30-60℃，抗静电复合材料制备过程中的熔融加工温度低于所述第一树脂的熔融温度10-20℃。

8、进一步地，所述改性碳纳米管母粒按重量份数计由如下原料制得：

9、第一树脂50-80份；

10、碳纳米管10-20份；

11、球状颗粒5-20份；

12、第一分散剂1-5份。

13、进一步地，所述球状颗粒表面接枝有环氧基团，所述碳纳米管表面接枝有氨基，所述环氧基团与所述氨基发生键合反应从而使碳纳米管接枝在球状颗粒表面。

14、进一步地，所述球状颗粒包括环氧硅氧烷偶联剂接枝的球状颗粒，所述碳纳米管包括氨基硅氧烷偶联剂接枝的碳纳米管。

15、进一步地，所述基体树脂包括热塑性树脂，所述热塑性树脂包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲醛、聚苯醚、abs中的至少一种；

16、和/或，

17、所述第一树脂包括聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、聚醚类、芳杂环聚合物中的至少一种。

18、进一步地，所述碳纳米管的管径范围包括1.0-6.0nm；

19、和/或，

20、所述碳纳米管的管长范围包括10-100μm；

21、和/或，

22、所述碳纳米管的长径比范围包括5000:1-120000:1；

23、和/或，

24、所述碳纳米管的比表面积范围包括800-1200m2/g；

25、和/或，

26、所述碳纳米管的拉曼光谱id/ig为0.3-0.7；

27、和/或，

28、所述碳纳米管的粉体电阻率范围包括0.1-5mω·cm。

29、本申请的第二方面，提供了上述抗静电复合材料的制备方法，包括如下步骤：

30、将碳纳米管与球状颗粒在碱性溶液中反应，得到碳纳米管接枝球状颗粒复合物；

31、将所述碳纳米管接枝球状颗粒复合物与第一树脂和第一分散剂混合均匀后进行处理，得到改性碳纳米管母粒；

32、将所述改性碳纳米管母粒与基体树脂和基体分散剂混合均匀后进行处理，得到所述抗静电复合材料。

33、进一步地，所述将碳纳米管与球状颗粒在碱性溶液中反应，得到碳纳米管接枝球状颗粒复合物包括：

34、将接枝有氨基的碳纳米管与接枝有环氧基团的玻璃微珠在所述碱性溶液中反应，得到碳纳米管接枝玻璃微珠复合物。

35、进一步地，所述将所述碳纳米管接枝球状颗粒复合物与第一树脂和第一分散剂混合均匀后进行处理，得到改性碳纳米管母粒包括：

36、将所述碳纳米管接枝球状颗粒复合物与第一树脂和第一分散剂混合均匀后，进行熔融挤出造粒，得到所述改性碳纳米管母粒；其中，所述熔融挤出造粒至少包括熔融塑化段和混炼均化段。

37、进一步地，所述将所述改性碳纳米管母粒与基体树脂和基体分散剂混合均匀后进行处理，得到所述抗静电复合材料包括：

38、将所述改性碳纳米管母粒与所述基体树脂和所述基体分散剂混合均匀后，进行螺杆挤出造粒；其中，所述螺杆挤出造粒采用的螺杆组合如下：输送剪切段的螺杆组合顺序为56/56、96/96、96/96、96/48、72/72、64/64、45°/5/56、60°/4/44、90°/5/56；熔融塑化段的螺杆组合顺序为k30°/5/56、k45°/4/56、k60°/5/44、44/44、k45°/6/56、k60°/5/44、44/44、k60°/4/56、k90°/5/56、44/44、k60°/4/44、k60°/5/56、k90°/4/44、44/22l；混炼均化段的螺杆组合顺序为k60°/5/56、k90°/5/56、72/72、c18、44/44、k60°/5/56、k90°/5/56、k60°/5/44l、44/44、c18、72/72、k60°/5/56、k90°/5/56；真空排气段的螺杆组合顺序为44/44l、72/72、72/72、96/96、72/72；挤出建压段的螺杆组合顺序为72/72、56/56、56/56、72/72、44/44。

39、与现有技术相比，本申请具有以下的技术效果：

40、本申请提供的抗静电复合材料将碳纳米管接枝在球状颗粒表面，并分散于基体树脂中，有效降低了碳纳米管在改性碳纳米管母粒中的团聚，起到更好的分散均匀的效果，同时由于碳纳米管在球状颗粒上向外发散，可以更好的搭接以形成导电网络通路；此外，通过设置第一树脂的熔融温度高于基体树脂的熔融温度30-60℃，可以使得抗静电复合材料制备过程中的熔融加工温度低于第一树脂的熔融温度10-20℃，这样在该挤出温度下，基体树脂熔融而改性碳纳米管母粒没有完全熔融，形成一种软化状态，相较熔融状态碳纳米管的自由度降低，从而进一步减少了碳纳米管的团聚。

技术特征：

1.一种抗静电复合材料，其特征在于，按重量份数计包括：

2.根据权利要求1所述的抗静电复合材料，其特征在于，所述改性碳纳米管母粒按重量份数计由如下原料制得：

3.根据权利要求2所述的抗静电复合材料，其特征在于，所述球状颗粒表面接枝有环氧基团，所述碳纳米管表面接枝有氨基，所述环氧基团与所述氨基发生键合反应从而使碳纳米管接枝在球状颗粒表面。

4.根据权利要求3所述的抗静电复合材料，其特征在于，所述球状颗粒包括环氧硅氧烷偶联剂接枝的球状颗粒，所述碳纳米管包括氨基硅氧烷偶联剂接枝的碳纳米管。

5.根据权利要求1或2所述的抗静电复合材料，其特征在于，所述基体树脂包括热塑性树脂，所述热塑性树脂包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲醛、聚苯醚、abs中的至少一种；

6.根据权利要求1或2所述的抗静电复合材料，其特征在于，所述碳纳米管的管径范围包括1.0-6.0nm；

7.一种抗静电复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的抗静电复合材料的制备方法，其特征在于，所述将碳纳米管与球状颗粒在碱性溶液中反应，得到碳纳米管接枝球状颗粒复合物包括：

9.根据权利要求7所述的抗静电复合材料的制备方法，其特征在于，所述将所述碳纳米管接枝球状颗粒复合物与第一树脂和第一分散剂混合均匀后进行处理，得到改性碳纳米管母粒包括：

10.根据权利要求7所述的抗静电复合材料的制备方法，其特征在于，所述将所述改性碳纳米管母粒与基体树脂和基体分散剂混合均匀后进行处理，得到所述抗静电复合材料包括：

技术总结
本申请公开了一种抗静电复合材料及其制备方法和应用，涉及复合材料技术领域。本申请的抗静电复合材料按重量份数计包括：基体树脂，80‑100份；基体分散剂，1‑5份；改性碳纳米管母粒，20‑40份；改性碳纳米管母粒包括第一树脂、碳纳米管接枝球状颗粒复合物和第一分散剂；其中，第一树脂的熔融温度高于基体树脂的熔融温度30‑60℃，抗静电复合材料制备过程中的熔融加工温度低于第一树脂的熔融温度10‑20℃。由此，碳纳米管可以均匀分散于抗静电复合材料中，并能形成导电网络通路，使得抗静电复合材料的性能良好。

技术研发人员：章驰天,章胜华,张政,刘巨章
受保护的技术使用者：深圳烯湾科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15