一种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，目前在以碳纳米管作为导电剂的抗静电复合材料中，碳纳米管由于比表面积大，以及碳纳米管的结构、尺寸、与基材树脂的界面作用等因素都会影响碳纳米管的分散性，导致其极易团聚，故而难以在基材树脂中分散均匀，团聚的碳纳米管会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和抗静电性能等。

2、并且，目前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。在碳纳米管抗静电复合材料螺杆挤出造粒过程中，存在较多的剪切分散问题，也导致碳纳米管难以在基材树脂中分散均匀。同时，在成型工艺中，由于碳纳米管与基材树脂在加工成型过程中的流动迁移速率不同，特别是在注塑成型过程中，高压和高速作用很容易将流动速率不同的物质分离，尤其是当碳纳米管与基材树脂的界面作用不强时，碳纳米管与基材树脂极容易滑脱，从而加剧了碳纳米管的团聚效应，进而影响了抗静电制品的性能。

3、因此，亟需提供一种抗静电复合材料及其制备方法，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，该抗静电复合材料通过降低第一树脂的流动性和加强碳纳米管与树脂的界面作用，使碳纳米管的分散性较好，从结构和工艺上均使石墨烯连接碳纳米管形成的导电通路不容易因团聚而造成导电网络断裂，从而使得抗静电复合材料的性能较好，进而使得基于该抗静电复合材料制得的制品的表面性能和抗静电性能很好。

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、第一树脂，80-100份；

4、第二树脂，10-20份；

5、碳纳米管-石墨烯母料，10-30份，所述碳纳米管-石墨烯母料至少包括石墨烯和石墨烯表面生长的碳纳米管构成的碳纳米管-石墨烯；

6、分散剂，1-5份；

7、其中，在同一温度和负载条件下，所述第一树脂的熔融指数范围中的最小值大于所述第二树脂的熔融指数范围中的最大值。

8、进一步地，在温度230℃和负载2.16kg下，所述第一树脂的熔融指数范围为9-13g/10min；

9、和/或，

10、所述第二树脂的熔融指数范围为2-6g/10min。

11、进一步地，所述第一树脂为聚苯乙烯类树脂；

12、和/或，

13、所述第二树脂为乙烯-丙烯共聚物类树脂。

14、进一步地，所述碳纳米管-石墨烯母料还包括偶联剂，所述偶联剂接枝在碳纳米管-石墨烯表面。

15、进一步地，所述偶联剂包括硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂具有异氰酸基、氨基、羧基、环氧基、巯基中的至少一种。

16、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：

17、形成碳纳米管-石墨烯母料；其中，所述碳纳米管-石墨烯母料至少包括石墨烯和石墨烯表面生长的碳纳米管构成的碳纳米管-石墨烯；

18、将所述碳纳米管-石墨烯母料、第一树脂、第二树脂和分散剂混合均匀后，进行螺杆挤出造粒，形成挤出料；其中，在同一温度和负载条件下，所述第一树脂的熔融指数范围中的最小值大于所述第二树脂的熔融指数范围中的最大值；

19、将所述挤出料通过成型工艺成型，形成所述抗静电复合材料。

20、进一步地，所述形成碳纳米管-石墨烯母料包括如下步骤：

21、在石墨烯表面生长碳纳米管，形成碳纳米管-石墨烯后，进行酸洗；

22、将表面活性剂、偶联剂溶解于醇水溶液中混合均匀后，加入酸洗过的所述碳纳米管-石墨烯，再混合均匀后，得到碳纳米管-石墨烯粘稠物；

23、将所述碳纳米管-石墨烯粘稠物挤出，得到类固体状碳纳米管；其中，所述类固体状碳纳米管的固含量大于或等于85％。

24、进一步地，螺杆挤出造粒的设定工艺条件如下：

25、熔融段温度范围为200-210℃，挤压段温度范围为215-225℃，剪切段温度范围为220-230℃，增压段温度范围为225-235℃，熔融排气段温度范围为225-235℃，挤压段温度范围为230-240℃，剪切段温度范围为230-240℃，增压段温度范围为225-235℃，熔融排气段温度范围为220-230℃，机头温度范围为215-235℃；

26、和/或，

27、主机转速范围为400-1000rpm/min；

28、和/或，

29、真空度小于或等于-0.05mpa。

30、进一步地，成型工艺包括注塑成型，所述注塑成型分为五段且设定工艺条件如下：

31、第一段注塑温度范围为235-245℃、注射压力范围为90-120mpa、注射时间范围为3-5s、注射速度范围为15-25mm/s，第二段注塑温度范围为225-235℃、注射压力范围为90-120mpa、注射时间范围为3-5s、注射速度范围为55-65mm/s，第三段注塑温度范围为215-225℃、注射压力范围为90-120mpa、注射时间范围为3-5s、注射速度范围为35-45mm/s，第四段注塑温度范围为205-215℃、注射压力范围为90-120mpa、注射时间范围为3-5s、注射速度范围为25-33mm/s，第五段注塑温度范围为200-210℃、注射压力范围为90-120mpa、注射时间范围为3-5s、注射速度范围为15-25mm/s。

32、进一步地，所述注塑成型还设置有背压，所述背压范围为5-10mpa；

33、和/或，

34、所述注塑成型还设置有保压压力，所述保压压力范围为50-120bar。

35、与现有技术相比，本申请具有以下的技术效果：

36、本申请提供的抗静电复合材料，将高熔融指数的树脂、低熔融指数的树脂与碳纳米管-石墨烯复配，由于高熔融指数的树脂流动快，而低熔融指数的树脂与碳纳米管-石墨烯均流动较慢，那么低熔融指数的树脂可以降低高熔融指数的树脂的流动性，即平衡高熔融指数的树脂与碳纳米管-石墨烯之间在加工过程中的流动速率差异，从而能够提高碳纳米管的分散性，使其不易团聚，进而使石墨烯连接碳纳米管形成的导电通路不容易因团聚而造成导电网络断裂；同时，碳纳米管-石墨烯通过表面官能团化并制成碳纳米管母料，能够加强与树脂的界面结合作用，从而降低后续工艺对碳纳米管导电网络的破坏。由此，提供了一种性能较好的抗静电复合材料，通过该抗静电复合材料制得的制品的表面性能和抗静电性能等也很好。

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，在温度230℃和负载2.16kg下，所述第一树脂的熔融指数范围为9-13g/10min；

3.根据权利要求2所述的抗静电复合材料，其特征在于，所述第一树脂为聚苯乙烯类树脂；

4.根据权利要求3所述的抗静电复合材料，其特征在于，所述碳纳米管-石墨烯母料还包括偶联剂，所述偶联剂接枝在碳纳米管-石墨烯表面。

5.根据权利要求4所述的抗静电复合材料，其特征在于，所述偶联剂包括硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂具有异氰酸基、氨基、羧基、环氧基、巯基中的至少一种。

6.一种抗静电复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的抗静电复合材料的制备方法，其特征在于，所述形成碳纳米管-石墨烯母料包括如下步骤：

8.根据权利要求6所述的抗静电复合材料的制备方法，其特征在于，螺杆挤出造粒的设定工艺条件如下：

9.根据权利要求6所述的抗静电复合材料的制备方法，其特征在于，成型工艺包括注塑成型，所述注塑成型分为五段且设定工艺条件如下：

10.根据权利要求9所述的抗静电复合材料的制备方法，其特征在于，所述注塑成型还设置有背压，所述背压范围为5-10mpa；

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：第一树脂，80‑100份；第二树脂，10‑20份；碳纳米管‑石墨烯母料，10‑30份，碳纳米管‑石墨烯母料至少包括石墨烯和石墨烯表面生长的碳纳米管构成的碳纳米管‑石墨烯；分散剂，1‑5份；其中，在同一温度和负载条件下，第一树脂的熔融指数范围中的最小值大于第二树脂的熔融指数范围中的最大值。由此碳纳米管的分散性较好，进而使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：2024/3/5