一种导电炭黑填充pp-eaa复合材料的配方及制备工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种导电炭黑填充PP?EAA复合材料的配方及制备工艺，按照重量份数由如下原料组成：共聚聚丙烯1?3份、均聚聚丙烯3?6份、线性低密度聚乙烯20?25份、无水乙醇60?70份、导电炭黑40?50份、邻苯二甲酸二丁酯15?20份、分散剂10?15份、偶联剂10?15份，将共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、线性低密度聚乙烯按照配比加入无水乙醇中混合，然后将偶联剂滴加入导电炭黑作偶联处理后加入其中，再加入邻苯二甲酸二丁酯和分散剂进行混合；将混合物加入密炼仪中进行密炼共混，得到导电炭黑填充PP?EAA复合样片；最后将密炼共混得到的导电炭黑填充PP?EAA复合样片送入平板硫化机进行热压成型，得到最终成品。采用本配方方法制备的导电复合材料具有良好导电性能和力学性能。
【专利说明】
一种导电炭黑填充PP-EAA复合材料的配方及制备工艺
技术领域
[0001 ]本发明涉及高强度玻璃制备工艺领域，具体涉及一种导电炭黑填充PP-EAA复合材料的配方及制备工艺。【背景技术】
[0002]复合型导电高分子材料是高分子材料与导电物质通过分散复合、层压复合以及形成表面导电膜等方式构成的一种功能高分子材料。其中分散复合型导电高分子材料通常是填充导电粒子或导电纤维，如炭黑、碳纤维、金属粉、金属纤维、金属化玻璃纤维等。炭黑是目前应用最广、用量最大的导电填料，其体积电阻率为0.1?10W ? cm，导电性能稳定持久， 可以大幅度调整材料的导电性能(1?1X108W ? cm)，因此，炭黑填充的高分子导电复合材料导电效果好，被广泛应用于抗静电和导电材料、自控温发热材料、压敏导电胶、电磁波屏蔽等领域。但炭黑加入到聚合物基体中，对材料的力学性能和加工性能有着显著的影响。因此在设计导电聚合物复合材料的性质时，必须在电导率、力学性能、加工性能三者之间选择一个合适的平衡。
【发明内容】
[0003]针对以上问题，本发明提供了一种导电炭黑填充PP-EAA复合材料的配方及制备工艺，以废阴极射线管颈玻璃和氧化铅为主要原料，加入一定量的碳化硅、三氧化二铁、氧化铋，采用烧结法制备出可以吸收冲击波的高密度泡沫玻璃，具有优良的物理性能，可以有效解决【背景技术】中的问题。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:一种导电炭黑填充PP-EAA复合材料的配方，按照重量份数由如下原料组成:共聚聚丙烯1-3份、均聚聚丙烯3-6份、线性低密度聚乙烯20-25份、无水乙醇60-70份、 导电炭黑40-50份、邻苯二甲酸二丁酯15-20份、分散剂10-15份、偶联剂10-15份。
[0005]根据上述技术方案，所述共聚聚丙烯选择熔融指数为1.6g/10min。
[0006]根据上述技术方案，所述均聚聚丙稀选择恪融指数3.6g/10min。
[0007]根据上述技术方案，所述分散剂选择乙烯-丙烯酸共聚物。
[0008]根据上述技术方案，所述偶联剂选择钛酸酯偶联剂。
[0009]另外本发明还设计了一种导电炭黑填充PP-EAA复合材料的制备工艺，包括如下步骤:(1)将共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、线性低密度聚乙烯按照配比加入无水乙醇中混合；(2)将偶联剂滴加入导电炭黑作偶联处理；(3)将偶联处理后的导电炭黑加入所述步骤(1)中得到的混合物中，再加入邻苯二甲酸二丁酯和分散剂进行混合；(4)将混合物加入密炼仪中进行密炼共混，得到导电炭黑填充PP-EAA复合样片；(5)将密炼共混得到的导电炭黑填充PP-EAA复合样片送入平板硫化机进行热压成型，得到最终成品。
[0010]根据上述技术方案，所述步骤(4)中密炼温度控制为150°C，密炼时间为8min。
[0011]根据上述技术方案，所述步骤(5)中，热压温度为190°C，模压压力为lOMPa。[0〇12]根据上述技术方案，所述步骤(5)中，预热时间为10?12min，模压时间为3min，冷却保压3min，压制成品厚度为1mm。[〇〇13]本发明的有益效果:本发明以不相容的两相聚合物作基体，添加导电炭黑可以降低炭黑的填充量，采用线性低密度聚乙烯为基体树脂，将其与表面经处理的导电炭黑共混制得炭黑色母粒，然后利用熔融共混的方法制得炭黑填充聚丙烯导电复合材料，添加偶联剂改善了复合材料的力学性能，在炭黑低填充量时获得了具有良好导电性能的导电复合材料。【附图说明】
[0014]图1为本发明炭黑质量分数与材料拉伸强度和冲击强度的关系曲线图。
[0015]图2为本发明炭黑质量分数与材料导电性能的关系曲线图。
[0016]图3为本发明偶联剂含量与复合材料力学性能的关系曲线图。【具体实施方式】
[0017]为了使本发明的目的、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，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0018]实施例1:一种导电炭黑填充PP-EAA复合材料的配方，按照重量份数由如下原料组成:共聚聚丙烯1.5份、均聚聚丙烯3份、线性低密度聚乙烯20份、无水乙醇60份、导电炭黑 40份、邻苯二甲酸二丁酯15份、分散剂10份、偶联剂10份。
[0019]所述共聚聚丙烯选择熔融指数为1.6g/10min;所述均聚聚丙烯选择熔融指数 3.6g/10min;所述分散剂选择乙烯-丙烯酸共聚物;所述偶联剂选择钛酸酯偶联剂。
[0020]其制备工艺，包括如下步骤:(1)将共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、线性低密度聚乙烯按照配比加入无水乙醇中混合；(2)将偶联剂滴加入导电炭黑作偶联处理；(3)将偶联处理后的导电炭黑加入所述步骤(1)中得到的混合物中，再加入邻苯二甲酸二丁酯和分散剂进行混合；(4 )将混合物加入密炼仪中进行密炼共混，得到导电炭黑填充PP-EAA复合样片，密炼温度控制为150°C，密炼时间为8min;(5)将密炼共混得到的导电炭黑填充PP-EAA复合样片送入平板硫化机进行热压成型， 热压温度为190°C，模压压力为lOMPa，预热时间为10?12min，模压时间为3min，冷却保压 3min，压制成品厚度为1mm。[〇〇21] 实施例2:一种导电炭黑填充PP-EAA复合材料的配方，按照重量份数由如下原料组成:共聚聚丙烯2份、均聚聚丙烯4.5份、线性低密度聚乙烯22份、无水乙醇64份、导电炭黑44份、邻苯二甲酸二丁酯17份、分散剂13份、偶联剂12份。[〇〇22]所述共聚聚丙烯选择熔融指数为1.6g/10min;所述均聚聚丙烯选择熔融指数 3.6g/10min;所述分散剂选择乙烯-丙烯酸共聚物;所述偶联剂选择钛酸酯偶联剂。[〇〇23] 其制备工艺，包括如下步骤:(1)将共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、线性低密度聚乙烯按照配比加入无水乙醇中混合；(2)将偶联剂滴加入导电炭黑作偶联处理；(3)将偶联处理后的导电炭黑加入所述步骤(1)中得到的混合物中，再加入邻苯二甲酸二丁酯和分散剂进行混合；(4 )将混合物加入密炼仪中进行密炼共混，得到导电炭黑填充PP-EAA复合样片，密炼温度控制为150°C，密炼时间为8min;(5)将密炼共混得到的导电炭黑填充PP-EAA复合样片送入平板硫化机进行热压成型， 热压温度为190°C，模压压力为lOMPa，预热时间为10?12min，模压时间为3min，冷却保压 3min，压制成品厚度为1mm。[〇〇24] 实施例3:一种导电炭黑填充PP-EAA复合材料的配方，按照重量份数由如下原料组成:共聚聚丙烯3份、均聚聚丙烯4份、线性低密度聚乙烯25份、无水乙醇68份、导电炭黑49 份、邻苯二甲酸二丁酯18份、分散剂13份、偶联剂15份。[〇〇25]所述共聚聚丙烯选择熔融指数为1.6g/10min;所述均聚聚丙烯选择熔融指数 3.6g/10min;所述分散剂选择乙烯-丙烯酸共聚物;所述偶联剂选择钛酸酯偶联剂。[〇〇26] 其制备工艺，包括如下步骤:(1)将共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、线性低密度聚乙烯按照配比加入无水乙醇中混合；(2)将偶联剂滴加入导电炭黑作偶联处理，并将邻苯二甲酸二丁酯和分散剂进行混合后加入导电炭黑中；(3)将步骤(1)与步骤(2)中的得到两种混合物按照1:1配比混合均匀；(4 )将混合物加入密炼仪中进行密炼共混，得到导电炭黑填充PP-EAA复合样片，密炼温度控制为150°C，密炼时间为8min;(5)将密炼共混得到的导电炭黑填充PP-EAA复合样片送入平板硫化机进行热压成型， 热压温度为190°C，模压压力为lOMPa，预热时间为10?12min，模压时间为3min，冷却保压 3min，压制成品厚度为1mm。
[0027]通过以下测试方法研究了炭黑质量分数、偶联剂含量等对导电炭黑填充PP-EAA复合材料性能的影响。
[0028](1)炭黑质量分数对材料拉伸强度和冲击强度的影响(如图1所示)将不同炭黑质量分数的复合材料成品固定在在Instron4302型万能材料试验机上进行测试，拉伸速度为50mm/min，实验温度为室温。
[0029]由图1可见，在其他材料配比一定的条件下，炭黑质量分数对材料拉伸强度和冲击强度有明显的影响，随着炭黑用量的增加，复合材料的拉伸强度增大，冲击强度降低。这是因为炭黑粒子被基体分割和均匀包裹，且颗粒之间的空隙全部为基体所充满，当施加张力时，这些基体区段被拉开，表现出材料拉伸强度上升;炭黑作为具有表面活性的粒子与若干大分子链相接触，使大分子链的相对滑移变得困难，且炭黑填料相对于基体来说为高模量硬性材料，因此会使复合材料脆性增加，冲击强度显著下降。
[0030](2)炭黑质量分数对材料导电性能的影响(如图2所示)将炭黑质量分数不同的1 mm厚的模压片材裁减成8 c m X 8 c的方形材料供电性能测试使用，在室温电阻大于103Q时采用C46A高阻计配以ZC36的电极进行测试；低于103Q时采用 SDY4型四探针测试仪进行测试。
[0031]由图2可以看出，复合材料的表面电阻Rs随着炭黑用量的增加逐渐降低，当炭黑质量分数由4%增加至8%时，材料的电阻降低近6个数量级。这是因为随着炭黑用量增加，炭黑粒子之间的距离逐渐减小，可能出现粒子相互接触的情况，当炭黑粒子可以相互接触或足够接近时，通过隧道效应或电子跃迀形成连续的导电通路或导电网络，因而表面电阻急剧减小。作者认为，复合材料的“渗滤阈值”在炭黑质量分数为6%左右时出现。当炭黑质量分数高于8%时，复合材料的表面电阻随炭黑用量的变化趋于平缓，下降已不是很明显。这是由于达到“渗滤阈值”后，导电网络已经形成，增加炭黑用量对复合材料电阻的影响很小。[〇〇32](3)偶联剂含量对复合材料力学性能的影响(如图3所示)将偶联剂含量不同的1mm厚的模压片材裁减成8cmX8c的方形材料供测试使用，将裁剪后的样片固定在Instron4302型万能材料试验机上进行测试，拉伸速度为50mm/min，实验温度为室温。
[0033]由图3可以看出，偶联剂的加入使复合材料的拉伸强度先上升后下降。这是由于偶联剂本身的强度较低，偶联剂在复合材料中继续增加，反而会降低复合材料的拉伸强度。对于复合材料的冲击强度由未添加偶联剂时的3.79kJ/m2增大至偶联剂用量为20%时的 28.89kJ/m2，材料的冲击性能大大改善。这可能是因为，共混物形成了以PP为连续相，偶联剂为分散相的“海岛”结构，按银纹化理论，若橡胶颗粒的粒径过小，就会被埋在银纹中，而不发生支化，起到增韧的效果；随偶联剂用量的不断增加，分散相的粒径不断增大。因而要使共混物具有较好的性能，其分散相的平均粒径应控制在某一最佳值附近。综合考虑，P0E 的用量控制在15%?20%之间为宜。
[0034]基于上述，本发明的优点在于，本发明以不相容的两相聚合物作基体，添加导电炭黑可以降低炭黑的填充量，采用线性低密度聚乙烯为基体树脂，将其与表面经处理的导电炭黑共混制得炭黑色母粒，然后利用熔融共混的方法制得炭黑填充聚丙烯导电复合材料，添加偶联剂改善了复合材料的力学性能，在炭黑低填充量时获得了具有良好导电性能的导电复合材料。
[0035]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种导电炭黑填充PP-EAA复合材料的配方，其特征在于，按照重量份数由如下原料 组成:共聚聚丙烯1-3份、均聚聚丙烯3-6份、线性低密度聚乙烯20-25份、无水乙醇60-70份、 导电炭黑40-50份、邻苯二甲酸二丁酯15-20份、分散剂10-15份、偶联剂10-15份。2.根据权利要求1所述的一种导电炭黑填充PP-EAA复合材料的配方，其特征在于，所述 共聚聚丙稀选择恪融指数为1.6g/10min。3.根据权利要求1所述的一种导电炭黑填充PP-EAA复合材料的配方，其特征在于，所述 均聚聚丙稀选择恪融指数3.6g/10min。4.根据权利要求1所述的一种导电炭黑填充PP-EAA复合材料的配方，其特征在于，所述 分散剂选择乙烯-丙烯酸共聚物。5.根据权利要求1所述的一种导电炭黑填充PP-EAA复合材料的配方，其特征在于，所述 偶联剂选择钛酸酯偶联剂。6.—种导电炭黑填充PP-EAA复合材料的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤:(1)将共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、线性低密度聚乙烯按照配比加入无水乙醇中混合；(2)将偶联剂滴加入导电炭黑作偶联处理；(3)将偶联处理后的导电炭黑加入所述步骤(1)中得到的混合物中，再加入邻苯二甲酸 二丁酯和分散剂进行混合；(4)将混合物加入密炼仪中进行密炼共混，得到导电炭黑填充PP-EAA复合样片；(5)将密炼共混得到的导电炭黑填充PP-EAA复合样片送入平板硫化机进行热压成型， 得到最终成品。7.根据权利要求6所述的一种导电炭黑填充PP-EAA复合材料的制备工艺，其特征在于， 所述步骤(4)中密炼温度控制为150°C，密炼时间为8min。8.根据权利要求6所述的一种导电炭黑填充PP-EAA复合材料的制备工艺，其特征在于， 所述步骤(5)中，热压温度为190°C，模压压力为lOMPa。9.根据权利要求6所述的一种导电炭黑填充PP-EAA复合材料的制备工艺，其特征在于， 所述步骤(5)中，预热时间为10?12min，模压时间为3min，冷却保压3min，压制成品厚度为 lmm〇
【文档编号】C08K5/12GK105949606SQ201610587465
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年7月24日
【发明人】张伟, 魏发云
【申请人】泉州海岸线新材料科技有限公司