專利名稱：一種導電-抗靜電復合材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及高分子新材料領域，尤其涉及一種導電-抗靜電復合材料及其制備方法。
背景技術：
高分子樹脂基導電/抗靜電復合材料，由于具有制備エ藝簡單、電導率易于調節、原材料來源廣泛、成本低、易于加工成型等優點，并且可以廣泛地應用于汽車、電氣及電子儀器、辦公設備、物流傳送設備和エ業機械等領域，可以滿足和擴大高分子材料在各種用途上的需要，因此，其材料的制備技術和應用技術，歷來為人們所密切關注。聚酰胺樹脂(俗稱尼龍)，是分子主鏈上含有重復酰胺基團(-NH-C0-)的一類熱塑 性樹脂的總稱，包括脂肪族尼龍、芳香族尼龍和半芳香族尼龍等較多的品種。聚酰胺樹脂具有優異的綜合性能，包括力學性能、耐熱性、耐磨損性、耐腐蝕性和自潤滑性，并且其摩擦系數低，易于加工等，因此在エ業上有著極其廣泛的用途。近年來エ業的發展也對尼龍的導電或抗靜電性能提出了越來越多的要求，如良好的抗靜電性能不僅可以改善尼龍管或傳送帶的輸送安全性和衛生性，而且可以改善其傳送效率，良好的導電性可以改善尼龍的靜電噴涂性等等。但由于聚酰胺樹脂本身電阻率較高，且用傳統的導電性介質如炭黑等改善尼龍的導電或抗靜電性能時，因炭黑在尼龍中導電效率低、分散性差等問題比較突出，易產生很多相關的不良影響，包括因炭黑導電效率低需多量添加而易于引致尼龍樹脂物理機械性能下降、流動性能下降等問題，而這些問題一直未能得到很好的解決。近年來，以碳納米管為導電介質制備導電高分子復合材料的技術越來越引起人們的重視。其原因在干與炭黑或者碳纖維相比，碳納米管可以使高分子基體在實現導電時的逾滲值有較大的降低。但碳納米管目前エ業化量產規模小、成本高，即使在材料中其添加量遠遠少于炭黑也將帶來材料制備成本的大幅度増加，因此，在技術上如何提高碳納米管使用效率，極カ地降低其添加量，對碳納米管填充型導電高分子復合材料的エ業用途的發展具有重要的意義。人們在研究或生產中一般所采用的提高碳納米管使用效率的方法，主要是通過改善碳納米管和高分子樹脂之間的分散狀態，使碳納米管能在高分子基體中達到更好的導電網絡構筑的效果而實現的，包括各種對碳納米管表面修飾的方法、將高分子基體和碳納米管進行溶液共混的方法、將單體和碳納米管進行原位聚合的方法等等。這些方法雖然可以在某種程度上提高碳納米管的使用效率，但因其存在操作步驟復雜、耗費大量溶剤、技術局限性大等問題而不適用于エ業化生產。
發明內容
鑒于此，本發明實施例g在提供一種導電-抗靜電復合材料及其制備方法，該方法可借助芳香族ニ酰胺化合物對提高碳納米管在聚酰胺樹脂中分散的促進作用，可在較小的碳納米管添加量下使其實現有效的導電網絡構筑，使材料具有良好的導電和抗靜電性能，從而降低材料制備成本，滿足各種導電或抗靜電聚酰胺樹脂使用用途的需要。本發明提供了一種導電-抗靜電復合材料，包括聚酰胺樹脂、碳納米管以及芳香族ニ酰胺化合物，各組分的重量份數比為聚酰胺樹脂為100份、碳納米管為O. 3^10份，芳香族ニ酰胺化合物為O. 01 2. O份。其中，聚酰胺樹脂即尼龍樹脂，是指在重復單元中含有酰胺基團(-NH-C0-)的脂肪族尼龍或半芳香族尼龍。具體可以是尼龍6 (PA6)、尼龍11 (PA11)、尼龍12 (PA12)、尼龍46 (PA46)、尼龍 66 (PA66)、尼龍 610 (PA610)、尼龍 612 (PA612)、尼龍 1010 (PA1010)、尼龍 1111 (PA1111)、尼龍 1212 (PA1212)、尼龍 6T (PA6T)、尼龍 9T (PA9T)或尼龍 MXD6 (PAMXD6)。本發明中，聚酰胺樹脂的合成方法不限，結晶度不限，粘度不限。 碳納米管既包括單壁碳納米管，也包括雙壁碳納米管和多壁碳納米管，其形態不限，長徑比不限，制造方法不限，后處理與否不限。碳納米管在所述導電-抗靜電復合材料中的重量份數比為O. 3^10份，優選為2飛份。其中，芳香族ニ酰胺化合物為以2，6-苯ニ酰胺或2，6-萘ニ酰胺為骨架結構的芳香族ニ酰胺化合物。具體可以是2，6苯ニ甲酸己酰胺或N，N-ニ環已基-2，6-萘ニ酰胺。所述碳納米管借助芳香族ニ酰胺化合物的作用均勻分散于聚酰胺樹脂中。這是由于芳香族ニ酰胺化合物在結構上既具有芳香環又具有酰胺鍵，則不僅和碳納米管也和聚酰胺樹脂有著良好的親和性，因此，芳香族ニ酰胺化合物對提高碳納米管在聚酰胺樹脂中的分散性有著較好的促進作用，借助這種作用可顯著地提高碳納米管在聚酰胺樹脂中的分散效果，可在較小的碳納米管添加量下使其實現有效的導電網絡構筑，從而使材料具有良好的導電和抗靜電性能。本發明中，芳香族ニ酰胺化合物的制備方法不限。芳香族ニ酰胺化合物在所述導電-抗靜電復合材料中的重量份數比為0.01 2. O份，優選為O. 03 2. O份。相應地，本發明還提供了一種導電-抗靜電復合材料的制備方法，包括以下步驟，將聚酰胺樹脂、碳納米管及芳香族ニ酰胺化合物按下列重量份數混合聚酰胺樹脂100份；碳納米管O. 3 10份；芳香族ニ酰胺化合物O. 01 2. O份；采用高分子材料通用加工設備在聚酰胺樹脂熔融溫度以上的溫度條件下，通過熔融混煉、造粒，得到導電-抗靜電復合材料。其中，聚酰胺樹脂、碳納米管和芳香族ニ酰胺化合物具體如前文所述，此處不再贅述。碳納米管在所述導電-抗靜電復合材料中的重量份數比為O. 3^10份，優選為2飛份。芳香族ニ酰胺化合物在所述導電-抗靜電復合材料中的重量份數比為O. 01 2. O份，優選為O. 03 2. O份。其中，高分子材料通用加工設備，即一般公知的高分子混合混煉器械，其設備種類不限，可以是單/雙螺桿擠出機、密煉機、雙棍開煉機、雙滾或多滾壓延機。在本發明的導電-抗靜電復合材料制備過程中，可以根據需要添加各種抗氧劑、光穩定劑、紫外吸收劑、潤滑剤、填充劑、纖維狀增強劑等各種類型的高分子材料添加剤，也可根據需要在熔融混煉后不經造粒而直接經擠出機或其他成型設備制成各種形狀的制品，但這些方法并不影響本發明的主g和目的，應視為本發明權利要求之內。本發明的一種導電-抗靜電復合材料及其制備方法，事實上是在巧妙地利用了芳香族ニ酰胺化合物和碳納米管以及和聚酰胺樹脂之間所具有的物理化學作用的基礎上而實現的。一般碳納米管在聚酰胺樹脂中因相互親和性相對較差而不能實現良好的分散，導致其導電網絡的構筑效率低，為使復合材料達到較好的導電或抗靜電性能需要較大添加量。而芳香族ニ酰胺化合物因其在結構上既具有芳香環又具有酰胺鍵，則不僅和碳納米管也和聚酰胺樹脂有著良好的親和性，因此，芳香族ニ酰胺化合物對提高碳納米管在聚酰胺樹脂中的分散性有著較好的促進作用，借助這種作用可顯著地提高碳納米管在聚酰胺樹脂中的分散效果，可在較小的碳納米管添加量下使其實現有效的導電網絡構筑，使材料具有良好的導電和抗靜電性能，從而降低材料制備成本，滿足各種導電或抗靜電聚酰胺樹脂使用用途的需要。實施本發明實施例，具有如下有益效果本發明實施例提供的導電-抗靜電復合材料，通過在聚酰胺樹脂中加入少量的碳納米管，便能使該復合材料具有優良的導電-抗 靜電性能，同時降低了材料的成本，且能滿足各種導電-抗靜電聚酰胺樹脂使用用途的需要。本發明實施例提供的導電-抗靜復合材料的制備方法，エ藝簡單，適合規模化生產。
具體實施例方式下面對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。在實施例和比較例中，材料的導電性能采用電阻率表示，其數值越小表示材料的導電性能越好。實施例I :將50g尼龍6樹脂(型號1013B，日本宇部興產株式會社生產)、I. Og碳納米管(深圳納米港有限公司產)和O. 15g N, N- ニ環已基-2，6-萘ニ酰胺混合均勻后，將混合物加入哈克流變儀中，在混煉溫度為250° C，螺桿轉速為60r/pm條件下混煉5min后取出，用熱壓機將以上物料在250° C條件下壓制成約3毫米厚的薄片，即得到導電-抗靜電復合材料。采用數字式四探針測試儀測量該樣品的電阻率，其結果為2. IXlO4Ohm . cm。實施例2 :除將實施例I中碳納米管改為O. 5gタト，樣品制備和測量方法均與實施例I相同。該樣品的電阻率為4. 5X IO6Ohm · cm。實施例3 :除將實施例I中碳納米管改為3. Og, N, N- ニ環已基_2，6_萘ニ酰胺改為O. 02g外，樣品制備和測量方法均與實施例I相同。該樣品的電阻率為3. SXlO1Ohm .cm。實施例4 :除將實施例I中的N，N_ ニ環已基-2，6_萘ニ酰胺改為O. 7g外，樣品制備和測量方法均與實施例I相同。該樣品的電阻率為2. 7X IO2Ohm . cm。實施例5 :除將實施例I中尼龍6樹脂改為同量的尼龍66樹脂(型號101L，杜邦公司生產生產)，混煉溫度改為270° C，樣品壓制溫度改為270° C外，樣品制備和測量方法均與實施例I相同。該樣品的電阻率為4. 3X IO5Ohm · cm。實施例6 :除將實施例5中N，N- ニ環已基-2，6_萘ニ酰胺改為2，6_苯ニ甲酸己酰胺I. Og外，樣品制備和測量方法均與實施例5相同。該樣品的電阻率為1.5X102ohm .cm。實施例7 :除將實施例I中尼龍6樹脂改為同量的尼龍MXD6樹脂(日本三菱瓦斯化學株式會社生產)，混煉溫度為260° C，樣品壓制溫度改為260° C外，樣品制備和測量方法均與實施例I相同。該樣品的電阻率為4. 6X 103ohm · cm。實施例8 :除將實施例7中N，N- ニ環已基_2，6_萘ニ酰胺改為2，6_苯ニ甲酸己酰胺I. Ogタト，樣品制備和測量方法均與實施例7相同。該樣品的電阻率為2. 4X IO2Ohm .cm。實施例9 :除將實施例I中尼龍6樹脂改為同量的尼龍66樹脂，碳納米管改為O. 15g，N, N- ニ環已基-2，6-萘ニ酰胺改為O. 25g，混煉溫度和樣品壓制溫度改為260° C 夕卜，樣品制備和測量方法均與實施例I相同。該樣品的電阻率為8. 2X IO9Ohm . cm。實施例10 :除將實施例5中碳納米管改為5g外，樣品制備和測量方法均與實施例5相同。該樣品的電阻率為I. 6X IO1Ohm · cm。下述比較例是對照進行的常規方法制備所得的導電聚酰胺樹脂，其電阻率較大，導電性能不如本發明提供的導電-抗靜電復合材料。比較例I :將50g尼龍6樹脂和I. Og碳納米管混均后，采用和實施例I同樣的方法進行樣品制備和電性能測量。樣品的電阻率為I. 7X IO12Ohm . cm。比較例2 :將50g尼龍66樹脂和I. Og碳納米管混均后，采用和實施例5同樣的方法進行樣品制備和電性能測量。樣品的電阻率為3. 4X IO13Ohm . cm。比較例3 :將50g尼龍MXD6樹脂和I. Og碳納米管混均后，采用和實施例7同樣的方法進行樣品制備和電性能測量。樣品的電阻率為I. 4X IOltlOhm . cm。比較例4 :將50g尼龍6樹脂采用實施例I同樣的方法進行樣品制備和電性能測量。樣品的電阻率為8. IXlO14Ohm · cm。比較例5 :將50g尼龍66樹脂采用實施例5同樣的方法進行樣品制備和電性能測量。樣品的電阻率為2. 8X IO15Ohm · cm。比較例6 :將50g尼龍MXD6樹脂采用實施例7同樣的方法進行樣品制備和電性能測量。樣品的電阻率為7. 6X IO16Ohm · cm。以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種導電-抗靜電復合材料，其特征在于，包括聚酰胺樹脂，碳納米管以及芳香族ニ酰胺化合物，各組分的重量份數比為聚酰胺樹脂100份，碳納米管0. 3^10份，芳香族ニ酰胺化合物0. 01 2. 0份。
2.如權利要求I所述的導電-抗靜電復合材料，其特征在于，所述聚酰胺樹脂可以是脂肪族尼龍或半芳香族尼龍。
3.如權利要求2所述的導電-抗靜電復合材料，其特征在于，所述聚酰胺樹脂可以是尼龍6、尼龍11、尼龍12、尼龍46、尼龍66、尼龍610、尼龍612、尼龍1010、尼龍1111、尼龍1212、尼龍6T、尼龍9T或尼龍MXD6。
4.如權利要求I所述的導電-抗靜電復合材料，其特征在于，所述芳香族ニ酰胺化合物為以2，6-苯ニ酰胺或2，6-萘ニ酰胺為骨架結構的芳香族ニ酰胺化合物。
5.如權利要求4所述的導電-抗靜電復合材料，其特征在于，所述芳香族ニ酰胺化合物可以是2，6苯ニ甲酸己酰胺或N，N- ニ環已基-2，6-萘ニ酰胺。
6.一種導電-抗靜電復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 將聚酰胺樹脂、碳納米管及芳香族ニ酰胺化合物按下列重量份數比混合 聚酰胺樹脂100份， 碳納米管0. 3^10份， 芳香族ニ酰胺化合物0. 01 2. 0份； 采用高分子材料通用加工設備在聚酰胺樹脂熔融溫度以上的溫度條件下，通過熔融混煉、造粒，得到導電-抗靜電復合材料。
7.如權利要求6所述的導電-抗靜電復合材料的制備方法，其特征在于，所述聚酰胺樹脂可以是脂肪族尼龍或半芳香族尼龍。
8.如權利要求7所述的導電-抗靜電復合材料的制備方法，其特征在于，所述聚酰胺樹脂可以是尼龍6、尼龍11、尼龍12、尼龍46、尼龍66、尼龍610、尼龍612、尼龍1010、尼龍1111、尼龍1212、尼龍6T、尼龍9T或尼龍MXD6。
9.如權利要求6所述的導電-抗靜電復合材料的制備方法，其特征在于，所述芳香族ニ酰胺化合物為以2，6-苯ニ酰胺或2，6-萘ニ酰胺為骨架結構的芳香族ニ酰胺化合物。
10.如權利要求9所述的導電-抗靜電復合材料的制備方法，其特征在于，所述芳香族ニ酰胺化合物可以是2，6苯ニ甲酸己酰胺或N，N- ニ環已基-2，6-萘ニ酰胺。
全文摘要
本發明實施例公開了一種導電-抗靜電復合材料，包括聚酰胺樹脂，碳納米管以及芳香族二酰胺化合物，各組分的重量份數比為聚酰胺樹脂為100份、碳納米管為0.3~10份，芳香族二酰胺化合物為0.01～2.0份。本發明實施例還公開了該導電-抗靜電復合材料的制備方法，包括將上述組分混合，采用高分子材料加工設備在聚酰胺樹脂熔融溫度以上的溫度條件下，通過熔融混煉、造粒。本發明提供的導電-抗靜電復合材料及其制備方法，將少量碳納米管加入到聚酰胺樹脂中，使復合材料具有優良的導電-抗靜電性能，同時降低了材料的成本，且能滿足各種導電-抗靜電聚酰胺樹脂使用用途的需要。
文檔編號C08K5/20GK102863780SQ20121034244
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月14日 優先權日2012年9月14日
發明者毛澄宇 申請人:毛澄宇