專利名稱：一種用于塑料焊接的電熱熔材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種塑料焊接材料，特別是涉及一種用于塑料件連接的電熱熔材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
熱塑性塑料及其復(fù)合材料因具有可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、比強(qiáng)度高、耐蝕性好、制造周期短等諸多優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車船舶、電子電器、石油化工等行業(yè)。但由于注塑工藝等因素的限制，形狀復(fù)雜的制品不能一次注塑成型，必須進(jìn)行二次連接加工。目前，塑料連接的方法很多，其中電熔焊因施工操作簡(jiǎn)單、焊接速度快、焊接效果好而在許多國(guó)家得到發(fā)展和推廣。傳統(tǒng)的電熔焊方法是采用埋置在塑料連接件的金屬絲電阻將塑料件表面加熱， 使塑料熔化并彼此融合，從而實(shí)現(xiàn)焊接。通常，上述連接件是采用在加熱絲上注模的方法制造的，在模制之前或過(guò)程中，容易發(fā)生加熱絲膨脹和移動(dòng)的危險(xiǎn)，這些位移的發(fā)生，會(huì)引起熱量分布不均勻，可能會(huì)在連接件中產(chǎn)生氣泡，還存在因彼此搭接引起短路的危險(xiǎn)，這都會(huì)降低焊接質(zhì)量甚至導(dǎo)致焊接失敗。公開號(hào)為CN1047827A、CN1083767A和CN201827577U的專利文件中，公開了涉及采用導(dǎo)電塑料替代上述金屬絲作電阻加熱材料，導(dǎo)電塑料由塑料基體和導(dǎo)電填料組成，導(dǎo)電填料取炭黑或金屬及其合金粉末。為滿足焊接要求的輸入功率，往往導(dǎo)電填料的含量要達(dá)到30%以上，但過(guò)高的無(wú)機(jī)填料會(huì)對(duì)導(dǎo)電塑料的力學(xué)性能帶來(lái)明顯的不利影響，會(huì)限制上述連接件的形狀和使用工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能滿足塑料焊接要求、具有良好力學(xué)性能的用于塑料焊接的電熱熔材料。本發(fā)明的目的還在于提供一種用于塑料焊接的電熱熔材料的制備方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的用于塑料焊接的電熱熔材料，包括塑料基體、導(dǎo)電聚苯胺和導(dǎo)電炭黑，各組分的質(zhì)量百分比為65、0 5 15 3 10。本發(fā)明的用于塑料焊接的電熱熔材料還包括分散劑和抗氧劑，質(zhì)量百分比為(Tl(To. 2。所述分散劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣或硬脂酸鋇。本發(fā)明的用于塑料焊接的電熱熔材料的制備方法為(I)以鹽酸作摻雜劑，過(guò)硫酸銨作氧化劑，于2(T25°C聚合反應(yīng)61小時(shí)，得到導(dǎo)電聚苯胺粉；(2)按照質(zhì)量百分比為65^90 5^15 3 10的比例，將塑料基體與導(dǎo)電聚苯胺粉和導(dǎo)電炭黑先后加入混煉機(jī)中混煉15-20分鐘，再在平板硫化機(jī)中熱壓20-30min，模壓成型得到具有一定尺寸的電熱熔材料，即塑料焊接連接件。所述塑料基體是聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯或ABS樹脂。本發(fā)明的用于塑料焊接的電熱熔材料的制備方法還可以包括I、按照質(zhì)量百分比為(Tl (To. 2的比例向混煉機(jī)中加入分散劑和抗氧后再進(jìn)行混煉。2、所述導(dǎo)電聚苯胺粉是采用如下方法得到在2(T25°C下，量取減壓蒸餾苯胺5 IOml加入容器中，加入8 IOml濃鹽酸，用蒸餾水配比到16(T200ml，用超聲波儀超聲半小時(shí)；緩慢滴加過(guò)硫酸銨溶液，室溫反應(yīng)61小時(shí)；過(guò)濾，洗滌，真空干燥，得到鹽酸摻雜聚苯胺；再將鹽酸摻雜聚苯胺溶于8(Tl00ml有機(jī)溶劑中，離心，取上層清液作為下一步聚合的種子；取4 51111苯胺加入到50ml鹽酸溶液中，加入l(Tl5ml種子溶液，滴加過(guò)硫酸銨的鹽酸溶液，室溫下反應(yīng)61小時(shí)，抽濾，洗滌，室溫下真空干燥24小時(shí)得到導(dǎo)電聚苯胺粉。3、用硫酸、高氯酸或?qū)谆交撬崽娲}酸；所述的有機(jī)溶劑為甲苯或二甲亞砜。4、所述導(dǎo)電炭黑滿足如下條件視比容為5. 0-7. 0cm3/g ;pH值8-9 ;吸碘值650g/kg ；電阻率 O. 4-0. 6 Ω · cm。本發(fā)明在導(dǎo)電填料中導(dǎo)入高分子導(dǎo)電聚合物，可以大大降低無(wú)機(jī)填料的含量，提 高塑料連接件的力學(xué)性能，同時(shí)通過(guò)大分子鏈的纏繞作用可以有效地控制正溫度系數(shù)效應(yīng)。本發(fā)明與目前現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn)以導(dǎo)電聚合物聚苯胺和導(dǎo)電炭黑為導(dǎo)電填料，發(fā)揮二者的協(xié)同作用，可以大大提升導(dǎo)電復(fù)合材料的導(dǎo)電性，獲得良好的電致發(fā)熱性能；解決傳統(tǒng)填料填充量大、與塑料基體相容性差的問(wèn)題，制備的電熱熔材料穩(wěn)定性好；采用通用的塑料加工方法，制備工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式下面舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)的描述。I.導(dǎo)電聚苯胺粉的合成在2(T25°C下，量取減壓蒸餾苯胺5 IOml加入三口燒瓶中，加入8 IOml濃鹽酸，用蒸餾水配比到16(T200ml，用超聲波儀超聲半小時(shí)。緩慢滴加過(guò)硫酸銨溶液，室溫反應(yīng)6 8小時(shí)。過(guò)濾，洗滌，真空干燥，得到鹽酸摻雜聚苯胺。再將其溶于8(Tl00ml有機(jī)溶劑(甲苯、二甲亞砜等)中，離心，取上層清液作為下一步聚合的種子。取Γ5πι1苯胺加入到50ml鹽酸溶液中，加入l(Tl5ml種子溶液，滴加過(guò)硫酸銨的鹽酸溶液，室溫下反應(yīng)6 8小時(shí)。抽濾，洗滌，室溫下真空干燥24小時(shí)。質(zhì)子酸還可用硫酸、高氯酸、對(duì)甲基苯磺酸等。2.炭黑的選擇在所有導(dǎo)電填料中，炭黑以其來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉、導(dǎo)電性能良好而深受歡迎。影響炭黑填充導(dǎo)電復(fù)合材料性能的主要指標(biāo)有結(jié)構(gòu)性、粒徑、比表面積、表面化學(xué)性質(zhì)等。在本研究中選用了結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、粒度小、表面極性基團(tuán)較少的導(dǎo)電炭黑作為導(dǎo)電填料，所用導(dǎo)電炭黑的視比容為5. 0-7. 0cm3/g ；pH值8-9 ;吸碘值650g/kg ；電阻率O. 4-0. 6 Ω · cm。3.電熱熔材料的制備(I)預(yù)熱混煉機(jī)，設(shè)定混煉機(jī)的加熱溫度高于塑料基體的熔點(diǎn)溫度10_20°C ;待混煉機(jī)達(dá)到設(shè)定溫度，先加入樹脂(聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、ABS樹脂等)25^30g和分散劑(硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸鋇等)I. 7 2g，混煉一段時(shí)間，樹脂呈現(xiàn)粘流態(tài)時(shí)方可緩慢加入聚苯胺粉末2. 5^4g,使其充分混煉均勻；然后再加入樹脂l(Tl5g，再加入炭黑3 4g，直至各組分都混煉完全，混煉時(shí)間大約為15 20min。(2)經(jīng)過(guò)3飛次混煉后，取混煉物放入模具中，在平板硫化機(jī)中熱壓2(T30min，模壓溫度高于樹脂熔點(diǎn)溫度10-20°C，壓力15MPa，得到60X 15X 3mm的測(cè)試樣片。電致發(fā)熱性能檢測(cè)為滿足塑料焊接要求，在加載安全電壓下，釆用自組裝電路，測(cè)試了所得樣片(ABS樹脂85%，聚苯胺10%，炭黑5%)的電致發(fā)熱性能，見表I。表I 28V電壓下電熱熔材料發(fā)熱情況
權(quán)利要求
1.一種用于塑料焊接的電熱熔材料，其特征是包括塑料基體、導(dǎo)電聚苯胺和導(dǎo)電炭黑，各組分的質(zhì)量百分比為65、0 5^15 3 10。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于塑料焊接的電熱熔材料，其特征是還包括分散劑和抗氧劑，質(zhì)量百分比為(Tl (Γ0. 2。
3.—種如權(quán)利要求I所述的用于塑料焊接的電熱熔材料的制備方法，其特征是(1)以鹽酸作摻雜劑，過(guò)硫酸銨作氧化劑，于2(T25°C聚合反應(yīng)61小時(shí)，得到導(dǎo)電聚苯胺粉；(2)按照質(zhì)量百分比為65 90 5^15 3 10的比例，將塑料基體與導(dǎo)電聚苯胺粉和導(dǎo)電炭黑先后加入混煉機(jī)中混煉15-20分鐘，再在平板硫化機(jī)中熱壓20-30min，模壓成型得到塑料焊接連接件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于塑料焊接的電熱熔材料的制備方法，其特征是按照質(zhì)量百分比為(Tl (Γ0. 2的比例向混煉機(jī)中加入分散劑和抗氧后再進(jìn)行混煉。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的用于塑料焊接的電熱熔材料的制備方法，其特征是所述導(dǎo)電聚苯胺粉是采用如下方法得到的在2(T25°C下，量取減壓蒸餾苯胺5 10ml加入容器中，加入8 10ml濃鹽酸，用蒸餾水配比到16(T200ml，用超聲波儀超聲半小時(shí)；緩慢滴加過(guò)硫酸銨溶液，室溫反應(yīng)61小時(shí)；過(guò)濾，洗滌，真空干燥，得到鹽酸摻雜聚苯胺；再將鹽酸摻雜聚苯胺溶于8(Tl00ml有機(jī)溶劑中，離心，取上層清液作為下一步聚合的種子；取Γ5πι1苯胺加入到50ml鹽酸溶液中，加入l(Tl5ml種子溶液，滴加過(guò)硫酸銨的鹽酸溶液，室溫下反應(yīng)61小時(shí)，抽濾，洗滌，室溫下真空干燥24小時(shí)得到導(dǎo)電聚苯胺粉。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于塑料焊接的電熱熔材料的制備方法，其特征是用硫酸、高氯酸或?qū)谆交撬崽娲}酸；所述的有機(jī)溶劑為甲苯或二甲亞砜。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的用于塑料焊接的電熱熔材料的制備方法，其特征是所述導(dǎo)電炭黑滿足如下條件視比容為5. 0-7. 0cm3/g ;pH值8-9 ;吸碘值650g/kg ;電阻率O. 4-0. 6 Ω · cm。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于塑料焊接的電熱熔材料的制備方法，其特征是所述導(dǎo)電炭黑滿足如下條件視比容為5. 0-7. 0cm3/g ；pH值8_9 ;吸碘值650g/kg ;電阻率O. 4-0. 6 Ω · cm。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于塑料焊接的電熱熔材料的制備方法，其特征是所述導(dǎo)電炭黑滿足如下條件視比容為5. 0-7. 0cm3/g ；pH值8_9 ;吸碘值650g/kg ;電阻率O. 4-0. 6 Ω · cm。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種用于塑料焊接的電熱熔材料及其制備方法。(1)以鹽酸作摻雜劑，過(guò)硫酸銨作氧化劑，于20~25℃聚合反應(yīng)6~8小時(shí)，得到導(dǎo)電聚苯胺粉；(2)按照質(zhì)量百分比為65~90﹕5~15﹕3~10的比例，將塑料基體與導(dǎo)電聚苯胺粉和導(dǎo)電炭黑先后加入混煉機(jī)中混煉15-20分鐘，再在平板硫化機(jī)中熱壓20-30min，模壓成型得到塑料焊接連接件。本發(fā)明在導(dǎo)電填料中導(dǎo)入高分子導(dǎo)電聚合物，可以大大降低無(wú)機(jī)填料的含量，提高塑料連接件的力學(xué)性能，同時(shí)通過(guò)大分子鏈的纏繞作用可以有效地控制正溫度系數(shù)效應(yīng)。
文檔編號(hào)C08K3/04GK102911419SQ201210398558
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者李瑞琦, 陳征, 郭青, 李佳妮 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)