高強度pp導電復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及導電復合材料領域，具體地說是一種高強度PP導電復合材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]PP (聚氯乙烯)是五大通用樹脂之一，國內(nèi)外生產(chǎn)量極大，應用范圍廣闊。日常生活中的很大一部分產(chǎn)品都由PP制備，但是其自身存在的一些缺陷，如電絕緣性、機械強度低等，大大限制了其應用范圍。將絕緣PP制備成導電性能良好且高強度的復合材料，將可以擴大PP在集成電路、化工設備、外包裝材料、航天航空等領域的應用。
[0003]在PP導電復合材料制備方法方面，利用密煉機將PP基體與炭黑粉體按照一定比例密煉塑化，再放入雙螺開煉機擠出造粒，用平板硫化機熱壓成型。根據(jù)加工方式和對原料要求的不同，加工方法可分為:熔融混合、研磨混合、溶液共混、粉末混合。
[0004]熔融混合是將導電填料粉末與熔融PP借助混煉設備混合，然后加工成型。此方法在熔融混煉的過程中需要高溫和較長時間進行混煉，因此會有有毒氣體如Cl2放出，不利于環(huán)保，且需要高溫高耗能的操作過程，從經(jīng)濟角度考慮，成本較高。但該方法現(xiàn)在廣泛應用于塑料制品業(yè)，其工藝成熟，板材機械性能好。
[0005]研磨混合:研磨混合法是將PP與導電填料經(jīng)過研磨，使其均勻混合，再進行熔融澆鑄成型。研磨法工藝手段相對簡單，但每次處理量非常少，研磨過程中誤差也高，不適于工業(yè)生產(chǎn)。
[0006]溶液共混:該法是將PP溶于適當?shù)娜軇┲校鶆蚍稚щ娞盍嫌谌芤褐?，蒸發(fā)以后，將PP與導熱填料混合物熔融澆鑄，擠出或模壓成型。此方法污染高，溶劑的回收和無毒化是非常難攻克的技術難點，環(huán)保效應差。
[0007]粉末混合:粉末混合法是目前最具有前景的應用技術，并且環(huán)保效應強。該方法往往存在著填充料分散不均勻的問題，導致材料成分不均一，性能不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是克服PP電絕緣性和低機械強度的問題，提供一種高強度PP導電復合材料及其制備方法。
[0009]本發(fā)明的方案是通過這樣實現(xiàn)的:
一種高強度PP導電復合材料，其原料重量比為:炭黑:15-18%、錳粉:0.2-0.5%、鐵粉:0.5-0.8%、銅粉:2.0-3.0%、鋯粉:0.1-0.2%、鎳粉:1.6-1.8%、鈦粉:0.05-0.2%,其余為 PP粉。
[0010]如上所述的高強度PP導電復合材料，其原料重量比為:炭黑:18%、錳粉:0.5%、鐵粉:0.6%、銅粉:2.8%、鋯粉:0.1%、鎳粉:1.8%、鈦粉:0.1%、分散劑:1.0%，其余為PP粉。
[0011]如上所述的高強度PP導電復合材料，所述分散劑為二氧化硅粉末。
[0012]一種高強度PP導電復合材料的制備方法，該方法是將炭黑:15_18%、錳粉:0.2-0.5%、鐵粉:0.5-0.8%、銅粉:2.0-3.0%、鋯粉:0.1-0.2%、鎳粉:1.6-1.8%、鈦粉:0.05-0.2%，分散劑:0.5-1.0%以及PP粉混勻，將混勻后的原料置于振動罐內(nèi)振動100-120min，使各成分均勻分散到PP基體中，取出振蕩后的反應物，填充于平板硫化機的模具中，高溫熱壓后脫模得到高強度PP導電復合材料。
[0013]如上所述的高強度PP導電復合材料的制備方法，所述振動罐內(nèi)壁為聚四氟乙烯，振動罐的振動頻率為45-55HZ，振幅為5-8mm，振動力為12000-15000N，振動功率為0.8-lkw0
[0014]如上所述的高強度PP導電復合材料的制備方法，所述高溫熱壓其條件為壓力6-10MP、溫度 160-180°C，熱壓 10~20min。
[0015]本發(fā)明實現(xiàn)的技術原理是:炭黑、錳粉、鐵粉、銅粉、鋯粉、鎳粉、鈦粉在分散劑二氧化硅和振動罐振動作用下，均勻地分散在PP基體中，復合材料內(nèi)部形成更為密集的導電網(wǎng)絡，導電性能增強，同時各金屬元素賦予復合材料更高的機械強度。
[0016]本發(fā)明具備以下良好效果:
(I)本發(fā)明的高強度PP導電復合材料具有良好的導電性能，其電阻率在0.16ΩΥΠ1以下。
[0017](2)本發(fā)明的高強度PP導電復合材料具有良好的機械強度，其縱向拉伸強度和橫向拉伸強度都在50MPa以上。
[0018](3)本發(fā)明制備方法過程沒有Cl2排放，無工業(yè)廢料產(chǎn)生，且過程中不需添加有毒有害化學試劑，環(huán)保效應強，生產(chǎn)成本低，市場前景好。
【具體實施方式】
[0019]以下結(jié)合實施例和描述本發(fā)明一種高強度PP導電復合材料及其制備方法，這些描述并不是對本
【發(fā)明內(nèi)容】
作進一步的限定。
[0020]實施例1
一種高強度PP導電復合材料，其原料重量比為:炭黑:18%、錳粉:0.5%、鐵粉:0.6%、銅粉:2.8%、鋯粉:0.1%、鎳粉:1.8%、鈦粉:0.1%、二氧化硅:1.0%，其余為PP粉；所述分散劑為二氧化硅粉末。
[0021]制備該高強度PP導電復合材料的方法，是將炭黑:18%、錳粉:0.5%、鐵粉:0.6%、銅粉:2.8%、鋯粉:0.1%、鎳粉:1.8%、鈦粉:0.1%、分散劑:1.0%以及PP粉混勻，將混勻后的原料置于內(nèi)壁為聚四氟乙烯的振動罐內(nèi)振動100 min，振動頻率為45Hz，振幅為5mm，振動力為12000N，振動功率為0.8kw，使各成分均勻分散到PP基體中，取出振蕩后的反應物，填充于平板硫化機的模具中，在壓力6MP、溫度160°C下熱壓lOmin，熱壓后脫模得到高強度PP導電復合材料。
[0022]實施例2
一種高強度PP導電復合材料，其原料重量比為:炭黑:15%、錳粉:0.2%、鐵粉:0.5%、銅粉:2.0%、鋯粉:0.1%、鎳粉:1.6%、鈦粉:0.05%、分散劑:0.5%，其余為PP粉；所述分散劑為二氧化硅粉末。
[0023]制備該高強度PP導電復合材料的方法，是將炭黑:15%、錳粉:0.2%、鐵粉:0.5%、銅粉:2.0%、鋯粉:0.1%、鎳粉:1.6%、鈦粉:0.05%、二氧化硅:0.5%以及PP粉混勻，將混勻后的原料置于內(nèi)壁為聚四氟乙烯的振動罐內(nèi)振動120 min，振動頻率為55Hz，振幅為8mm，振動力為15000N，振動功率為lkw，使各成分均勻分散到PP基體中，取出振蕩后的反應物，填充于平板硫化機的模具中，在壓力10MP、溫度180°C下熱壓20min，熱壓后脫模得到高強度PP導電復合材料。
[0024]實施例3
一種高強度PP導電復合材料，其原料重量比為:炭黑:18%、錳粉:0.5%、鐵粉:0.8%、銅粉:3.0%、鋯粉:0.2%、鎳粉:1.8%、鈦粉:0.2%、分散劑:1.0%，其余為PP粉；所述分散劑為二氧化硅粉末。
[0025]制備該高強度PP導電復合材料的方法，是將炭黑:18%、錳粉:0.5%、鐵粉:0.8%、銅粉:3.0%、鋯粉:0.2%、鎳粉:1.8%、鈦粉:0.2%、二氧化硅:1.0%以及PP粉混勻，將混勻后的原料置于內(nèi)壁為聚四氟乙烯的振動罐內(nèi)振動llOmin，振動頻率為50Hz，振幅為6mm，振動力為14000N，振動功率為0.9kw，使各成分均勻分散到PP基體中，取出振蕩后的反應物，填充于平板硫化機的模具中，在壓力8MP、溫度170°C下熱壓15min，熱壓后脫模得到高強度PP導電復合材料。
[0026]實施例4
一種高強度PP導電復合材料，其原料重量比為:炭黑:16%、錳粉:0.24%、鐵粉:0.6%、銅粉:2.5%、鋯粉:0.15%、鎳粉:1.7%、鈦粉:0.1%、分散劑:0.8%，其余為PP粉；所述分散劑為二氧化硅粉末。
[0027]制備該高強度PP導電復合材料的方法，是將炭黑:16%、錳粉:0.24%、鐵粉:0.6%、銅粉:2.5%、鋯粉:0.15%、鎳粉:1.7%、鈦粉:0.1%、二氧化硅:0.8%以及PP粉混勻，將混勻后的原料置于內(nèi)壁為聚四氟乙烯的振動罐內(nèi)振動120 min，振動頻率為45Hz，振幅為5mm，振動力為13000N，振動功率為0.8kw，使各成分均勻分散到PP基體中，取出振蕩后的反應物，填充于平板硫化機的模具中，在壓力10MP、溫度165°C下熱壓18min，熱壓后脫模得到高強度PP導電復合材料。
[0028]本發(fā)明上述實施例方案僅是對本發(fā)明的說明而不能限制本發(fā)明，權(quán)利要求中指出了本發(fā)明產(chǎn)品組成成分、成分比例、制備方法參數(shù)的范圍，而上述的說明并未指出本發(fā)明參數(shù)的范圍，因此，在與本發(fā)明的權(quán)利要求書相當?shù)暮x和范圍內(nèi)的任何改變，都應當認為是包括在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種高強度PP導電復合材料，其特征在于，其原料重量比為:炭黑:15-18%、錳粉:0.2-0.5%、鐵粉:0.5-0.8%、銅粉:2.0-3.0%、鋯粉:0.1-0.2%、鎳粉:1.6-1.8%、鈦粉:0.05-0.2%，其余為 PP 粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度PP導電復合材料，其特征在于，其原料重量比為:炭黑:18%、錳粉:0.5%、鐵粉:0.6%、銅粉:2.8%、鋯粉:0.1%、鎳粉:1.8%、鈦粉:0.1%、分散劑:1.0%，其余為PP粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高強度PP導電復合材料，其特征在于，所述分散劑為二氧化硅粉末。
4.一種高強度PP導電復合材料的制備方法，其特征在于，該方法是將炭黑:15-18%、錳粉:0.2-0.5%、鐵粉:0.5-0.8%、銅粉:2.0-3.0%、鋯粉:0.1-0.2%、鎳粉:1.6-1.8%、鈦粉:0.05-0.2%，分散劑:0.5-1.0%以及PP粉混勻，將混勻后的原料置于振動罐內(nèi)振動100-120min，使各成分均勻分散到PP基體中，取出振蕩后的反應物，填充于平板硫化機的模具中，高溫熱壓后脫模得到高強度PP導電復合材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高強度PP導電復合材料的制備方法，其特征在于，所述振動罐內(nèi)壁為聚四氟乙烯，振動罐的振動頻率為45-55Hz，振幅為5-8mm，振動力為12000-15000N，振動功率為 0.8_lkw。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高強度PP導電復合材料的制備方法，其特征在于，所述高溫熱壓其條件為壓力6-10MP、溫度160-180°C，熱壓10~20min。
【專利摘要】本發(fā)明涉及導電復合材料領域，具體地說是一種高強度PP導電復合材料及其制備方法。該高強度PP導電復合材料的原料重量比為：炭黑：15-18%、錳粉：0.2-0.5%、鐵粉：0.5-0.8%、銅粉：2.0-3.0%、鋯粉：0.1-0.2%、鎳粉：1.6-1.8%、鈦粉：0.05-0.2%、分散劑：0.5-1.0%，其余為PP粉，制備方法為將原料按比例混勻后置于振動罐內(nèi)振動100-120min，使各成分均勻分散到PP基體中，取出振蕩后的反應物，填充于平板硫化機的模具中，高溫熱壓后脫模得到高強度PP導電復合材料。本發(fā)明的高強度PP導電復合材料具有良好的導電性能的同時，還兼具很好的抗拉強度，且制備方法反應效率高，節(jié)約能源，無工業(yè)廢料，生產(chǎn)成本低，市場前景好。
【IPC分類】C08K3-04, H01B1-24, C08K3-08, C08L23-12, H01B1-22, B29C43-58, C08K3-36
【公開號】CN104530562
【申請?zhí)枴緾N201410812594
【發(fā)明人】陳程, 羅永城, 羅生芳
【申請人】陳程, 羅永城, 羅生芳
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月24日