[发明专利]纳米炭黑改性的导电塑料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新材料领域，涉及一种导电塑料的制备方法。

背景技术

众所周知，塑料是由许多排列无序的大分子组成的，通电后，当电流增大时，塑料内部会形成凌乱的网状物，并马上停止导电。不仅如此，塑料还常常作为绝缘基体使用，塑料在电子电气中的广泛应用正是基于这一点。然而在20世纪80年代中期，科学家却发现，某些结构的塑料却具有半导体特性，也能传输电流。塑料中加入了具有导电性的载流子，当填充达到一定程度时，就使塑料也具有导电性能。导电塑料具有塑料的密度，又具有金属的导电性和塑料的可加工性，还具备金属和塑料所欠缺的化学和电化学性能，是具有广泛应用前景的新兴材料。

导电塑料一般分为结构型和复合型两大类。

结构型材料是一种真正意义的导电塑料，但是合成工艺较复杂，成本较高，目前价格相当昂贵。纯粹的结构型导电高分子聚合物至今只有导电聚苯胺，其它许多导电聚合物几乎均需采用氧化还原、离子化或电化学等手段进行掺杂之后才能有较高的导电性。其代表性的产物有聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚吡啶、聚苯硫醚等。还有一种叫做热分解导电高分子，这是把聚酰亚胺、聚丙烯腈等在高温下热处理，使之生成与石墨结构相近的物质，从而获得导电性。这些热分解导电高分子的特征是无须掺杂处理，故具有优异的稳定性。

复合型是由导电性物质与高分子材料复合而成。该类别成本稍低，可以满足各种成型要求，是一类已被广泛应用的功能性高分子材料。复合型导电高分子材料的分类有很多种，根据电阻值的不同可分为：半导电体、除静电体、导电体、高导电体；根据树脂的形态不同可分为：导电塑料、导电橡胶、导电涂料、导电胶粘剂、导电薄膜等；还可根据其功能不同分为：防静电材料、除静电材料、电极材料、发热体材料、电磁波屏蔽材料；根据导电填料的不同可分为：抗静电剂系、金属系(各种金属粉末、纤维、片等)、碳系(炭黑、石墨等)，可以根据制品电阻值的要求不同进行调节生产。

碳系的填充物主要是导电炭黑、石墨和碳纤维，制成品的体积电阻率为10²-10⁹Ω。其中炭黑填充是主流，炭黑填充型导电聚合物之所以被广泛采用，其一是因为导电炭黑价格较为低廉；其二是因为炭黑能根据不同的导电性需求有较大的选择余地，它的制成品的电阻值可在10²-10⁹Ω之间的宽广范围内变化；其三是导电性持久、稳定；因此是理想的抗静电材料。但是它的制成品仅限于黑色，并对材料性能影响较大，需要配套改性技术。

炭黑作为一种主要载流子填料，得到广泛应用，目前纳米炭黑改性的导电塑料成为导电塑料领域的研发热点，纳米炭黑粒度越小化，处理炭黑的方式更巧妙化，使材料的导电性能更加优越，炭黑的分散效果更好，机械性能更佳，炭黑的导电性能主要决定于炭黑的粒度大小，表面结构特征，粒度越小，导电性能越好，但粒度越小，表面活化能越大，就越容易团聚，就难以分散在塑料中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米炭黑改性的导电塑料的制备方法，以获得导电性能优良、分散效果良好的导电塑料材料。

本发明所述的一种纳米炭黑改性的导电塑料的制备方法，包括以下步骤：

A、选择30nm的纳米级炭黑为导电载流子，处理方法如下：取7.5％重量百分比的粉状炭黑和7.5％重量百分比的柱状炭黑在高速混合机中，用雾化器雾化加入0.5％重量百分比的偶联剂和0.5％重量百分比的分散油，所述的偶联剂和分散油均是用9％重量百分比的白矿油稀释，混合15分钟，得到处理好的炭黑；

B、在高速混合机中，加入25％重量百分比的PE粉料，在高速搅拌下加入步骤A得到的处理好的炭黑，两者混合10分钟；将混合后的粉状物料在挤出机中挤出，得到含炭黑达到30％的块状导电母料；

C、将步骤B得到的导电母料破碎、干燥、在按1∶1的重量比例与HIPS混合，并加入2％重量百分比的SBS充分混合，然后在挤出机中挤出造粒，烘干，打包，得到所述的导电塑料材料；所述HIPS即高抗冲聚苯乙烯，所述SBS即苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。