[发明专利]基于碳纳米管及石墨烯复配体系的苯乙烯聚合物基导电母粒及其制备方法

说明书

本发明提供了一种基于碳纳米管及石墨烯复配体系的苯乙烯聚合物基导电母粒及其制备方法；首先将碳纳米管和石墨烯分别均匀分散在易挥发的惰性溶剂中，分别经超声处理装置处理1h，然后将处理好的分散液按照比例与原料在高速搅拌机中搅拌，然后与相容剂按照一定比例在室温下进行混合后，通过双螺杆进行熔融挤出，制备成导电母粒。本发明制备的复合材料导电性能优异，易于添加，可广泛应用于注塑、挤出以及改性等领域。

技术领域

本发明属于高分子领域，具体涉及一种基于碳纳米管及石墨烯的复配体系的苯乙烯聚合物基导电母粒及其制备方法。

背景技术

ABS 树脂是一种性能优异的树脂，具有优异的抗冲击性、耐热性、尺寸稳定性以及优异的染色性能，已经在电子电气、家电、汽车等领域得到了广泛的应用，适用于各种加工工艺。但是塑料一般都是绝缘的，随着社会的发展和科技的进步，塑料的应用范围越来越广，人们的要求也越来越高，而绝缘性会导致塑料制品表面积累的静电荷无法得到释放，进而形成静电压，容易吸附灰尘等污物，静电电压达到一定程度后，会产生静电放电（ESD）与电击现象。特别在电子行业中，各种精密仪器和精密电子元件会由于静电击穿而损坏甚至报废，另外，在一些接触易燃易爆物的工矿企业中，静电放电如果得不到有效的防护，会产生更严重的后果，一旦出现事故可能就会危及现场工人的生命，并造成重大的经济损失。另一方面，随着现代电子工业的发展，电磁波干扰（EMI）和射频干扰（RFI）成为了新的“环境污染”问题，精密电子元器件之间的微电流很容易受到这样的复杂电磁环境的影响，产生误动作、图像障碍等故障。

于是人们开始研究如何改善塑料的抗静电性能。目前主要有两种方法，一种是聚合阶段，引入共轭结构，形成导电通路，而改善静电耗散；另一种则是与导电的助剂复合，即制备复合型抗静电塑料。导电助剂有无机与有机结构的。有机导电剂与塑料的相容性优异，但也存在一些缺点，比如碘掺杂的聚乙炔的在空气中暴露1000 h后，其抗静电率会下降一个数量级，而碘掺杂的聚苯乙炔在空气中暴露250 h后，其基本失去抗静电性。无机导电助剂一般是通过分散在塑料中得到的导电、抗静电复合材料，目前已经广泛的被用在通信终端、计算机、汽车电话、收款机等设备上；但存在一个致命缺点，即分散性差，特别是纳米结构的碳纳米管和石墨烯。作为目前发现的导电导热性能最强的新型纳米材料，在塑料里掺入少量的碳纳米管和石墨烯，理论上能使塑料具备良好的抗静电性；但是碳材料由于表面惰性和片层之间具有很强的范德华力，因此分散极为困难。如何在复合材料中有效分散碳材料成为了抗静电甚至导电材料研究的一个热点，现有技术对此并没有有效的解决方案。

发明内容

本发明的目的就是为了针对现有技术中抗静电复合材料中的上述问题，难以满足更高要求场合的需求和稳定性的需求，而提出一种简单有效的基于碳纳米管及石墨烯复配体系的苯乙烯聚合物基导电母粒及其制备方法，碳纳米管及石墨烯形成贯穿/半贯穿结构，得到的导电、抗静电复合材料具有性能稳定、加工工艺简单可控、安全性高等优点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于碳纳米管及石墨烯复配体系的苯乙烯聚合物基导电母粒，按重量百分数计，由以下组成的原料制备得到：

苯乙烯聚合物 86～94%；

碳纳米管 0.2～1%；

石墨烯 1～5%；

相容剂 0.5～2%；

分散剂 4～8%。

本发明还提供了一种上述基于碳纳米管及石墨烯复配体系的苯乙烯聚合物基导电母粒的制备方法，包括以下步骤：

（1）将碳纳米管和石墨烯分别分散于惰性易挥发溶剂中，常温搅拌10～30min，得到碳纳米管悬浮液、石墨烯悬浮液；