[发明专利]聚酯/金属纤维导电、导热、快结晶复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导电、导热及快结晶的聚酯复合材料的制备方法。

背景技术

高分子材料的体积电阻率一般为10¹⁰～10²⁰Ω/cm之间，长期以来作为绝缘 材料使用，随着电子工业和信息技术等产业的迅速发展，高分子材料的应用范 围不断扩大，使用要求也日益提高，对导电高分子材料的需求越来越迫切。导电 高分子材料的研究和开发一直受到世界各国的普遍重视，根据导电高分子材料 的结构、组成及制备工艺的不同，可以将其分为结构型和复合型两大类，结构 型导电高分子材料是指高分子本身结构具有导电性或经过化学掺杂后具有导 电性的一类高分子材料，这类材料因为合成方法复杂，成本较高，在实际应用 中受到限制；复合型导电高分子材料是指经过物理改性后具有导电性的高分子 材料，它一般以某种聚合物为基体，加入各种抗静电剂、无机导电填料或亲水 聚合物复合而成。

在导电高分子材料领域中，现有技术一般采用碳黑或石墨粒子增加基体的 导电性，如CN1438363，CN1255512，CN1242286，CN1584140，CN1903935， CN1903938等，或者采用添加金属粒子如CN1605604，由于一般添加的粒子尺寸 较小，只有在高填充量时才具有较好的导电性，使价格升高，而且高填充量材 料的力学性能往往不尽如人意。

在导热高分子材料领域中，纯的高分子材料一般不能胜任，因为高分子材 料大多是热的不良导体。高分子材料导热系数很小，约为金属的1/500～1/600。 在电子电气工业中，由于电子元件、逻辑电路的尺寸大大减小，对材料的散热 性提出了更高的要求；化工生产和废水处理的热交换器既需要具有导热能力， 又要求耐化学腐蚀、耐高温。传统的导热材料多为导热性较好的金属材料，但 金属材料不耐腐蚀，使其在某些领域的应用受到限制。目前采用的合金技术和 防腐涂层技术虽然提高了金属的抗腐蚀能力，却大大降低了其导热性。文献如 CN1388202通过添加陶瓷纤维、石墨粉、碳黑、碳纤维或者金属粉的办法提高 高分子材料导热性。

控制高分子材料的结晶速度也一直受到人们的广泛关注，适当的结晶可以 提高高分子材料的强度、硬度、耐热性、耐溶剂侵蚀性和力学等性能，聚酯材 料的结晶速度较慢，在加工过程中有可能达不到所需的结晶度或者达到所需结 晶度需要较长的时间，从而对其性能产生影响。改善聚酯结晶的方法一般是添 加有机羧酸盐或无机盐等成核剂。有机羧酸盐是通过与聚酯的端羧基形成成核 中心进而诱导结晶，提高聚酯的结晶速率；而有机羧酸盐的存在同时引起聚酯 分子量下降导致力学性能的劣化。无机盐是一种成本低廉的结晶成核剂，但受 粒子尺寸和分散程度的影响，对提高聚酯的结晶速率十分有限。因此聚酯作为 工程塑料的工业化生产品种不多，而兼具导电性能和导热性能的品种更为罕 见。

而不锈钢纤维(SSF)是20世纪80年代才得到开发与应用的一种新型金属纤 维，具有优良的导电性和加工性能。其中，最突出的性能是在高温加工成型过 程中，不易产生表而氧化，无需进行繁杂的去氧化层和表面防护处理。由拉拔 技术生产的不锈钢纤维(SS)直径小，对塑料基体性能如收缩率、拉伸强度、弯 曲模量等影响较小。

但是目前不锈钢纤维通常用于电磁屏蔽织物，例如中国申请号02128561.6 公开了一种功能性纱线。根据本发明的功能性纱线通过混合和纺制70至92％的 第一种纤维和8至32％的第二种纤维制备，其中所述第一种纤维包括棉、聚酯、 尼龙、丙烯腈系或人造纤维中的至少一种纤维，所述第二种纤维包括一种不锈 钢纤维。根据本发明的功能性纱线和由该纱线制成的衣物具有防静电效果并且 能够防止人体受到有害的电磁波。

因此，本领域缺乏一种集导电性、导热性和结晶速度较快等综合性能于一 体的复合材料。本领域迫切需要一种综合优良导电性能、导热性能及快结晶性 能的聚酯复合材料。

发明内容

本发明的目的在于获得一种聚酯/金属纤维复合材料组合物，所述组合物 用于制得综合优良导电性能、导热性能及快结晶性能的聚酯复合材料。

本发明再一目的在于获得一种综合优良导电性能、导热性能及快结晶性能 的聚酯复合材料。

本发明还有一个目的在于获得一种制备所述复合材料的方法。

本发明另一目的在于获得一种本发明所述的复合材料制得的制品。