[发明专利]一种高韧性导电尼龙复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种尼龙复合材料，具体讲，涉及一种高韧性导电尼龙复合材料，以及该复合材料的制备方法。

背景技术

随着科学技术和电子工业的高速发展，导电高分子复合材料的应用越来越广泛。这类材料除了具有高分子材料固有的质轻、易加工、高弹性、抗腐蚀、耐磨损等优点外，还需具有一定的电性能以满足作为抗静电和导电材料、电磁屏蔽材料、自控温发热材料等领域的需要。导电高分子复合材料是由绝缘聚合物基体和导电填料以一定的方式和加工工艺制成的一类功能高分子复合材料。常用的导电填料有：①碳炭填料，如石墨、炭黑和碳纤维等；②金属填料，如金属粉末、碎片和纤维，镀金属的粉末和纤维等；③其它填料，如无机盐和金属氧化物粉末等。其中，炭黑由于原料易得，价格低廉，质轻，导电性能持久稳定，可以大幅度调整复合材料的电阻率，同时具有增强、吸收紫外线等功能，是目前应用最广、用量最大的导电填料。但是，炭黑的填充分数一般较大，往往导致复合材料韧性的下降，不能兼顾电学和力学性能上的使用要求。因此，降低炭黑的填充量和提高复合材料的韧性成为导电高分子复合材料的主要发展方向。

目前，降低炭黑填充量的方法主要有两大类，一类是使用两种不相容的组分进行共混，使炭黑选择性地分布在其中一相或两相的界面上。这种方法在一定程度上能够降低导电渗滤阈值，提高电导率，但是随之而来的问题是绝大多数共混体系都属于热力学不相容体系，存在微观的相分离，如果界面结合不牢固，材料受到冲击时界面发生分离，力学性能仍会下降。另一类是使用不同填料进行夹杂，发挥填料间的协同作用，提高填料的利用效率。这种方法只是能在一定程度上减少材料力学性能的损失，但很难达到较高韧性。

尼龙是工程塑料中最古老的品种之一，自20世纪30年代由美国杜邦公司开发并实现工业化以来，至今在激烈的市场竞争中仍保持领先地位，广泛应用于机械、仪表、汽车、包装等行业。但是，与金属相比，尼龙还存在电绝缘、吸水率大，有一定脆性和难以承受重负荷等缺点，限制了其应用范围。尼龙的增韧主要有以下三种途径：一是通过与聚烯烃及弹性体共混；二是掺混高韧性工程塑料；三是无机粒子增韧。其中，采用官能团接枝的聚烯烃弹性体增韧方法制备高韧性尼龙合金，是目前增韧尼龙的最主要开发方向。聚烯烃弹性体增韧的三元复合体系同时具有较高导电性能和超高韧性的功能复合材料（缺口冲击强度>50KJ/m²）。其机理为聚烯烃弹性体在共混体系中一方面可以起到体积排除的作用，即促使导电填料仅分散于PA6相，橡胶相仅占据材料体积，间接提高了填料的有效含量，因此制备的三元复合材料在相同填料分数下得到更高的导电性能。另一方面，聚烯烃弹性体的极性功能基团可与PA6上的氨基在熔融共混的过程中发生反应接枝，界面结合紧密，且橡胶粒子能够发生塑性形变吸收大量的能量，导致复合材料冲击强度大大提高。弹性体增增韧的纳米复合材料兼具导电/抗静电功能性和超高韧性的高性能。

现有技术中已经公开以尼龙为基体树脂，添加炭黑作为导电填料制备复合材料。本发明对现有技术做了进一步的改进，制备出了一种高韧性的导电复合材料。

发明内容

本发明的首要发明目的在于提出一种高韧性导电尼龙复合材料。

本发明的第二发明目的在于提出该复合材料的制备方法。

为了完成本发明的目的，采用的技术方案为：

本发明涉及一种高韧性导电尼龙复合材料，所述的复合材料原料的组成为：聚合物基体50～80wt%，炭黑10～20wt%，马来酸酐接枝的聚烯烃弹性体10～30wt%，占原料总重量0.5～1.5wt%的液体石蜡，优选的组成为：聚合物基体50～70wt%，炭黑15～20wt%，马来酸酐接枝的聚烯烃弹性体15～30wt%，占原料总重量0.75～1.25wt%的液体石蜡。

本发明的第一优选技术方案为：所述的聚合物基体选自尼龙6、尼龙9、尼龙11、尼龙12、尼龙46、尼龙66、尼龙610、尼龙612、尼龙1010、尼龙1111、尼龙1212中的至少一种。

本发明的第二优选技术方案为：所述的炭黑选自乙炔炭黑、石墨炭黑、热裂解炭黑、导电炭黑、超导电炭黑中的至少一种。

本发明的第三优选技术方案为：所述的炭黑的粒径为20～100nm，优选25～80nm，更优选30～50nm。