[发明专利]具有改善的机械性能的复合材料以及包含该复合材料的模制品

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料，该复合材料具有改善的机械性能，本发明还涉及包含该复合材料的模制品。

背景技术

热塑性树脂，特别是具有优异机械性能和好的耐热性的高性能塑料，用于多种应用。例如，聚酰胺树脂和聚酯树脂适合用于各种工业部件，包括电气/电子部件、机器部件和汽车部件的制备，由于它们的机械性能和韧性的良好平衡，所以主要是通过注塑成型。具有优异的模制性能、耐热性、机械性能和耐化学性的聚酯树脂，尤其是聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯，被广泛用作用于工业模制品例如连接头、继电器、以及发动器的开关和电气/电子器件的材料。无定形树脂例如聚碳酸酯树脂是高透明的且尺寸稳定。由于这些优势，无定形树脂用于很多领域，包括光学材料和家用电器的部件、OA装置和汽车。

出于防止由静电和灰尘污染引起的故障的要求，电气/电子器件应该抗静电。汽车燃料泵部件也需要具有除了现有机械性能之外的高电导率。

添加剂例如表面活性剂、金属粉末和金属纤维通常用于使树脂具有导电性。然而，这些添加剂常常无意地使最终模制品的物理性能(例如电导率和机械强度)劣化。

导电炭黑是使树脂具有导电性的常用材料。然而，必须添加大量炭黑来实现高电导率并且炭黑的结构在熔融混合的过程中也易分解。得到的树脂经受加工性能差以及热稳定性以及其他物理性能的巨大劣化。

在这些情况下，为了实现改善电导率，同时减少导电填充剂的使用，研究集中于包含碳纳米管而不是导电炭黑的树脂复合材料。

发明内容

技术问题

本发明的一个目的是提供一种复合材料，该复合材料具有改善的机械性能，同时具有高电导率。

本发明的另一目的是提供一种模制品，该模制品具有改善的机械性能，同时具有高电导率。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供一种复合材料，该复合材料通过加工包含热塑性树脂、束型碳纳米管和强化材料的树脂组合物制备而成，其中，在加工之前所述碳纳米管的I_D/I_G为1.0以下，并且在加工之后复合材料中的碳纳米管的平均长度为相对于加工之前碳纳米管的平均长度的40％至99％，I_D/I_G指在碳纳米管的拉曼光谱中D峰的强度与G峰的强度的比率。

根据本发明的另一方面，提供一种模制品，该模制品包含所述复合材料。

有益效果

根据本发明的一个方面的复合材料通过挤出包含碳纳米管和强化材料的热塑性树脂组合物制备而成。作为原料的碳纳米管的I_D/I_G低，表明它们在挤出过程中经历较少的裂解。因此，在作为终产品的复合材料中存在的碳纳米管的平均长度更小程度地减小，从而使复合材料具有高电导率。另外，强化材料的添加有助于进一步改善机械性能。因此，复合材料适合用于要求具有高电导率的各种部件。

具体实施方式

现在将详细地描述本发明。应该指出，本说明书和权利要求书中使用的术语和单词不应该理解为限于常规或词汇意义，而是应该基于发明人能适当定义术语的概念以更好地描述他自己的发明的原则，理解为与本发明的技术观点对应的含义和概念。

本发明的一个方面提供一种复合材料，该复合材料通过加工包含热塑性树脂、束型碳纳米管和强化材料的树脂组合物制备而成，其中，在加工之前所述碳纳米管的I_D/I_G为1.0以下并且在加工之后余量长度的比率为40％至99％。

余量长度的比率可以通过公式1来定义：

余量长度的比率(％)＝(在加工之后复合材料中存在的碳纳米管的平均长度/在加工之前作为原料的碳纳米管的平均长度)×100    (1)

通过向热塑性树脂中添加碳纳米管，树脂组合物的电导率得到改善。此时，需要使热塑性树脂内在机械性能的劣化最小化。另外，在将组合物加工为复合材料或将复合材料加工为模制品的过程中，不应该引起诸如气泡产生的问题。因此，将强化材料和具有最小缺陷的碳纳米管一起用于树脂组合物来进一步改善复合材料的电导率和机械性能，同时维持组合物和复合材料的加工性能。

组合物中使用的强化材料可以为纤维形状。由于这个形状，强化材料可以在热塑性树脂的基质内形成网络结构并且可以与碳纳米管进行结构缠结，使树脂组合物的机械强度得到改善。