[发明专利]一种抗静电耐热老化聚酰胺复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种抗静电耐热老化聚酰胺复合材料，按重量份计，包括如下组分：聚酰胺树脂27～100份；碳纳米管0.3～10份；增强填料0～60份；仲胺化合物0.05～3份；无机磷酸盐0.05～2份。本发明提供的抗静电耐热老化聚酰胺组合物表面电阻率可低至105，150℃/250h热氧老化后无缺口冲击强度保持率可高达92％，大大拓宽了聚酰胺复合材料的应用领域。

技术领域

本发明涉及高分子材料改性技术领域，具体涉及一种兼具优良耐热老化性能和抗静电性能的碳纳米管填充改性聚酰胺复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着汽车轻量化进程的飞速发展，非金属制品的应用范围也在不断扩大，其中使用最为广泛的是塑料制品，塑料的应用已经从内饰扩展到零件和构件上，“以塑代钢”、“以塑代铝”已成为一种趋势。

塑料中的聚酰胺树脂因具有良好的耐热性、可经受汽车发动机运转等产生的高温和外界的高低温变化；具有优异的耐老化性和耐磨性，被广泛用作汽车各种部件，尤其是发动机罩下耐热功能部件和输气、输油管线等。而作为汽车零部件，尤其是发动机周边用零部件，容易因运动摩擦和感应产生静电，若所产生的静电不能及时消除，积累到一定量时会造成吸尘、电击，甚至产生火花后导致火灾、爆炸等安全隐患，为此，很多汽车零部件对其材质有抗静电要求。但众所周知，聚酰胺树脂是优良的绝缘材料，其表面电阻率通常为1014～1016Ω，而只有当聚酰胺的表面电阻率达到108～1010Ω时，才具备抗静电性能。因此，为了尽可能避免聚酰胺制品在使用时产生静电积累，有必要对聚酰胺进行抗静电改性，赋予其较低的表面电阻率，消除静电危害。

再者，作为汽车用发动机周边部件用聚酰胺复合材料，不仅要具有良好的抗静电性能，还需要其拥有较好的耐热老化性能，尤其是无缺口冲击强度不能衰减太快，因为发动机周边零部件在寿命期间需要暴露在高温环境，工作时又处于长时间振动状态，如果冲击性能衰减过快，直接会导致其零部件未到正常使用寿命就提前失效，故而致使汽车制造商不得不将问题车辆全部召回，不仅给汽车消费者带来不便和担忧，更给汽车制造商带来巨大的经济损失。因此，研究开发出兼具抗静电和耐热老化性能的聚酰胺复合材料非常有必要，具有巨大的实际使用意义。

当前，提升聚酰胺材料的抗静电性能，最常用的方法是添加导电填料类抗静电剂，如金属纤维、碳纤维、炭黑、碳纳米管等。但金属纤维和碳纤维因存在高添加量、价格贵、表面电阻率波动大等缺点而制约其应用；炭黑因导电效率低需多量添加易引致尼龙树脂物理机械性能下降、流动性能下降等问题。而碳纳米管是一种一维纳米材料，具有优良的力学性能和导电性，用于取代炭黑来提升聚酰胺的抗静电性能，具有添加量少，成本可接受，对聚酰胺物理机械性能影响小，甚至在一定范围内可以稍有增强等优点，而且表面电阻率相对更稳定。

本发明人采用碳纳米管填充改性聚酰胺，获得的复合材料虽然满足了抗静电性能要求，但其耐热老化性能却不理想，需要对其进行改性，但经过大量试验验证，惊讶地发现，采用本领域公认的改善聚酰胺耐热老化性能技术手段——添加诸如铜化合物/卤素化合物类热稳定剂，对改善碳纳米管/聚酰胺基复合材料的耐热老化性能却表现的不尽人意，特别是无缺口冲击强度衰减过快，具体表现为150℃/250h热老化后无缺口冲击强度保持率仅有40％。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种兼具优良耐热老化性能和抗静电性能的碳纳米管填充改性聚酰胺复合材料，该碳纳米管填充改性聚酰胺复合材料在具有良好的抗静电性能的同时，还具有良好的耐热老化性能，经150℃热老化250h后，无缺口冲击强度保持率可维持在90％左右。

本发明的目的通过以下技术方案实现的：

一种抗静电耐热老化聚酰胺复合材料，按重量份计，包括以下组分：