[发明专利]一种导静电的玄武岩纤维-聚碳酸酯树脂复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种导静电的玄武岩纤维‑聚碳酸酯树脂复合材料,包括如下重量份的原料：聚碳酸酯树脂800～900份；玄武岩纤维60～100份；导电介质50～100份；硅烷偶联剂1～2份；润滑剂5～10份；增韧剂35～50份；抗氧剂2～4份；分散剂5～10份；脱水剂2～4份。本发明通过将复合导电介质接枝到玄武岩纤维上，并以聚碳酸酯树脂为基体，显著提高了玄武岩纤维/聚碳酸酯型复合材料的导静电性，该材料在室温下的体积电阻率可达10⁵Ω·cm左右，比一般玄武岩纤维/聚碳酸酯复合材料的体积电阻率下降多个数量级，实现低介电常数，在保持优异力学性能的同时，大大提升导静电性能，扩大了应用范围。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其是涉及一种导静电的玄武岩纤维-聚碳酸酯树脂复合材料及其制备方法。

背景技术

玄武岩纤维(Basalt fiber，简称BF)是玄武岩石料在1450℃～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维，由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成。它具有良好的抗化学腐蚀性、阻燃性、较高的力学强度、抗氧化能力、抗辐射能力，其复合材料可以很好地满足国防建设、交通运输、建筑、环保、电子、航空航天等领域结构材料的需求。作为一种绿色工业材料，它可以在自然条件下降解，避免了传统材料在二次加工中消耗更多的能源和环境污染等缺点，已被我国列为重点发展的四大高性能纤维之一。

目前玄武岩纤维材料的改性主要集中于增强、阻燃、防腐等方面，较少有论文和专利针对其导静电性能进行专门的研究。高绝缘性限制了玄武岩纤维材料在导电领域的应用，开发导静电玄武岩纤维，可以一定程度上拓宽玄武岩纤维的应用范围。

在工业生产中，静电可造成电磁干扰，引起电子设备的故障或误动作，在易燃易爆品或粉尘生产、存储场所，静电极易引起爆炸和火灾。由于粉尘爆炸的破坏性强，对生产和生命安全影响极大，要完全消除静电几乎不可能，但可以采取一些措施控制静电使其难以引发粉尘爆炸。例如：在工厂的门窗，货架，存储器具中加入导静电材料，材料之间相互接触和链接，形成一条条导电的通路或网络，最终实现防静电的效果。

玄武岩纤维具有高绝缘性，与树脂基体形成的复合材料需要引入导电介质才能具备导电性，主要的导电介质分为三大类：金属系、金属氧化物系、碳系。

金粉末和银粉末导电性好，且导电稳定性高，但是该两种粉末导电填料成本高，只能应用到部分高精端行业，不能普及使用，银粉末易被氧化，表面的氧化物会增加导电颗粒的表面电阻，使导电性下降，其次金属颗粒与聚合物基体之间的相容性差，容易出现沉淀和结块。

金属氧化物如SnO₂、ZnO本身的导电性比较差，使用过程中添加量过少会导致导电介质无法形成有效或连续的导电通路，降低复合涂层的导电性；添加量过多不但增加成本，还会影响复合涂层的强度。

碳系导电介质包括炭黑、石墨、碳纳米管等。炭黑被广泛应用于橡胶补强剂和防静电材料，但是它的导电性相对较差，制备的复合材料的电阻率难以控制，其次炭黑易凝聚，难以分散，需要添加大量分散剂才能使其均匀分散在树脂基体中；石墨烯导电性非常高，但是因为片层结构使层间夹杂不导电的树脂，难以形成导电网络，并且制备的导静电复合材料因相容性差而导电性不均匀。碳纳米管独特的中空管状结构使其在聚合物中更易形成空间网络结构，碳原子的P电子能形成大范围的离域Π键，具有较高的共轭效应，赋予它优良的导电性能。碳纳米管的长径比大，比表面能高、表面活性较低，以及粒子之间较强的范德华引力，使得其在聚合物基体中容易产生团聚，很难得到有效的分散，导电粒子分散不均或产生团聚会影响导电网络的形成，使材料导静电性能下降。

因此，开发一种新的改性的导电性能好的复合材料是非常必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种导静电的玄武岩纤维-聚碳酸酯树脂复合材料，本发明提供的复合材料导电性能好，同时机械性能好。