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CN110564115B - 抗静电聚合物组合物 - Google Patents

抗静电聚合物组合物 Download PDF

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CN110564115B
CN110564115B CN201910864020.6A CN201910864020A CN110564115B CN 110564115 B CN110564115 B CN 110564115B CN 201910864020 A CN201910864020 A CN 201910864020A CN 110564115 B CN110564115 B CN 110564115B
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Nantong Xiexin Hot Melt Adhesive Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种抗静电聚合物组合物，包括：50‑94.2重量％至少一种玻璃化转变温度30℃以上的热塑性聚酯树脂，0.8‑15重量％至少一种玻璃化转变温度25℃以下的含醚段共聚酯聚合物，5‑35重量％的导电填料，通过原料共混熔融后经双螺杆挤出成型、切粒得到，用于制备塑料制品如抗静电手柄、容器或连接器等电气/电子部件或汽车部件。本发明选用碳纤维等较大尺寸导电材料，保持导电通路的连续性、制品导电性能的稳定性以及良好的增强效果，含醚段的共聚酯聚合物与热塑性聚酯材料相容性良好，加工窗口宽，且对力学性能负面影响小，该组合物电阻率低、力学性能高、成型性好且加工环境良好。

Description

抗静电聚合物组合物
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及具有改善抗静电性质的聚合物组合物。
背景技术
热塑性聚合物如聚酯材料具有优异的机械性质、可模塑性和耐化学性，因此已经用于汽车部件、电气/电子部件以及许多其它应用中。在某些应用中，希望这些聚合物也是抗静电甚至是导电的，一般可以通过掺入诸如碳纤维、石墨、碳黑等导电添加剂来实现。然而，这些导电添加剂价格很高，添加量高时会严重影响材料的韧性(如断裂伸长率等)。因此，工程上一直需要开发更有效率的低电阻组合物，以实现低成本、高性能的抗静电/导电材料。
针对上述问题，目前现有技术中对聚酰胺的改性做了一些研究，例如中国专利CN102850735B公开了一种具有高导电性的PBT/ASA组合物，使用硅酮粉、聚对苯二甲酸酯或缩氨酸中的一种或多种作为碳纳米管分散剂，可以得到比较低的电阻。但由于碳纳米管价格非常高，而且还需要先做母粒实现预分散，所以整体成本还是很高。另一中国专利CN102532823B公开了一种使用多壁碳纳米管和环氧弹性体添加到PBT中得到抗静电材料的技术方案，但一般弹性体都会导致强度模量下降，而且与碳纳米管组合并不能明显降低体系电阻。而加拿大专利CA1293367C为实现高导电性，不得不使用连续碳纤维，导致加工条件限制很大，良品率和实用性不太高。
发明内容
本发明是针对现有技术的不足，提供一种具有低电阻、高力学性能和适中成本的抗静电聚合物组合物。
为达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的抗静电聚合物组合物，其包含：
a)50-94.2重量％至少一种热塑性聚酯树脂，玻璃化转变温度30℃以上；
b)0.8-15重量％至少一种含醚段的共聚酯聚合物，且玻璃化转变温度25℃以下；
c)5-35重量％的导电填料；
其中，所述组合物的总重量百分比总计为100重量％。
所述热塑性聚酯树脂选自以下物质中的一种或多种：聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PBTG)、聚对苯二甲酸丙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PTTG)、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PETG)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚萘二甲酸丙二醇酯(PTN)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或聚芳酯(PAR)。
在某一实施方案中，所述热塑性聚酯树脂为聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，且玻璃化转变温度(Tg)为40℃。
所述含醚段的共聚酯聚合物包括聚酯和聚醚段；其中，所述聚酯选自以下物质中的一种或多种：聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PBTG)、聚对苯二甲酸丙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PTTG)、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PETG)或脂肪族聚酯；和/或所述聚醚段为碳原子数为2-16的聚二醇，选自以下物质中的一种或多种：聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPDO)、聚丁二醇(PTMG)、聚戊二醇(PTMPD)、聚己二醇(PHDO)、聚辛二醇(PODO)。
所述含醚段的共聚酯聚合物为：ⅰ)聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚四亚甲基醚二醇(PTMG)的共聚物，且其玻璃化转变温度(Tg)为20℃，所述共聚物内所述聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为94重量％、所述聚四亚甲基醚二醇(PTMG)为6重量％；
和/或ⅱ)聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚四亚甲基醚二醇(PTMG)的共聚物，且其玻璃化转变温度(Tg)为0℃，所述共聚物内所述聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为70重量％、所述聚四亚甲基醚二醇(PTMG)为30重量％。
所述的导电填料选自以下物质中的一种或多种：碳纤维、石墨纤维、石墨片、金属丝或表面经导电处理后的纤维或纤维片；
和/或上述导电填料与炭黑和/或碳纳米管粉体的混合物。
在某一实施方案中，所述导电填料为短切碳纤维。
第二方面，所述抗静电聚合物组合物通过原料共混熔融后经双螺杆挤出成型、切粒得到。
第三方面，一种塑料制品，包括上述抗静电聚合物组合物，可用作电气/电子部件或汽车部件，包括但不限于抗静电手柄、容器、连接器、抗静电保护壳。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明选用碳纤维等较大尺寸(非纳米级)导电材料，可以尽量保持导电通路的连续性、制品导电性能的稳定性、以及良好的增强效果；含醚段的共聚酯聚合物与热塑性聚酯材料相容性良好，加工窗口宽，且对力学性能负面影响小，该组合物电阻率低、力学性能高、成型性好且加工环境良好。
具体实施方式
以下结合具体实施例进一步解释说明本发明的技术方案。
将以下材料用于实施例和比较例中：
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，从长春人造树脂厂(中国台湾)获得的PBT树脂，商品名为
Figure BDA0002200705200000032
1100，结晶温度(Tc)约为190℃，熔融温度(Tm)约为225℃，玻璃化转变温度(Tg)为40℃。
碳纤维，从Zoltek(U.S.A.)获得的碳纤维，其商品名为PanexTM 35短切纤维(Type-45)，拉伸强度约为4000MPa，密度约为1.8g/cm3,其平均直径约7μm，平均长度约6mm。
共聚酯聚合物Ⅰ，来自南通协鑫热熔胶有限公司获得的聚酯聚醚共聚物树脂，PBT段含量约94wt.％，PTMG醚含量约6wt.％，熔融温度(Tm)约为115℃，玻璃化转变温度(Tg)约为20℃。
共聚酯聚合物Ⅱ，来自南通协鑫热熔胶有限公司获得的聚酯聚醚共聚物树脂，PBT段含量约70wt.％，PTMG醚含量约30wt.％，熔融温度(Tm)约为105℃，玻璃化转变温度(Tg)约为0℃。
实施例1-4和对比例1-4的原料和配比如表1所示，通过在双螺杆挤出机(L:D＝44,产量设定40kg/h)中混合制备聚合物组合物，机筒温度设定在约250℃，螺杆速度约300rpm。离开挤出机后，将混合的组合物冷却并切成树脂颗粒，随后干燥过夜。
将各例中得到的干燥树脂颗粒经注塑机(锁模力120T)注射成型为100×100×1mm的测试板，熔融温度和模具温度分别设定为约250℃和约60℃。
将测试板真空密封在衬有铝箔的塑料袋中，以保持它们处于干燥-模塑状态，直到用静电计/高电阻计测量，以获得表面电阻率。
表1
Figure BDA0002200705200000031
Figure BDA0002200705200000041
综上所述，对比例3和5中，共聚酯聚合物本身并不能有效降低PBT材料的表面电阻率，在有碳纤维(或其他导电填料)存在下，PBT材料的表面电阻率降低到106(对比例1)，而加入共聚酯聚合物后，表面电阻率进一步明显地降低(如实施例1-4)，尽管共聚酯聚合物的添加量需要在0.5％以上(对比例2中0.5％的添加量未带来有效影响)，所得聚合物组合物的力学性能如表1中的拉伸强度有很高的保持度，并没有因共聚酯聚合物的加入而发现明显下降。但是，若大量添加共聚酯聚合物(对比例4)，电阻不能明显下降，反而引起力学性能大幅下降，这是因为共聚酯聚合物本身是强度较低的材料，少量添加时，并不影响复合物的结构骨架，但相区体积占比明显后，会有明显的负面作用。

Claims (1)

1.一种抗静电聚合物组合物在抗静电手柄、容器、连接器和抗静电保护壳的电气电子部件或汽车部件中的应用，其特征在于，所述抗静电聚合物组合物由以下重量百分比计的原料组成：
a)83重量％的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，来源于中国台湾的长春人造树脂厂，商品名为
Figure FDA0003487190360000011
1100，结晶温度(Tc)为190℃，熔融温度(Tm)为225℃，玻璃化转变温度(Tg)为40℃；
b)4重量％的PBT-聚醚共聚物，来源于南通协鑫热熔胶有限公司，其中PBT段含量94wt.％，PTMG醚含量6wt.％，Tm为115℃，Tg为20℃；
c)13重量％的碳纤维，来源于美国Zoltek公司，商品名为PanexTM 35短切纤维Type-45，拉伸强度为4000MPa，密度为1.8g/cm3，平均直径为7μm，平均长度为6mm；
上述原料通过L:D＝44和产量为40kg/h的双螺杆挤出机在机筒温度为250℃、螺杆速度为300rpm的条件下熔融挤出成型、切粒后干燥过夜得到。
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