[發明專利]短切碳纖維、納米導電炭黑/石墨烯協同增強高導電熱塑性塑料及其制備方法

有效

• 申請號: 201510240577.4
• 申請日: 2015-05-13
• 公開（公告）號: CN104845361B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 曹振東;張明;丁韌;卞少卿;錢一軍
• 申請（專利權）人: 揚州利貞復合材料有限公司
• 主分類號: C08L77/06
• 分類號: C08L77/06;C08L69/00;C08L23/06;C08L23/12;C08L67/02;C08L51/06;C08K13/06;C08K9/00;C08K3/04;C08K7/06;C08K5/134;C08K5/526;D06M10/02
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙)32222
• 代理人: 王玉霞

1.一種短切碳纖維、納米導電炭黑/石墨烯協同增強高導電熱塑性塑料，其特征在于，所述協同增強高導電熱塑性塑料中的各組分的重量份分別為：熱塑性樹脂50-90份、相容劑5-8份、短切碳纖維5-30份、納米高導電炭黑/石墨烯2-10份、抗氧劑0.1-0.3份、分散劑0.1-1份；

所述短切碳纖維通過等離子態發生器進行等離子體活化處理，等離子體發生器處理時間10-30min，以氧氣為氣體源，等離子體活化處理壓力10-50Pa，等離子體活化處理功率50-100W；等離子體發生器首先對短切碳纖維表面進行清潔，除去表面有機物污染和氧化物，然后對短切碳纖維進行化學和物理蝕刻，經氧化處理過后會在短切碳纖維表面存在羧基、羰基、羥基活性基團；

所述納米導電炭黑/石墨烯為復配物，納米導電炭黑、石墨烯均為無機高導電填料，納米導電炭黑與石墨烯的重量比為4:6，納米導電炭黑的尺寸為30-100nm，石墨烯的粒徑D50≤10um；

所述納米導電炭黑/石墨烯通過等離子態發生器進行等離子體活化處理，等離子體發生器處理時間10-30min，以氧氣為氣體源，等離子體活化處理壓力10-50Pa，等離子體活化處理功率50-100W；等離子體發生器首先對納米導電炭黑/石墨烯表面進行清潔，除去表面有機物污染和氧化物，然后對納米導電炭黑/石墨烯表面進行化學和物理蝕刻，經氧化處理過后會納米導電炭黑/石墨烯表面存在羧基、羰基、羥基活性基團。

2.根據權利要求1所述的短切碳纖維、納米導電炭黑/石墨烯協同增強高導電熱塑性塑料，其特征在于，所述熱塑性樹脂為聚丙烯、聚乙烯、聚酯PBT、聚碳酸酯PC以及聚酰胺中的任意一種或任意兩種以上的組合物。

3.根據權利要求1所述的短切碳纖維、納米導電炭黑/石墨烯協同增強高導電熱塑性塑料，其特征在于，所述短切碳纖維為民用短切碳纖維，單根碳絲的直徑為0.3-0.8um，短切碳纖維長度為3mm-12mm。

4.根據權利要求1所述的短切碳纖維、納米導電炭黑/石墨烯協同增強高導電熱塑性塑料，其特征在于，所述相容劑為聚乙烯辛烯共聚彈性體接枝馬來酸酐POE-MAH、聚丙烯接枝馬來酸酐PP-MAH、聚乙烯接枝馬來酸酐PE-MAH、醋酸乙烯與乙烯共聚合物接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯EVA-GMA中的任意一種或任意兩種以上的組合物。

5.根據權利要求1所述的短切碳纖維、納米導電炭黑/石墨烯協同增強高導電熱塑性塑料，其特征在于，所述抗氧劑為1098、抗氧劑1010、抗氧劑168以及抗氧劑1076中的任意一種或任意兩種以上的組合物。

6.根據權利要求1所述的短切碳纖維、納米導電炭黑/石墨烯協同增強高導電熱塑性塑料，其特征在于，所述分散劑為乙撐雙硬脂酰胺EBS、改性乙撐雙脂肪酸酰胺TAF、季戊四醇硬脂酸酯PETS以及硅酮粉中的任意一種或任意兩種以上的組合物。

7.如權利要求1所述的短切碳纖維、納米導電炭黑/石墨烯協同增強高導電熱塑性塑料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括下述步驟：

1）將5-30份短切碳纖維、2-10份納米導電炭黑/石墨烯分別經過等離子體處理，提高其活性，以氧氣為氣體源，等離子體活化處理壓力為10-50Pa，等離子體活化處理功率為50-100W，等離子體處理時間為10-30min；

2）在高速混合機中分別加入50-90份熱塑性樹脂、5-8份相容劑、0.1-0.3份抗氧劑、0.1-1份分散劑、等離子處理過的2-10份納米導電炭黑/石墨烯，混合均勻；

3）將長度3mm-12mm等離子體處理好的短切碳纖維加入到螺桿擠出機側喂料機中待用；

4）將步驟（2）得到的混合物料加入螺桿擠出機主喂料倉中與螺桿擠出機側喂料機中的短切碳纖維一起進行原位擠出反應，擠出機溫度范圍為180-300℃，轉速200-500r/min。