本發(fā)明涉及碳納米管導(dǎo)電復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低磨耗碳納米管導(dǎo)電PBT/PET復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
SMT上下料架廣泛適用于自動(dòng)上下板機(jī)，可用于盛放PCB板，清潔方便，線路板周轉(zhuǎn)便捷、堆放整齊，便于管理。以前SMT上下料架采用BMC作為原料，但不環(huán)保。目前市場(chǎng)較廣泛采用的SMT上下料架原料有日本松下和旭化成的碳纖維增強(qiáng)ABS，日本NIKKO-RACK的導(dǎo)電炭黑填充的HIPS。但這些材料耐溫在110℃以下，在長(zhǎng)期使用過(guò)程(如震動(dòng)、濕熱環(huán)境下)還會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)電填料剝離和脫落現(xiàn)象。因此，開(kāi)發(fā)新的耐溫耐磨耗的導(dǎo)電專(zhuān)用料具有迫切的市場(chǎng)需求。
聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的熱塑性聚酯，采用共混方法制備的PBT/PET合金具有強(qiáng)度高、剛性好、耐溫、耐濕、耐溶劑和價(jià)格低的特點(diǎn)，在汽車(chē)和家電等方面得到了廣泛應(yīng)用。
碳納米管具有良好的導(dǎo)電性能，作為導(dǎo)電填料添加量少，對(duì)樹(shù)脂性能影響較小，表面光澤度好，不會(huì)在成品使用過(guò)程中出現(xiàn)掉落黑粉的現(xiàn)象，并在使用過(guò)程中起到很好的凈化作用。
共混法是制備碳納米管/聚合物基復(fù)合材料的最常用的方法。該方法是將碳納米管直接分散到聚合物基體中。由于碳納米管易發(fā)生團(tuán)聚，需要進(jìn)行表面處理。常用的表面改性劑有：硅烷，鈦酸酯偶聯(lián)劑，硬脂酸和高分子表面活性劑等，除此之外，還可采用分散劑和超聲波等加以輔助分散。共混法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行，容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，無(wú)需特殊設(shè)備，各組分比例易于控制。缺點(diǎn)是組分不易分散均勻，容易發(fā)生團(tuán)聚。碳納米管自身的比表面積較大，表面能很高，非常容易團(tuán)聚，大大限制了它的應(yīng)用。
CN102532823A公開(kāi)了一種抗靜電PBT材料，包含PBT、玻璃纖維、碳納米管、抗氧劑、潤(rùn)滑劑、增韌劑，該專(zhuān)利未涉及碳納米管的表面處理與分散問(wèn)題。
CN103214799A公開(kāi)了一種導(dǎo)熱抗靜電PET/PTT材料，采用單一的碳納米管作為功能填料，與PET/PTT等直接熔融共混，所得的復(fù)合材料同時(shí)具有導(dǎo)熱和抗靜電功能。其碳納米管是先通過(guò)常規(guī)的強(qiáng)氧化劑處理，再用偶聯(lián)劑處理，過(guò)程繁瑣，并且強(qiáng)酸處理可能損傷碳納米管的自身結(jié)構(gòu)。CN103183934A公開(kāi)的抗靜電PET工程塑料也是采用了類(lèi)似方法。
CN102675836A公開(kāi)了一種導(dǎo)電/抗靜電聚酯PET復(fù)合材料的制備方法，該專(zhuān)利采用將導(dǎo)電粉末碳納米管和苯胺與PET粒料進(jìn)行溶液共混，制得導(dǎo)電/抗靜電聚酯PET復(fù)合材料，但溶液共混僅適合少量復(fù)合材料的制備，不適合規(guī)模化生產(chǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明公開(kāi)了一種低磨耗導(dǎo)電PBT/PET復(fù)合材料及其制備方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種低磨耗導(dǎo)電PBT/PET復(fù)合材料，按重量分?jǐn)?shù)計(jì)，其各組分配比如下：
所述處理的碳納米管是將碳納米管加入到高速混合機(jī)中，首先加入2％的甲基硅油，100℃混合30分鐘，然后冷卻出料。
主抗氧劑選用四[β-(3，5-二特丁基4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，優(yōu)選牌號(hào)為汽巴精化生產(chǎn)的Irganox 1010；輔抗氧劑選用三(2，4-二叔丁基酚)亞磷酸酯，優(yōu)選牌號(hào)為汽巴精化生產(chǎn)的Irganox 168；分散劑選用鋁鈦復(fù)合物，優(yōu)選牌號(hào)為杭州杰西卡化工生產(chǎn)的HY-133。
一種低磨耗導(dǎo)電PBT/PET復(fù)合材料的制備方法，其具有如下步驟：
(1)按重量百分比計(jì)，將PBT 50～100％、PET 1～30％，處理好的碳納米管3.5～5％，硫酸鋇0～20％、成核劑0～1％，抗氧劑1010 0.1～1％、抗氧劑168 0.1～1％和分散劑0.1～1％精確稱(chēng)量后，在85～90℃預(yù)先干燥；
(2)將上述干燥后的物料加入高速混合機(jī)中干混1～4min，然后將混合物料加入雙螺桿擠出機(jī)，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出后冷卻、干燥、切粒即得成品；其中擠出機(jī)料筒溫度180～230℃，螺桿轉(zhuǎn)速250～350轉(zhuǎn)/分鐘。
本發(fā)明的低磨耗導(dǎo)電PBT/PET復(fù)合材料，相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果：
1、本發(fā)明中加入的碳納米管，添加量小，導(dǎo)電效果好，而且由于添加量小，產(chǎn)品表面光潔，磨耗小。同時(shí)由于添加量小，對(duì)其他性能基本無(wú)影響。
2、本發(fā)明通過(guò)二甲基硅油表面處理碳納米管，能有效防止碳納米管的團(tuán)聚，促進(jìn)碳納米管在PBT/PET復(fù)合材料中的分散，產(chǎn)品表面電阻低，磨耗小。
3、本發(fā)明制備的導(dǎo)電PBT/PET復(fù)合材料同時(shí)具備PBT/PET合金耐高溫，機(jī)械性能好的特點(diǎn)，可用于SMT上下料架外，還可用于防靜電周轉(zhuǎn)箱，托盤(pán)，也可在煤礦、油船、粉塵及可燃?xì)怏w等場(chǎng)合用于電器產(chǎn)品外殼及結(jié)構(gòu)件。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例一
(1)按PBT 84.6％、PET 5％，處理好的碳納米管3.5％，硫酸鋇6％、成核劑0.2％，抗氧劑1010 0.2％、抗氧劑168 0.2％和分散劑0.3％精確稱(chēng)量后，在85～90℃預(yù)先干燥；
(2)將上述干燥后的物料加入高速混合機(jī)中干混1～4min，然后將混合物料加入雙螺桿擠出機(jī)，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出后冷卻、干燥、切粒即得成品。擠出機(jī)料筒溫度200～230℃，螺桿轉(zhuǎn)速300轉(zhuǎn)/分鐘。
實(shí)施例二
其制備步驟同實(shí)施例一，配方為：按PBT 90.6％、PET 5％，處理好的碳納米管3.5％，成核劑0.2％，抗氧劑1010 0.2％、抗氧劑168 0.2％和分散劑0.3％。
實(shí)施例三
其制備步驟同實(shí)施例一，配方為：PBT 84.1％、PET 5％，處理好的碳納米管4％，硫酸鋇6％、成核劑0.2％，抗氧劑1010 0.2％、抗氧劑168 0.2％和分散劑0.3％。
對(duì)比例一
其制備步驟同實(shí)施例一，配方為：PBT 84.6％、PET 5％，未處理的碳納米管3.5％，硫酸鋇6％、成核劑0.2％，抗氧劑1010 0.2％、抗氧劑168 0.2％和分散劑0.3％。
對(duì)比例二
其制備步驟同實(shí)施例一，配方為：PBT 85.1％、PET 5％，處理好的碳納米管3％，硫酸鋇6％、成核劑0.2％，抗氧劑1010 0.2％、抗氧劑168 0.2％和分散劑0.3％。
對(duì)比例三
其制備步驟同實(shí)施例一，配方為：PBT 80.1％、PET 5％，導(dǎo)電炭黑8％，硫酸鋇6％、成核劑0.2％，抗氧劑1010 0.2％、抗氧劑168 0.2％和分散劑0.3％。
按上述方法將實(shí)施例和對(duì)比例所得粒子在120℃的烘箱中干燥3～6h，然后將干燥好的粒子在注射成形機(jī)上注射制樣。注射成型模溫控制在35～45℃。
彎曲性能測(cè)試按GB/T9341-2008進(jìn)行，試樣尺寸為80×10×4mm，彎曲速度為2mm/min，跨距為64mm；測(cè)試設(shè)備為承德市金建檢測(cè)儀器有限公司的XWW-20A型電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)；
缺口懸臂梁沖擊強(qiáng)度按GB/T1843-2008執(zhí)行，試樣尺寸為80×10×4mm，擺錘能量5.5J，測(cè)試設(shè)備為承德市金建檢測(cè)儀器有限公司的XC-22D懸臂梁沖擊試驗(yàn)機(jī)；
無(wú)缺口懸臂梁沖擊強(qiáng)度按GB/T1843-2008執(zhí)行，試樣尺寸為80×10×4mm，擺錘能量5.5J，測(cè)試設(shè)備為美承德市金建檢測(cè)儀器有限公司的XC-22D懸臂梁沖擊試驗(yàn)機(jī)。取5根樣條，測(cè)試結(jié)果分為斷裂和不斷裂；
負(fù)荷變形溫度按測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)GB/T1634.2-2004執(zhí)行，測(cè)試設(shè)備為承德市金建檢測(cè)儀器有限公司的XRW-300M熱變形維卡軟化點(diǎn)溫度測(cè)定儀。測(cè)試條件為0.45MPa。
表面電阻率按GB/T1410-2006/IEC60093:1980執(zhí)行，測(cè)試設(shè)備為上海遠(yuǎn)中電子儀器廠的PC27-7H絕緣電阻表。
體積磨損按GB/T3960-1983(1989)執(zhí)行，測(cè)試設(shè)備為濟(jì)南益華摩擦學(xué)測(cè)試技術(shù)有限公司的MMW-1A的立式萬(wàn)能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)。實(shí)施例一到三和對(duì)比例一到三的配方及性能比較見(jiàn)表1。
表1實(shí)施例一到三和對(duì)比例一到三的配方及性能比較
由表1可知，實(shí)例一、實(shí)例二、實(shí)例三列舉的低磨耗導(dǎo)電PBT/PET復(fù)合材料表面電阻率低，體積磨損小、可用于生產(chǎn)電子行業(yè)的電路板裝卸用上下料架，使用中不產(chǎn)生靜電，同時(shí)無(wú)脫落，而且熱變形溫度高，是理想的材料。
對(duì)比例一由于使用了未處理的碳納米管，生產(chǎn)中易產(chǎn)生粉塵，而且跟用二甲基硅油處理的碳納米管相比，體積磨耗變大，表面電阻大幅度提高，表面電阻率達(dá)不到105Ω以下的行業(yè)要求。
對(duì)比例二添加的處理過(guò)的碳納米管含量低，達(dá)不到導(dǎo)電PBT/PET復(fù)合材料的表面電阻率要求。
對(duì)比例三添加超導(dǎo)電炭黑，一般添加量要達(dá)到8％以上，且其體積磨損較大，使用中會(huì)出現(xiàn)碳粉脫落現(xiàn)象。
本專(zhuān)利制備的導(dǎo)電PBT/PET復(fù)合材料除了具備PBT/PET合金耐高溫、機(jī)械性能好的特點(diǎn)外，還具有電阻率低，表面光潔，不掉黑粉耐磨耗等優(yōu)點(diǎn)，可用于SMT上下料架外，還可用于防靜電周轉(zhuǎn)箱，托盤(pán)，也可在煤礦、油船、粉塵及可燃?xì)怏w等場(chǎng)合用于電器產(chǎn)品外殼及結(jié)構(gòu)件。
上述對(duì)實(shí)施例的描述是為了便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域的人顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例作各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其它實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這果的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。