一種低密度鍍鎳空心玻璃微珠/聚丙烯導電復合材料及其制備方法技術

本發明專利技術公開一種低密度鍍鎳空心玻璃微珠/聚丙烯導電復合材料及其制備方法，由聚丙烯組合物和鍍鎳空心玻璃微珠組合物組成；其中所述的聚丙烯組合物由以下組分按重量份組成：聚丙烯68?87份；相容劑3?7份；抗氧劑0.2?0.4份；潤滑劑0.5?1份；其他助劑0?2份；所述鍍鎳空心玻璃微珠組合物由10?25份鍍鎳空心玻璃微珠和1?5份硅烷偶聯劑組成。本發明專利技術采用偶聯劑對鍍鎳空心玻璃微珠進行表面處理，增強與聚丙烯的相容性，促進鍍鎳空心玻璃微珠在樹脂中均勻分散，粒子相互接觸而形成鏈狀導電通道，從而形成三維導電通路。

A Low Density Nickel-plated Hollow Glass Bead/Polypropylene Conductive Composite and Its Preparation Method

The invention discloses a low-density nickel-plated hollow glass bead/polypropylene conductive composite material and its preparation method, which is composed of polypropylene composition and nickel-plated hollow glass bead composition, wherein the polypropylene composition is composed of 68 to 87 parts by weight, 3 to 7 parts by compatibilizer, 0.2 to 0.4 parts by antioxidant, 0.5 to 1 part by lubricant and 0 to 2 parts by weight of other additives. The nickel-plated hollow glass microsphere composition consists of 10 25 parts of nickel-plated hollow glass microspheres and 1 5 parts of silane coupling agent. The invention adopts coupling agent to surface treat nickel-plated hollow glass beads, enhances the compatibility with polypropylene, promotes the uniform dispersion of nickel-plated hollow glass beads in resin, and forms chain conductive channels by contacting particles, thus forming three-dimensional conductive channels.

【技術實現步驟摘要】
一種低密度鍍鎳空心玻璃微珠/聚丙烯導電復合材料及其制備方法
本專利技術涉及高分子
，具體涉及一種低密度鍍鎳空心玻璃微珠/聚丙烯導電復合材料及其制備方法。
技術介紹
聚丙烯(PP)具有優異的機械性能，耐腐蝕、良好的加工性，價格低廉，電阻率約為1016-1018Ω.cm是一類性能非常優越的絕緣材料，隨著電子工業，信息技術、輕量化技術的飛速發展，具有低密度而導電功能的聚丙烯已成為高分子材料領域的重要研究方向，市場需求也越來越迫切。導電聚丙烯材料是由導電填料(如炭黑、碳納米管、石墨烯和金屬粒子與聚丙烯樹脂制備而成，在電磁屏蔽材料、吸波材料、導電材料、防靜電材料等具有廣泛的應用，受到了學術界和工業界的廣泛關注，然而炭黑通常需要大量填充才能實現電導率的提高，炭黑、碳納米管、石墨烯顏色深不利于對顏色有要求的產品，金屬纖維，價格昂貴，表面活性低，與聚丙烯相容性差，難以實現均勻的分散，因此這些因素極大地限制著導電聚丙烯材料的開發與應用。空心玻璃微珠是一種質輕、中空經特殊工藝制成的內部包裹一定氣體(N2、CO2)的空心微球，密度僅為0.6-0.8g/cm3，具有優異的耐熱性、耐腐蝕、良好的自潤滑分散性和化學性能穩定等特性，本身不導電，但對其進行表面金屬化處理后作為導電填料添加到基體中不僅能制提高樹脂的導電性，還能降低材料的密度，提高復合材料強度、絕緣性、隔熱、隔音及尺寸穩定性等性能。但空心玻璃微珠外殼壁薄，在螺桿加工過程中受強剪切易擠破，難以發揮空心玻璃微珠降低密度的效果，同時金屬化的玻璃微珠表面光滑，與聚丙烯相容性差，因此熔融擠出過程最大的挑戰是如何保持玻璃微珠的形貌的并實現均勻地分散在聚丙烯樹脂中。
技術實現思路
為應對現有技術的不足，提供一種低密度鍍鎳空心玻璃微珠/聚丙烯導電復合材料及其制備方法。其技術方案如下：一種低密度鍍鎳空心玻璃微珠/聚丙烯導電復合材料，由聚丙烯組合物和鍍鎳空心玻璃微珠組合物組成；其中所述的聚丙烯組合物由以下組分按重量份組成：所述鍍鎳空心玻璃微珠組合物由10-25份鍍鎳空心玻璃微珠和1-5份硅烷偶聯劑組成。進一步的，所述聚丙烯為均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯、無規共聚聚丙烯的至少一種。進一步的，所述的相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯，其接枝率為1.5-2.0％。進一步的，所述鍍鎳空心玻璃微珠的平均粒徑為14-44μm，其中鎳的含量為20-33wt％。進一步的，所述偶聯劑為3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-環氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、雙-[3-(三甲氧基硅)-丙基]-乙二胺、季二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷的至少一種。進一步的，所述的潤滑劑為聚乙烯蠟、硬脂酸鈣、硬脂酸鋇、硬脂酸鋅、乙撐雙硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯的至少一種。進一步的，所述抗氧劑為受阻酚類抗氧劑、硫代硫酸酯類抗氧劑、亞磷酸酯類抗氧劑中的至少一種。進一步的，所述受阻酚類抗氧劑為抗氧劑1010；所述硫代硫酸酯類抗氧劑為抗氧劑DLTP；所述亞磷酸酯類抗氧劑為抗氧劑168。進一步的，所述其他助劑為紫外光吸收劑、表面光亮劑、光穩定劑、抗靜電劑或著色劑的至少一種。低密度鍍鎳空心玻璃微珠/聚丙烯導電復合材料的制備方法，包括以下步驟：1)聚丙烯組合物的制備：按比例稱取聚丙烯68-87份；相容劑3-7份；抗氧劑0.2-0.4份；潤滑劑0.5-1份；其他助劑0-2份加入高混機中高速混合均勻，制得聚丙烯組合物；其中混合溫度設定為30-50℃，轉速為400-600轉/分鐘；2)鍍鎳空心玻璃微珠組合物的制備：將鍍鎳空心玻璃微珠10-25份；偶聯劑1-5份加入高混機中低速混合均勻，制得鍍鎳空心玻璃微珠組合物；其中混合溫度設定為40-60℃，轉速為100-300轉/分鐘；3)低密度鍍鎳空心玻璃微珠/聚丙烯導電復合材料的制備：將聚丙烯組合物投入同向雙螺桿擠出機的主喂料中；同時將步驟2)制得的鍍鎳空心玻璃微珠組合物加入到側喂料斗中，經過熔融擠出，造粒，制得低密度鍍鎳空心玻璃微珠/聚丙烯導電復合材料。進一步的，所述擠出機的擠出溫度為180-200℃；螺桿轉速為350-400r/min；真空度為-0.06～-0.08MPa。本專利技術的有益之處在于：(1)鍍鎳空心玻璃微珠其內部中空結構，密度小，比表面積大、質量輕，添加到聚合物樹脂中，不僅能有效降低材料的密度，還能降低材料成本。金屬化的玻璃微珠具有一定的導電和導磁性能，可用作復合導電填料，有效提高聚合物材料的導電性。(2)本專利技術采用偶聯劑對鍍鎳空心玻璃微珠進行表面處理，增強與聚丙烯的相容性，促進鍍鎳空心玻璃微珠在樹脂中均勻分散，增加與聚丙烯材料的附著力。(3)本專利技術在螺桿輸送段設置了大導程輸送塊，其輸送能力強，物料經高效輸送至壓縮段，進一步被逐漸壓實，以促進物料在下游的熔融塑化，分散均勻；熔融塑化段組合設計既能保證混合物料充分熔融，又能避免過熱導致物料分解；鍍鎳空心玻璃微珠在第五區側喂加入，設置于螺桿中游段，極大弱化了螺桿剪切作用，避免剪切應力過大將空心玻璃微珠剪碎和擠破；下游均化段組合設計則能使物料更好的分散分布均勻，提高樹脂與空心玻璃微珠的相容性，使玻璃微珠更加均勻的分布于樹脂基體中；以上措施能很好的保持玻璃微珠的形貌，發揮空心玻璃微珠降低了材料的密度優勢，微珠之間相互接觸而形成鏈狀導電通道，從而形成三維導電通路，能有效提高聚丙烯的電阻率。此外采用獨立真空泵抽真空，更高效率的抽走了混合物加工過程中分解產生的低分子物質、揮發的氣體和水蒸氣等，提高材料的致密性。具體實施方式為更好理解本專利技術，下面結合實施例對本專利技術作進一步描述，以下實施例僅是對本專利技術進行說明而非對其加以限定。實施例11)聚丙烯組合物的制備：按比例稱取均聚聚丙烯57份、嵌段共聚聚丙烯30份、聚丙烯接枝馬來酸酐3份、抗氧劑10100.2份、抗氧劑1680.2份；硬脂酸鈣0.5份加入高混機中高速混合均勻，制得聚丙烯組合物；其中混合溫度設定為30-50℃，轉速為400-600轉/分鐘；2)鍍鎳空心玻璃微珠組合物的制備：將鍍鎳空心玻璃微珠10份；3-氨丙基三乙氧基硅烷1份加入高混機中低速混合均勻，制得鍍鎳空心玻璃微珠組合物；其中混合溫度設定為40-60℃，轉速為100-300轉/分鐘；3)低密度鍍鎳空心玻璃微珠/聚丙烯導電復合材料的制備：將聚丙烯組合物投入同向雙螺桿擠出機的主喂料中；同時將步驟2)制得的鍍鎳空心玻璃微珠組合物加入到側喂料斗中，經過熔融擠出，造粒，制得低密度鍍鎳空心玻璃微珠/聚丙烯導電復合材料；所述的擠出機的擠出溫度為180-200℃，螺桿轉速長徑比為36，螺桿的轉速為500轉/分鐘，在雙螺桿擠出過程時，雙螺桿熔融塑化段組合包含以下順序型組合45/5/32、32/32、45/5/32、45/5/32、32/32、45/5/32、60/4/22、32/16L，雙螺桿均化段組合包含以下順序型組合45/5/32、32/32、32/32、45/5/32、32/32、32/32、45/5/32、60/4/22、32/16L，雙螺桿擠出機第五區連接雙階側喂料機，在真空排氣口連接獨立真空泵，真空度不低于0.08MPa。實施例21)聚丙烯組合物的制備：按比例稱取均聚聚丙烯45份、無規共聚聚丙烯35本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種低密度鍍鎳空心玻璃微珠/聚丙烯導電復合材料，其特征在于：由聚丙烯組合物和鍍鎳空心玻璃微珠組合物組成；其中所述的聚丙烯組合物由以下組分按重量份組成：聚丙烯?????????68?87份；相容劑?????????3?7份；抗氧劑?????????0.2?0.4份；潤滑劑?????????0.5?1份；其他助劑???????0?2份；所述鍍鎳空心玻璃微珠組合物由10?25份鍍鎳空心玻璃微珠和1?5份硅烷偶聯劑組成。

【技術特征摘要】
1.一種低密度鍍鎳空心玻璃微珠/聚丙烯導電復合材料，其特征在于：由聚丙烯組合物和鍍鎳空心玻璃微珠組合物組成；其中所述的聚丙烯組合物由以下組分按重量份組成：聚丙烯68-87份；相容劑3-7份；抗氧劑0.2-0.4份；潤滑劑0.5-1份；其他助劑0-2份；所述鍍鎳空心玻璃微珠組合物由10-25份鍍鎳空心玻璃微珠和1-5份硅烷偶聯劑組成。2.根據權利要求1所述的低密度鍍鎳空心玻璃微珠/聚丙烯導電復合材料，其特征在于：所述聚丙烯為均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯、無規共聚聚丙烯的至少一種。3.根據權利要求1所述的低密度鍍鎳空心玻璃微珠/聚丙烯導電復合材料，其特征在于：所述的相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯，其接枝率為1.5-2.0%。4.根據權利要求1所述的低密度鍍鎳空心玻璃微珠/聚丙烯導電復合材料，其特征在于：所述鍍鎳空心玻璃微珠的平均粒徑為14-44μm，其中鎳的含量為20-33wt%。5.根據權利要求1所述的低密度鍍鎳空心玻璃微珠/聚丙烯導電復合材料，其特征在于：所述硅烷偶聯劑為3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-環氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、雙-[3-(三甲氧基硅)-丙基]-乙二胺、季二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷的至少一種。6.根據權利要求1所述的低密度鍍鎳空心玻璃微珠/聚丙烯導電復合材料，其特征在于：所述的潤滑劑為聚乙烯蠟、硬脂酸鈣、硬脂酸鋇、硬脂酸鋅、乙撐雙硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯的至少一種。7.根據權利要求1所述的低密度鍍鎳空心玻璃微珠/聚丙烯導電復...

【專利技術屬性】
技術研發人員：石陽陽，方超，李飛，任大偉，周海，閆溥，高勇，李榮群，
申請(專利權)人：重慶會通科技有限公司，
類型：發明
國別省市：重慶,50