[发明专利]导电聚甲醛组合物

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2005年1月14日提交的美国临时申请序号60/644,299的权益。

发明背景

1.发明领域

本发明一般性地涉及导电聚合物，更具体涉及具有改进的抗劣化性的导电性、静电耗散性及抗静电的聚甲醛组合物。

2.现有技术描述

导电聚合材料对许多应用而言是理想的，包括从部件耗散静电荷、静电喷漆、及屏蔽电子元件以防止电磁波传输。提高聚合物电导率的主要方法是用诸如金属粉末、金属纤维、离子导电聚合物、本征导电聚合粉末如聚吡咯、碳纤维或炭黑的导电添加剂填充聚合物。但是，这些方法存在缺点。例如，金属纤维和聚合粉末的耐腐蚀性差且机械强度不足。此外，它们的密度要求必须具有高重量载荷，因此，其应用通常是不实际的。

在原料树脂中添加聚丙烯腈(“PAN”)或沥青基碳纤维以制造导电聚合物时，实现导电性所必须的高填料含量导致原料树脂特有特性的劣化。如果通过注塑形成具有复杂形状的最终产品，由于纤维尺寸相对较大，容易产生不均匀的填料分布和纤维取向，这导致不均匀的电导率。

炭黑已经成为许多应用所选的添加剂。但是，使用炭黑也具有许多明显缺陷。首先，实现聚合物导电性所需的炭黑量相对较高。其次，导电炭黑的高形态“结构”在高剪切熔融加工过程中会产生崩塌。这种形态结构使得成型部件的韧性特征降低到该特性对多种应用而言太低的程度。即使韧度水平适于给定应用，但炭黑从该产品表面脱落或擦掉仍是个问题。最后，典型炭黑制造法固有的和产生的化学杂质使这些材料在例如汽车部件中不实用。

在许多应用中，已经使用碳纳米管代替炭黑。例如，已经认可，可以将碳纳米管以低于炭黑的量添加到聚合物中以生产导电性终产品。还已经认可，可以将碳纳米管添加到聚合物中以提高终产品的拉伸和挠曲特性。

碳纳米管通常为蠕虫状管形式，其具有围绕该纳米管的圆柱轴基本同心排列的石墨外层。该纳米管通常基本不含热解沉积的热碳罩面层。

碳纳米管通常具有至少为5的长度直径比，并且是直径小于500纳米的碳丝。纳米管的壁厚大约是该纳米管外径的0.1至0.4倍，其通常为3.5至75纳米。在需要高强度纳米管的应用中，例如，当纳米管用作补强材料时，外径在其长度上是基本恒定的。

碳纳米管的一个缺点在于碳纳米管是酸性的并容易加剧原料树脂性能的劣化。当由该组合物形成的制品暴露在特定环境，例如高温或高压环境或高燃料含量环境中时，这种劣化往往增强。例如，当原料树脂是聚缩醛或聚甲醛时，和当这些组分用于汽车燃料体系时，这些组分经受高燃料含量环境。因此，非常不希望组分的劣化。

发明概述和优点

本发明提供了一种导电聚甲醛组合物。该组合物包含第一聚甲醛组分、导电填料、至少一种硼羟基酸或其盐和至少一种第一聚酰胺低聚物。第一聚甲醛组分包含甲醛共聚物、甲醛均聚物及其混合物，并以基于组合物总重量为大约50至大约99.5重量％的量存在。导电填料以基于组合物总重量为大约0.1至大约40重量％的量存在。

本发明提供了一种克服可相关技术特有不足的组合物。具体而言，硼羟基酸或其盐和聚酰胺低聚物的组合为该组合物和由其形成的制品提供了稳定性。此外，本发明提供了可暴露在腐蚀性环境，例如燃料环境中的制品，并由于组合物的稳定性而具有降低的劣化。本发明还提供了解决导电填料的酸性使制品劣化的方案以使制品的物理性能在更长时间内保留充足。

附图简述

容易理解本发明的其它优点，因为参照下列详述并结合附图考虑时，可以更好地理解这些优点，在附图中：

图1是在氢过氧化物中浸泡各种时间量的由本发明组合物形成的制品的断裂拉伸应力和断裂拉伸应变的保留百分数的图示；

图2是在氢过氧化物中浸泡各种时间量的由本发明组合物形成的制品的拉伸模量的保留百分数的图示；

图3是在氢过氧化物中浸泡各种时间量的由本发明组合物形成的制品的增重百分数的图示；

图4是在氢过氧化物中浸泡各种时间量的由本发明组合物形成的制品的静电衰减的图示；

图5是在氢过氧化物中浸泡各种时间量的由本发明组合物形成的制品的体积电阻和表面电阻的图示。

发明详述