[发明专利]一种导电性聚碳酸酯混合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子新材料领域，尤其涉及一种导电性聚碳酸酯混合物及其 制备方法。

背景技术

采用一般高分子树脂作为基体，并加入炭黑、石墨、碳纳米管、碳纤维等 碳素型导电性介质或加入各种金属粒子、金属纤维等金属型导电性介质经填充 复合的方法制备的填充型导电高分子复合材料，因其具有制备工艺简单、电导 率易于调节、原材料来源广泛、成本低、易于加工成型等优点，并且这些导电 高分子复合材料可以广泛地应用于汽车、电气及电子仪器、办公设备、工业机 械等领域，可以满足和扩大高分子材料在各种用途上的需要，因此，其材料的 制备技术和应用技术，历来为人们所密切关注。

目前，工业上填充型导电高分子复合材料在制备中使用最多的导电性介质 为炭黑，炭黑工业化历史悠久、来源广泛、价格相对低廉，在填充型导电高分 子复合材料技术发展中发挥了极其重要的作用。但在导电性高分子复合材料制 备中，一般导电性介质的种类、粒子形态、分散状态、添加量等因素将对其材 料的导电性能具有较大的影响。如在使用炭黑作为导电性介质时，由于其固有 的形态结构特征所决定的导电效率低、分散性差等问题比较突出，且易产生很 多相关的不良影响，包括因炭黑导电效率低需多量添加而易于引致材料耐热性 能下降、机械性能下降、流动性能下降等问题。

近年来，伴随着纳米科学与技术的进步，作为新兴碳素材料的碳纳米管日 益引起人们的关注。碳纳米管本身不仅具有非常好的导电性，而且具有较大长 径比特征，其强度高密度小，特别是在高性能高分子复合材料制备中具有重要 的应用价值。与传统的碳素材料如炭黑或者碳纤维相比，使用碳纳米管作为导 电性介质时，可以使体系在实现导电时的逾渗值有较大的降低。目前，随着碳 纳米管工业化量产制备技术的实现，利用其作为新兴导电介质制备导电高分子 复合材料，已逐渐成为导电复合材料研究领域的热点。

碳纳米管目前工业化量产规模小、成本高，因此，如何在技术上实现在导 电复合材料制备中提高其使用效率，对碳纳米管填充型导电复合材料的工业用 途的发展具有重要的意义。人们在研究或生产中一般所采用的提高碳纳米管使 用效率的方法，包括各种对碳纳米管表面修饰的方法、将高分子基体和碳纳米 管进行溶液共混的方法、将单体和碳纳米管进行原位聚合的方法等等。这些方 法虽然可以在某种程度上提高碳纳米管的使用效率，但因其存在操作步骤复杂、 耗费溶剂量大、技术局限性大等问题而不适用于工业化生产。

此外，对导电高分子复合材料中的高分子基体而言，聚碳酸酯(PC)是目 前国内外生产量最大用途最广泛的一种重要的工程塑料，因其综合性能好，可 以被广泛地应用于电子电气、汽车工业、医疗器械、建筑和照明用具等各种工 业领域。但是，由于聚碳酸酯存在熔体粘度高、易发生高温水解等缺点，一般 在较低的碳纳米管或炭黑的添加量下或即使在高添加量但因不易分散均匀等原 因而难以形成有效的导电网络。然而，为了提高材料导电性能，则需增大碳纳 米管或炭黑的添加量，并需改善其在聚碳酸酯中的分散程度，但改善分散程度 则必须采取高温或较强的混炼方式，而采用这样的方式往往会导致材料发生热 解或机械降解，并使材料产生物理机械性能下降、易应力开裂、对缺口敏感等 种种问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提供一种导电性聚碳酸酯混合物及其制备方 法，使碳纳米管、炭黑等导电性介质选择性地分布于聚碳酸酯连续相中，以较 好地达到提高导电性介质使用效率的目的，同时使材料实现较好的导电性能且 降低其制备成本。

本发明一方面提供了一种导电性聚碳酸酯混合物，包括聚碳酸酯、聚合物 以及导电填充物，其特征在于，所述聚合物是非晶性苯乙烯系聚合物，所述导 电填充物是碳纳米管，所述聚碳酸酯、非晶性苯乙烯系聚合物及碳纳米管的重 量百分比如下：

聚碳酸酯60～95％，

非晶性苯乙烯系聚合物5～40％，

所述碳纳米管占所述聚碳酸酯与非晶性苯乙烯系聚合物二者总量的重量百 分数是0.3～5.0％。

其中，聚碳酸酯是以(-O-R-O-CO-)链节为重复单元的，且其中R的结构 是由双酚A分子结构中2个OH基中间的骨架所形成的通称双酚A型的聚碳酸 酯，既可以由光气法制造，也可以由酯交换法或其他方法制造，其粘均分子量 为12000～55000，优选为14000～32000。