[发明专利]用于制备具有增强的导电性的基于半结晶聚合物的复合材料的母料、工艺和由其制造的复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及用于制备包括碳纳米管并且基于半结晶聚合物的导电复合材料(composite material)的母料。本发明还涉及所述母料的制备工艺。本发明还涉及使用所述母料制备包括碳纳米管的复合材料的工艺以及由其制造的复合材料。

背景技术

随着电子器件变得更小和更快，它们对静电荷的敏感性增加并且已经提供电子包装以改善静电耗散性性质。电子包装被设计成防止静电荷的积累和作为结果，静电放电(ESD)，其可造成对灵敏电子设备的严重损害并且导致产品缺陷和高的废品率。

为了保证ESD保护，可通过引入容许静电荷的有效耗散的导电填料而使绝缘聚合物为导电性的或者耗散性的。

目前导电性的或者耗散性的塑料主要是用炭黑制备的，炭黑比其它导电填料例如碳纤维、碳纳米管、金属纤维、金属粉末或者金属涂覆的碳纤维便宜。所述材料内的炭黑含量必须足够高，使得炭黑颗粒产生遍及所述材料的导电路径。结果，需要高的炭黑水平，例如15-30％。这样的高的水平改变了所述材料的机械性质例如冲击强度、伸长率和配混物粘度。

当使用其它填料代替炭黑时，需要在所述填料低的含量下保持这些性质以提供不昂贵的替代物。包含碳纳米管的导电组合物是已知的。聚合物-CNT复合物(composite)的制造可通过如下进行：将聚合物粉末和CNT通过剪切混合技术或者通过研磨而物理混合。然而，这些混合方法的不便在于，碳纳米管未良好地分散在聚合物中，因为碳纳米管倾向于在聚合物基质内附聚。这些附聚物引起差的机械性质以及需要考虑与良好分散的CNT的情况中相比更高CNT含量。由于CNT的高成本，该后一结果是经济上不利。

CNT在复合材料中差的分散所遇到的另一问题是，它们影响由该材料制成的制品的最终外观(aspect)，尤其是当该制品为薄的时例如当所述制品为膜时。因此，对于包括低含量CNT、良好的电性质以及CNT的良好分散并且特别是极少CNT附聚物的复合材料存在需要。

由EP2028218知晓包括如下的制备树脂组合物的工艺：将碳纳米管与聚(羟基羧酸)共混以形成复合物，然后将该复合物与聚烯烃共混以形成所述组合物。该文献公开了使用聚(羟基羧酸)作为增容剂将碳纳米管共混到聚烯烃中。

由WO2015/014897知晓包括碳纳米管并且由无定形聚合物例如聚苯乙烯制造的用于制备导电复合材料的母料。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供基于半结晶聚合物的复合材料，所述复合材料是导电性的或耗散性的，具有低的CNT含量和/或具有低的附聚物分数。具有这样的性质的材料可通过如下而获得：调整CNT在复合材料中的分散并且因此优化其中的CNT网络。此外，本发明的一个目的是提供环境友好的材料。本发明的进一步目的是提供由所述基于半结晶聚合物的复合材料制造的制品。此外，本发明的一个目的是提供对于制造所述复合材料而言合适的母料。

根据第一方面，本发明提供用于在制备复合材料的过程中使用的母料。所述母料包括具有如根据ISO 11357-3:2013测量的熔融温度Tm1和根据ISO 1133在2.16kg的负荷下测量的范围为5-250g/10min的熔体流动指数的第一半结晶聚合物与碳纳米管的共混物，如根据ISO 11358测定的，基于母料的总重量，碳纳米管的含量为至少5重量％、优选地5重量％-25重量％、更优选地5重量％-15重量％；所述母料具有如根据ISO 1133在21.6kg的负荷下测定的2g/10min-1000g/10min的高负荷熔体流动指数HLMI。

仍然根据第一方面，本发明提供包括具有如根据ISO 11357-3:2013测量的熔融温度Tm1的第一半结晶聚合物与碳纳米管的共混物的母料，其中如根据ISO 11358测定的，基于所述母料的总重量，碳纳米管含量为至少5重量％的碳纳米管，所述母料具有如根据ISO 1133在21.6kg的负荷下测定的2g/10min-1000g/10min的高负荷熔体指数(HLMI)；

显著之处在于，当将所述母料与第二半结晶聚合物以获得包含如根据ISO 11358测定的相对于复合材料的总重量的0.9重量％-1.1重量％、优选地1重量％的碳纳米管的复合材料的相应比例共混时，所述复合材料产生：

-如根据ASTM D2663-14测定的低于2％、更优选地低于1％的附聚物面积分数U％，和

-如根据IEC 60167测定的低于10⁵欧姆/□、更优选地低于10⁴欧姆/□的表面电阻率