一种兼顾力学性和导电性的热塑性弹性体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种兼顾力学性和导电性的热塑性弹性体及其制备方法，属于热塑性弹性体材料技术领域，组分为：非极性橡胶、聚烯烃树脂、导电介质、马来酸酐接枝非极性橡胶、马来酸酐接枝聚烯烃树脂、极性橡胶、交联剂、助交联剂、白油、无机填料、抗氧剂、润滑剂、光稳定剂、偶联剂、脱模剂。该方法为：首先将导电介质进行表面活化预处理；然后和聚烯烃树脂熔融共混；再与非极性橡胶、极性橡胶、马来酸酐接枝非极性橡胶、马来酸酐接枝非极性树脂、导电介质为基体材料，进行交联并引入各类功能助剂后制得。本发明专利技术在保证具有良好的防静电前提下兼顾力学性能的优点，且流动性高易加工，耐候性及耐老化性好，对拓宽热塑性弹性体的应用领域具有重要意义。

A thermoplastic elastomer with both mechanical and electrical properties and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种兼顾力学性和导电性的热塑性弹性体及其制备方法
本专利技术涉及一种兼顾力学性和导电性的热塑性弹性体及其制备方法，属于热塑性弹性体材料

技术介绍
热塑性弹性体是物理性能介于橡胶和塑料之间的是一类复合型结构的高性能材料，它既具有橡胶的弹性，又具有塑料的易加工性。已构成一个新的“工业原料体系”，被人称为“第三代橡胶”。以苯乙烯类嵌段共聚物为基材制备的弹性体称为TPE(ThermoplasticElastome)，可用一般的热塑性塑料成型机加工，生产效率高，加工性能优越，无须硫化，可以循环使用降低成本，触感柔软，具有较好的耐候性，抗疲劳性和耐温性。以三元乙丙橡胶为基材制备的弹性体称为TPV(ThermoplasticVulcanization)，因动态硫化工艺使得体系内连续相和分散相形成三维网络状海岛结构得名。其自身在常温下拥有热固性橡胶的物理性能和功能特征，在高温下拥有热塑性塑料的高流动性和反复加工性，使得产品拥有成型加工简便，材料可循环利用、性价比高等特点。目前两者均已广泛应用于汽车工业、建筑建材、电子电器、医疗卫生和消费用品等领域。例如在申请号为CN101696279的中国专利中公开了一种动态硫化热塑性弹性体的制备方法所述组合物的组分和配比为：合成橡胶10～70％、合成树脂30～40％、软化剂10～30、无机填料5～20％、交联剂3～10％、促进剂0.6～6份。该专利技术该方法制造出的弹性体具有高流动性、高弹性、低硬度的特点，而且在工艺上还具有设备适用广、制备工艺简单、加工窗口宽等优点。由于热塑性弹性体本身为绝缘性材料，当其用作于产品包覆、货物输送时，易于物品间产生静电现象，对于高危及精密加工场合易造成危害，因此对于材料静电消除成为必然，而对热塑性弹性体抗静电改性的方法是在材料中添加导电介质。目前对于弹性体材料导电的机理主要为三类，即：渗流理论、隧道效应理论和场致发射理论。渗流理论，又称导电通路理论，该理论认为导电介质在不导电的弹性体中相互接触形成连续的导电通路进而产生导电网络而使得材料导电；隧道效应理论认为因材料热振动而被激活的电子在导电介质间跃迁造成的隧道电流形成的导电；场致发射理论认为在高电压下，界面效应使得导电粒子剧烈运动并相互撞击，电子间产生强电流而产生发射电场，进一步带动电子突破能垒从而形成电流，使弹性体导电。三种理论同时存在于弹性体材料中，在不同场合下分别占据主动作用，而目前对于材料防静电的改善，主要基于渗流理论进行开展。防静电弹性体主要应用于电子器件包裹、工业安全保护、医疗分析等行业。例如在申请号为CN102051000的中国专利中公开了一种电性能改善的TPV弹性体材料所述组合物的组分和配比为：聚丙烯15～60％、三元乙丙橡胶20～60％、高分子增容剂0.5～10％、填料0.1～40％、橡胶填充油1～60％、改性剂0.5～10％、交联剂0.5～10％、交联助剂0.1～10％、抗氧剂0.01～2％、加工助剂0.01～10％。该专利技术制备的电性能改善的TPV弹性体材料，在较低添加量的情况下就能达到较好的抗静电效果，拓展TPV在抗静电材料和导电材料领域的应用。基于渗流理论，体系内的导电粒子必须达到一定浓度才能实现整体导电，即导电临界阈值，对于在相同弹性体下不同的导电粒子，其临界阈值各有不同，一般而言，高导电性的导电粒子其临界阈值更低，反之亦然。因此，对于一般的防静电弹性体，其主要使弹性体导电的方式是通过两种方式提高导电性，一种即如同CN102051000所述所引入少量高导电性的碳纳米管来实现，其弊端在于碳纳米管本身价格较高，且单纯引入碳纳米管而并未对其进行良好的控制分散，存在对产品自身力学性能及其加工性的影响；另一种即引入大量的导电炭黑，其弊端在于如未进行良好的加工处理，则所需导电炭黑在整个体系内的添加量过大，势必降低产品的力学性能及产品流动性。因此，实现产品电性能、力学性能、加工性能的高性价比兼顾，成为制备防静电弹性体的必然。
技术实现思路
为了解决上述存在的问题，本专利技术公开了一种兼顾力学性和导电性的热塑性弹性体及其制备方法，制得的防静电材料不仅兼顾了良好的导电性及力学性能，还具有良好的加工性和耐老化性，且价格低廉制备容易，在电子器件包裹、工业安全保护具有很大的市场潜力。其具体技术方案如下：一种兼顾力学性和导电性的热塑性弹性体，按照重量份数计，包括以下组分：非极性橡胶30-40份，聚烯烃树脂20-30份，导电介质20-30份，马来酸酐接枝非极性橡胶0-10份，马来酸酐接枝聚烯烃树脂0-10份，极性橡胶0-10份，交联剂0.08-0.8份，助交联剂0.6-6份，白油0-40份，无机填料0-20份，抗氧剂0-0.5份，分散剂0-5份，光稳定剂0-0.5份，偶联剂0-5份，脱模剂0-1份。进一步的，所述交联剂为过氧化异丙基碳酸叔丁酯、过氧化二异丙苯或辛基酚醛树脂中的一种或任意种组合，所述无机填料为碳酸钙、滑石粉或白炭黑中的一种或任意种组合，所述助交联剂为二苯甲烷马来酰亚胺、三异丙基异氰酸酯、甲基丙烯酸烯丙酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯或氯化亚锡中的一种或任意种组合。进一步的，所述非极性橡胶为聚烯烃橡胶或苯乙烯类嵌段共聚物中的一种或两种组合，所述马来酸酐接枝非极性橡胶为马来酸酐接枝改性的聚烯烃橡胶或马来酸酐接枝改性的苯乙烯类嵌段共聚物中的一种或两种组合，所述的极性橡胶为丁腈橡胶或氯丁橡胶中的一种或两种组合。进一步的，所述的聚烯烃树脂为聚乙烯、聚丙烯或者聚乙烯和聚丙烯的混合物中的一种或任意种组合，所述的马来酸酐接枝聚烯烃树脂为马来酸酐接枝改性的聚乙烯、马来酸酐接枝改性的聚丙烯和马来酸酐接枝改性的聚乙烯和聚丙烯中的一种或任意种组合。进一步的，所述聚烯烃橡胶为门尼粘度20-100的三元乙丙橡胶，所述苯乙烯类嵌段共聚物为数均分子量50000-300000的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物或氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，所述的极性橡胶为门尼粘度20-100的丁腈橡胶或氯丁橡胶。进一步的，所述导电介质为粒径为10-20nm、偏碱性的热裂解炭黑；所述导电介质为DBP吸收值300-500ml/g、碘吸收值800-1000Mg/g、比表面积750-1100m2/kg、电阻率≤0.5％Ω.m。进一步的，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂或者钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂中的一种或任意种组合。进一步的，当非极性橡胶为聚烯烃橡胶时，包括以下步骤：A)、将导电介质加入偶联剂溶液中浸润，调节PH值至呈弱碱性，水浴加热搅拌，干燥得到活化导电介质；B)、按权利要求1所述的比例将聚烯烃树脂和导电介质混合均匀后，加入分散剂，经熔融混炼设备熔融共混后，得到导电母粒；C)、将步骤B)所得的导电母粒、聚烯烃橡胶、极性橡胶、马来酸酐接枝改性聚烯烃橡胶、马来酸改接枝改性聚烯烃树脂、导电介质、无机填料、抗氧化剂、分散剂、光稳定剂混合均匀后，经熔融混炼设备混合造粒，既得中间产物；D)、将所述中间产物、白油、交联剂、助交联剂、分散剂混合均匀，在熔融混炼设备内进行动态硫化后，制得防静电热塑性弹性体。进一步的，当合成橡胶为苯乙烯类嵌段共聚物时，包括以下步骤：A)、将导电介质加入偶联剂溶液中浸润，调节PH值至呈弱碱性，水浴加热搅拌，干燥得到活化导电介质；B)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种兼顾力学性和导电性的热塑性弹性体，其特征在于，按照重量份数计，包括以下组分 ：非极性橡胶30‑40份，聚烯烃树脂20‑30份，导电介质20‑30份，马来酸酐接枝非极性橡胶 0‑10份，马来酸酐接枝聚烯烃树脂 0‑10份，极性橡胶 0‑10份，交联剂0.08‑0.8份，助交联剂0.6‑6份，白油0‑40份，无机填料0‑20份，抗氧剂0 ‑0.5份，分散剂0‑5份，光稳定剂0‑0.5份，偶联剂0‑5份，脱模剂0‑1份。

【技术特征摘要】
1.一种兼顾力学性和导电性的热塑性弹性体，其特征在于，按照重量份数计，包括以下组分：非极性橡胶30-40份，聚烯烃树脂20-30份，导电介质20-30份，马来酸酐接枝非极性橡胶0-10份，马来酸酐接枝聚烯烃树脂0-10份，极性橡胶0-10份，交联剂0.08-0.8份，助交联剂0.6-6份，白油0-40份，无机填料0-20份，抗氧剂0-0.5份，分散剂0-5份，光稳定剂0-0.5份，偶联剂0-5份，脱模剂0-1份。2.根据权利要求1所述的兼顾力学性和导电性的热塑性弹性体，其特征在于，所述交联剂为过氧化异丙基碳酸叔丁酯、过氧化二异丙苯或辛基酚醛树脂中的一种或任意种组合，所述无机填料为碳酸钙、滑石粉或白炭黑中的一种或任意种组合，所述助交联剂为二苯甲烷马来酰亚胺、三异丙基异氰酸酯、甲基丙烯酸烯丙酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯或氯化亚锡中的一种或任意种组合。3.根据权利要求1所述的兼顾力学性和导电性的热塑性弹性体，其特征在于，所述非极性橡胶为聚烯烃橡胶或苯乙烯类嵌段共聚物中的一种或两种组合，所述马来酸酐接枝非极性橡胶为马来酸酐接枝改性的聚烯烃橡胶或马来酸酐接枝改性的苯乙烯类嵌段共聚物中的一种或两种组合，所述的极性橡胶为丁腈橡胶或氯丁橡胶中的一种或两种组合。4.根据权利要求1所述的兼顾力学性和导电性的热塑性弹性体，其特征在于，所述的聚烯烃树脂为聚乙烯、聚丙烯或者聚乙烯和聚丙烯的混合物中的一种或任意种组合，所述的马来酸酐接枝聚烯烃树脂为马来酸酐接枝改性的聚乙烯、马来酸酐接枝改性的聚丙烯和马来酸酐接枝改性的聚乙烯和聚丙烯中的一种或任意种组合。5.根据权利要求3所述的兼顾力学性和导电性的热塑性弹性体，其特征在于，所述聚烯烃橡胶为门尼粘度20-100的三元乙丙橡胶，所述苯乙烯类嵌段共聚物为数均分子量50000-300000的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物或氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，所述的极性橡胶为门尼粘度20-100的丁腈橡胶或氯丁橡胶。6.根据权利要求1所述的兼顾力学性和导电性的热塑性弹性体，其特征在于，所述导电介质为粒径为10-20nm、偏碱性的热裂解炭黑；所述导电介质为DBP吸收值300-500ml/g、碘吸收值800-1000Mg...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴佳骏，刘星，孙永明，
申请(专利权)人：江苏金陵奥普特高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32