一种耐高温抗静电托盘专用复合材料及其制备方法与流程

1.本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种耐高温抗静电托盘专用复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.抗静电托盘是一种常用的存放精密电子元器件的工具，通常是采用改性塑料制作而成，材料表面的电阻值为106至10
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之间，相应地制成品具备静电耗散性能，可以有效地释放物体表面积累的静电荷，使其不会产生电荷积聚和高电位差。此外，根据应用场景的要求，制成品必须具有较高的机械强度，耐热，耐冲击，耐化学腐蚀性，并且抗静电性能不会因时间、温度而发生改变。根据客户电子元器件的种类要求，对抗静电托盘制成品的规格、尺寸也有不同要求。抗静电托盘多适用于电子产品、精密元件等周转存放的容器，并被大量用于液晶、手机模组、面板、tft及电子器件的组装等等。抗静电托盘能够帮助完成电子元件器周转、存放的通用化、一体化管理，是生产及流通企业进行现代化生产管理的必备品。
3.目前常用的抗静电托盘耐温均在120℃以下，很多甚至低于100℃。在一些特殊的应用场景中，要求托盘在高温下具有良好的抗静电性能的同时，对其尺寸的精密性(如翘曲性)要求也非常高。常规的抗静电托盘产品很难满足这些特殊场合的需要。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明从配方设计和高性能化改性的角度，制备了一种耐高温抗静电托盘专用复合材料。
5.本发明的另外一个发明目的在于提供一种耐高温抗静电托盘专用复合材料的制备方法。
6.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种耐高温抗静电托盘专用复合材料，主要由如下重量百分比的组分制成：10-30wt％的均聚碳酸酯；5-15wt％的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物；30-70wt％的高热聚碳酸酯；1-5wt％的液晶聚合物；2-8wt％的导电填料；0-5wt％的无机填料；0.5-2wt％其它添加剂。
7.作为优选，所述聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物的重量百分比为8-12％。
8.作为优选，所述高热聚碳酸酯的重量百分比为40-70％；进一步优选为50-70％；更进一步优选为55-70％；再进一步优选为60-65％。
9.作为优选，所述液晶聚合物的重量百分比为1-3％。
10.作为优选，所述导电填料的重量百分比为3-8％，更进一步优选为3-5％。
11.添加所述无机填料时，作为优选，所述无机填料的重量百分比为0.5-5％；进一步优选为1-5％；更进一步优选为2-4％。
12.本发明中，所述的均聚碳酸酯可以为脂肪族聚碳酸酯，脂环族聚碳酸酯或芳香族聚碳酸酯中一种或两种的混合物。本发明中，适宜的均聚碳酸酯可以通过例如界面聚合和熔体聚合等方法制备。在一种特定的实施方式中，聚碳酸酯是源自双酚a的线性均聚物，即
含有双酚a结构的聚碳酸酯。聚碳酸酯通过凝胶渗透色谱法测得的重均分子量为约18000至约35000。作为优选，所述均聚碳酸酯为含有双酚a结构的芳香族聚碳酸酯，熔融指数在300c、1.2kg下测定为4-20g/10min。
13.本发明中，所述聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物含有包含下述通式(i)所示的重复单元的聚碳酸酯嵌段和含有下述通式(ii)所示的重复单元的聚有机硅氧烷嵌段：
[0014][0015]
其中，ra和rb可以各自代表h、卤素、c
1-c
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烷基基团或其组合。例如，ra和rb可以各自是h、c
1-c3烷基基团，特别是甲基，与每个亚芳基基团上的羟基(与苯环相连的-o-)基团邻位排列。作为具体的优选方案，ra和rb为h。p和q各自独立地是0至4的整数。x可以是连接两个羟基取代的芳香族基团的桥连基，其中桥连基和每个c6亚芳基基团的羟基取代基彼此以邻位、间位或对位排列在c6亚芳基基团上。x可以为亚甲基或者烷基(比如甲基)取代亚甲基(-ch(ch3)
2-)。
[0016][0017]
其中，r1和r2各自独立地表示氢原子、卤素原子或c
1-c6的烷基(比如甲基、乙基、丙基、异丙基等)、c
1-c6的烷氧基(例如甲氧基、乙氧基等)或c
6-c
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的芳基(比如苯基、取代苯基等)。作为具体的优选，所述r1和r2各自独立选择甲基。
[0018]
本发明中，所述的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物可以包含50-99重量百分比的碳酸酯单元和1至50重量百分比的硅氧烷单元。在该范围内，聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物可以包含65-99重量百分比的碳酸酯单元和1-35％的硅氧烷单元，更具体地，包含70-98重量百分比的碳酸酯单元和2-30重量百分比的硅氧烷单元，更具体地，包含5至30重量百分比的硅氧烷单元，更进一步包含10-30重量百分比的硅氧烷单元。
[0019]
作为优选，所述的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物中聚碳酸酯单元为双酚a结构的聚碳酸酯单元结构。
[0020]
所述的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物重均分子量为20000-40000。
[0021]
本发明中，所述高热聚碳酸酯为共聚结构，其具有根据astm d648，以20℃/min的加热速率测定的150℃或更高的热变形温度。
[0022]
本发明中，所述液晶聚合物为热致性液晶聚合物，该热致性液晶聚合物的结构为全芳液晶聚酯(液晶聚芳酯)。作为优选，所述全芳液晶聚酯主要由对羟基苯甲酸、4,4-联苯二酚和苯二胺聚合而成。
[0023]
本发明中，所述导电填料选自导电炭黑、石墨烯微片、碳纳米管中一种或两种的混合物，其总的添加量低于组合物总重量的10wt％。作为优选，所述的导电填料中选用石墨烯微片和碳纳米管，并且二者的重量比为1：4至1：2。
[0024]
本发明中，所述无机填料包括高岭土，滑石粉，硅灰石，硅土，云母中的一种或几种。作为优选，所用无机填料为高岭土和滑石粉，其平均粒径为0.5-2.5微米。
[0025]
本发明中，所述其它添加剂包括稳定剂，抗氧化剂，脱模剂，着色剂中一种或多种上述添加剂的组合。在各种实施方式中，抗氧化剂包含主要的抗氧化剂和次要的抗氧化剂。在进一步的实施方式中，抗氧化剂是以约0.01wt％至约0.5wt％的量存在于体系中。在各种实施方式中，稳定剂是以0.01wt％至约0.5wt％的量存在于体系中。在进一步的实施方式中，稳定剂可以包含热稳定剂和光稳定剂。适合的热稳定剂包括受阻酚类，有机亚磷酸酯类，磷酸酯类，或包含上述热稳定剂中至少一种的组合。本发明中适合的脱模剂可以包含金属硬脂酸盐，聚乙烯蜡，有机硅等或包含上述脱模剂中至少一种的组合。
[0026]
本发明的有益效果是：从配方设计和高性能化改性的角度，在充分满足抗静电要求的条件下，制备了一种兼具高耐热性、优异的机械性能和低翘曲变形性的复合材料。
[0027]
从实验结果可以看出，本发明得到的复合材料的热变形温度均在140℃以上，表面电阻在109以下，与此同时材料强度和模量均保持了良好的平衡。进一步，将本发明制得的样品经140℃条件下处理24h后，其表面电阻无明显的变化，并且制件表面无翘曲现象，能够完全满足高温条件下托盘对于材料耐热、抗静电和尺寸稳定的综合需求。
具体实施方式
[0028]
为更详细的说明本发明的发明内容，下面结合具体实施例进一步说明。
[0029]
对比例和实施例中所用聚碳酸酯为帝人公司的市售双酚a聚碳酸酯(pc)树脂产品，在300℃、1.2kg条件下的mfr为8g/min。
[0030]
对比例和实施例中所用聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物为甘肃银光sl0301(pc-st)。
[0031]
对比例和实施例中所用高热聚碳酸酯在1.82mpa，样条厚度6.4mm的条件下热变形温度分别为162℃(ht-pc-1)和152℃(ht-pc-2)。
[0032]
对比例和实施例中所用液晶聚合物(lcp)为南京清研高分子新材料有限公司l20。
[0033]
对比例和实施例中所用导电填料石墨烯微片和碳纳米管为厦门凯纳kng-t181(厦门凯纳石墨烯技术股份有限公司)和山东大展gc-21(山东大展纳米材料有限公司)。
[0034]
对比例和实施例中所用无机填料为高岭土polyfil hg90(美国kamin)。
[0035]
对比例和实施例中，物料总量为10kg，对比例和实施例中其余组分包括抗氧化剂irgafos 168和irgafos 1010等，加入量均为现有技术。
[0036]
按照表1和表2按比例称量聚碳酸酯，聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物，高热聚碳酸酯，液晶聚合物，导电填料,无机填料和其它添加剂等组分，投入到高速混合机中高速预混合5分钟。将在高速混合机中预混好的原料混合物通过主喂料加入，在双螺杆挤出机中进行熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒，双螺杆挤出机的螺杆温度控制在310-340℃之间。之后将挤出的粒料在100℃条件下鼓风干燥4小时后进行注塑成型，对材料各项性能进行评估。各项测试标准如下：
[0037]
热变形温度测试：astm d648
[0038]
拉伸测试：astm d638
[0039]
弯曲性能测试：astm d790
[0040]
冲击性能测试：astm d256
[0041]
表面电阻测试：astm d257
[0042]
表1
[0043][0044]
由表1所示的测试结果可看出，在对比例1-4中，随着高热聚碳酸酯的引入以及加入量的逐渐增加，材料的热变形温度得到明显的提升，与此同时缺口冲击强度呈现下降趋势。而表面电阻测试的结果表明，复合材料本身并不具备抗静电能力。在实施例1中，随着导电填料石墨烯和碳纳米管的加入，材料的表面电阻明显下降,但依然处于》109的水平。令人惊讶的是，在实施例2和实施例3中，随着液晶聚合物的引入，复合体系的表面电阻呈现明显的下降趋势。究其原因，这一现象应该与复合体系加工过程中流动场的改变有关，液晶的存在改善了导电填料在表面的分布。
[0045]
表2
[0046][0047]
在表2中，我们进一步考察了不同高热聚碳酸酯的作用，石墨烯微片与碳纳米管的复配与协效，以及引入无机填料改善复合体系注塑制品的尺寸稳定性(注塑后无翘曲变形)。从实验结果可以看出，实施例中各样品的热变形温度均在140℃以上，表面电阻在109以下，与此同时各样品的强度和模量均保持了良好的平衡。
[0048]
需要特别指出的是，表2中实施例4-8的样品经140℃条件下处理24h后，其表面电阻无明显的变化，并且制件表面无翘曲现象，能够完全满足高温条件下托盘对于材料耐热、抗静电和尺寸稳定的综合需求。