包含碳纤维填充的半结晶聚合物的导电组合物的制作方法

本公开内容涉及导电热塑性组合物，特别是涉及包含碳纤维和至少一种成核剂的热塑性组合物，该成核剂包括非导电填料或有机成核剂。

背景技术：

1、聚合物通常用短切碳纤维等材料作为增强剂进行增强，以形成具有改进的机械和电气性能的复合材料。所得复合材料可用于各种应用。为了进一步提高碳纤维(cf)基复合材料的导电性，可以使用混合填料方法。在这些应用中，已知使用cf与导电炭黑(ccb)、碳纳米管(cnt)和/或石墨的组合。导电填料(例如，ccb或石墨)在组合物中必须以至少2wt.％与cf组合使用，以显示电气性能的显著改善。不幸的是，将这些填料与cf结合可能会降低流动性和其他性能。进一步地，cnt非常昂贵，因此通常不与碳纤维一起使用。

2、这些和其他缺点由本公开内容的各方面解决。

技术实现思路

1、本公开内容的方面涉及一种热塑性组合物，其包括：(a)热塑性聚合物组分，其包括结晶或半结晶聚合物；(b)碳纤维；(c)约0.01wt.％至约10wt.％的至少一种成核剂，其包括非导电填料、有机成核剂或其组合；和(d)约0wt.％至约30wt.％的非晶聚合物。碳纤维的标称纤维直径为约3微米(μm)至约13μm。组合物的表面电阻率比不包括至少一种成核剂的基本相同的参考组合物低至少50％。所有组分的组合重量百分比值不超过100wt.％，并且所有重量百分比值均基于热塑性组合物的总重量。

2、本公开内容的进一步的方面涉及一种制备热塑性组合物的方法，其包括：

3、将包括结晶或半结晶聚合物的热塑性聚合物组分，碳纤维，包括非导电填料、有机成核剂或其组合的约0.01wt.％至约10wt.％的至少一种成核剂，以及约0wt.％至约30wt.％的非晶聚合物组合以形成混合物；和

4、使用包括挤出、注塑成型、压塑成型、真空成型或吹塑成型的方法由混合物形成热塑性组合物。

技术特征：

1.一种热塑性组合物，其包含：

2.根据权利要求1所述的热塑性组合物，其中所述结晶或半结晶聚合物包括聚酰胺、聚酯、聚丙烯、其共聚物或其组合。

3.根据权利要求1或2所述的热塑性组合物，其中所述结晶或半结晶聚合物包括聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚对苯二甲酸乙二酯(pet)、聚(对苯二甲酸环己烷二甲醇酯)(pct)、聚对苯二甲酸乙二醇乙二酯(petg)、聚对苯二甲酸乙二醇环己烷二甲醇酯(pctg)、聚对苯二甲酸环己烷二甲醇二元酸酯(pcta)、其共聚物或其组合。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的热塑性组合物，其中所述组合物包括约50wt.％至约97wt.％的所述结晶或半结晶聚合物。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的热塑性组合物，其中所述组合物包括约1wt.％至约50wt.％的所述碳纤维。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的热塑性组合物，其中所述组合物包括非导电填料，所述非导电填料包括玻璃珠、玻璃片、研磨玻璃、玻璃纤维、滑石、硅灰石、二氧化硅、云母、高岭土、蒙脱石粘土、二氧化硅、石英、重晶石或其组合。

7.根据权利要求6所述的热塑性组合物，其中所述非导电填料包括滑石。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的热塑性组合物，其中所述组合物包括有机成核剂，所述有机成核剂包括脂肪族或芳香族羧酸的碱金属盐、基于硫的酸、环氧树脂、不同于所述热塑性聚合物组分的快速结晶聚合物、离聚物或其组合。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的热塑性组合物，其中所述组合物包括大于0wt.％至约30wt.％的所述非晶聚合物。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的热塑性组合物，其中所述组合物包括至少一种另外的添加剂。

11.根据权利要求10所述的热塑性组合物，其中所述至少一种另外的添加剂包括酸清除剂、抗滴剂、抗氧化剂、抗静电剂、增链剂、着色剂、脱模剂、流动促进剂、润滑剂、模释放剂、增塑剂、淬灭剂、阻燃剂、uv反射添加剂、冲击改性剂、发泡剂、增强剂或其组合。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的热塑性组合物，其中所述组合物不包括除所述碳纤维之外的导电填料组分。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的热塑性组合物，其中所述组合物的表面电阻率比不包括所述至少一种成核剂的基本相同的参考组合物的表面电阻率低至少一个数量级。

14.一种制品，其包含根据权利要求1至13中任一项所述的热塑性组合物，其中所述制品包括用于汽车应用、商业机器应用或电气或电子应用的部件。

15.一种制备热塑性组合物的方法，包括：

技术总结
热塑性组合物包括：(a)热塑性聚合物组分，其包括结晶或半结晶聚合物；(b)碳纤维；(c)约0.01wt.％至约10wt.％的至少一种成核剂，其包括非导电填料、有机成核剂或其组合；和(d)约0wt.％至约30wt.％的非晶聚合物。碳纤维的标称纤维直径为约3微米(μm)至约13μm。该组合物的表面电阻率比不含至少一种成核剂的基本相同的参考组合物低至少50％。所有组分的组合重量百分比值不超过100wt.％，所有重量百分比值均基于热塑性组合物的总重量。

技术研发人员：R·辛哈,杨剑,万星球
受保护的技术使用者：高新特殊工程塑料全球技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7