CN102276955B - 一种抗静电玻璃纤维增强abs复合材料 - Google Patents

一种抗静电玻璃纤维增强abs复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种抗静电玻璃纤维增强ABS复合材料及其制备方法，本发明在ABS中添加增强剂、界面偶联剂、增韧剂，采用无机抗静电剂和有机抗静电剂相配合，并在分散润滑剂和热氧稳定剂存在下通过双螺杆挤出机中共混挤出，制得抗静电玻璃纤维增强ABS复合材料。这种抗静电玻璃纤维增强ABS具有持久的抗静电效果、良好的机械强度、易于流动加工、制品外观光洁，可用于制造办公机器传递纸张机构、IC芯片托架。

Description

一种抗静电玻璃纤维增强ABS复合材料
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体的说，涉及一种抗静电性能好，玻璃纤维增强ABS复合材料及其制备方法。
背景技术
ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）树脂是重要的通用合成树脂，主体是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的共混物或三元共聚物，是一种坚韧而有刚性的热塑性塑料。在一定温度范围内具有抗冲击性高、耐磨性优良、耐热性耐低温、耐化学药品性、易于加工成型、制品尺寸稳定、表面光泽性好、容易表面电镀涂装着色等特点，用途非常广泛，汽车工业常用于制造汽车零部件如仪表板、车身外板、内装饰板、方向盘、隔音板、门锁、保险杠、通风管等，家电行业常用于制造如电冰箱、电视机、洗衣机、真空吸尘器、食品搅拌器、电话机的壳体等，在建筑装饰行业常用于制造如卫生器具、游泳池衬里、管材和管件等，另外还用于制造安全帽、摩托车档板、鞋后跟、雪地运动用品、玩具、时钟、音箱外壳、.手提箱、纽扣、化妆品盒等日用品和铭牌、装饰品等广告品。
尽管ABS应用广泛，但由于ABS本身分子结构性能的特性，使得ABS在力学强度方面，如弯曲强度和压缩强度较差；在电气性能方面由于绝缘性能好而易于静电积累，从而在电子电气应用领域受到局限，如用于制造办公机器传递纸张机构、IC芯片托架时既要求在ABS纯树脂性能基础上提高强度又要赋予抗静电性能。
因此，本发明提供一种抗静电的玻璃纤维增强ABS复合材料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗静电玻璃纤维增强ABS复合材料及其制备方法，以提高ABS树脂的强度，同时赋予其抗静电性能，满足市场相关行业对产品的要求。
本发明所述的抗静电玻璃纤维增强ABS复合材料，其组成按重量份为：
Figure GDA00002020264700011
Figure GDA00002020264700021
所述增强剂为无碱短切玻璃纤维和/或以下材料中的一种或几种：针状硅灰石、纤维状氧化镁、六钛酸钾晶须、硫酸钙晶须、碱式硫酸镁晶须；
所述界面偶联剂为ABS接枝马来酸酐(ABS-g-MAH)、苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)、聚乙烯接枝马来酸酐(LDPE-g-MAH)、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐(LLDPE-g-MAH)、缩水甘油醚型环氧树脂中的一种或几种。
所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯共聚物(MMB)、氢化苯乙烯/丁二烯/苯乙烯)嵌段共聚(SEBS)中的一种或几种。
所述无机抗静电剂为氧化镁、氧化钛、氧化锡、氧化铝、氧化铟、氧化锶、氧化铬、氧化钡中的一种或几种。
所述有机抗静电剂为高级脂肪酸盐、烷基磷酸酯醇胺盐、烷基硫酸酯盐、甲氧基聚乙醇甲基丙烯酸酯共聚物；超高分子量聚乙二醇；环氧氯丙烷/环氧乙共聚物；含季铵盐的甲基丙烯酸酯聚合物；聚乙二醇共聚类聚酰胺；聚乙二醇共聚物类聚酯中的一种或几种。
所述分散润滑剂为硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯、乙撑双硬脂酰胺、乙撑双月桂酰胺、乙撑双油酸酰胺、低分子量离聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或几种。
所述热氧稳定剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(1076)、四[β-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)、（2，4二叔丁基苯基）亚磷酸三酯(168)、双（2,4-二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯(626)中的一种或几种。
本发明所述抗静电玻璃纤维增强ABS复合材料的制备方法有如下步骤:
(1)将ABS(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物)于80～85℃下干燥3～4小时；
(2).按重量份称取干燥好的ABS以及其他各组分，以800～1000转/分钟搅拌3～5分钟，待均勺后放出；
(3).把混合均勺的物料加入长径比(L/D)为32～40的双螺挤出机中，以温度范围为180～240℃、螺杆转速为250～350转/分钟挤出牵条、冷却切粒，即制备出抗静电玻璃纤维增强ABS复合材料。
其中，所述搅拌在本领域常用的告诉搅拌机中进行。
本发明得到的抗静电玻璃纤维增强ABS复合材料具有持久的抗静电效果、机械强度高、加工流动性好、外观颜色浅、易于配制成所需颜色等特征。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进一步详细说明，但本发明并不局限于以下实施例：在下列实施例中，ABS采用Cheil公司Starex EG-7000、或BASF公司TerluranGP-22及Terluran HD-15;增强剂采用中材集团泰山公司短纤维直径11μm、长度4.5mm的T450;界面偶联剂采用宁波能之光公司GPM400、上海事必达公司SMAM25、济南天茂公司E-44;增韧剂采用ROHM and HAAS公司PARALOIDEXL-2620:无机抗静电剂采用厦门嘉联公司23K-300;有机抗静电剂采用ARKEMA公司Pebax MV1074；分散润滑剂采用HONEYWELL公司AC540A、常州可赛成功公司EBL；热氧稳定剂采用台湾双键公司Chinox 1076及Chinox168。
本发明的主要测试主要按ISO标准测试，冲击性能按ISO180-93要求进行测试，拉伸性能按ISO527-93要求进行测试、条件为50mm/min，弯曲性能控ISO178-93要求进行测试、条件为2mm/min，热变形温度按ISO75-93要求进行测试，表面电阻率按IEC60093要求进行测试。
实施例1
ABS(Terluran HD-15)57.6重量份、增强剂(T450)25重量份、界面偶联剂(GPM400)4重量份、界面偶联剂(E-44)0.5重量份、增韧剂(EXL-2620)5重量份、无机抗静电剂(23K-300)3重量份、有机抗静电剂(Pebax MV1074)2.5重量份、分散润滑剂(AC540A)1.5重量份、分散润滑剂(BEL)0.5重量份、热氧稳定剂(Chinox1076)0.2重量份、热氧稳定剂(Chinox 168)0.2重量份。
ABS于80℃下干燥4小时，按重量份称取干燥好的ABS以及其他各组分，于高速搅拌机中以900转/分钟搅拌5分钟待均勺后放出。把混合均勺的物料加入长径比(L/D)为40的双螺挤出机中，双螺杆挤出机的加工温度：一区温度180℃，二区温度为185℃，三区温度为195℃，四区温度为210℃，五区温度为215℃，六区温度为225℃，七区温度为235℃，八区温度为240℃，主机转速为320转/min；经过挤出后冷却牵条、风干切粒，即制备出抗静电玻璃纤维增强ABS复合材料。
实施例2
ABS(Terluran GP-22)57.6重量份、增强剂(T450)25重量份、界面偶联剂(GPM400)4重量份、界面偶联剂(E-44)0.5重量份、增韧剂(EXL-2620)5重量份、无机抗静电剂(23K-300)3重量份、有机抗静电剂(Pebax MV1074)2.5重量份、分散润滑剂(AC540A)1.5重量份、分散润滑剂(BEL)0.5重量份、热氧稳定剂(Chinox1076)0.2重量份、热氧稳定剂(Chinox 168)0.2重量份。
ABS于85℃下干燥4小时，按重量份称取干燥好的ABS以及其他各组分，于高速搅拌机中以1100转/分钟搅拌5分钟待均勺后放出。把混合均勺的物料加入长径比(L/D)为32的双螺挤出机中，双螺杆挤出机的加工温度：一区温度180℃，二区温度为185℃，三区温度为195℃，四区温度为210℃，五区温度为215℃，六区温度为225℃，七区温度为235℃，八区温度为240℃，主机转速为320转/min；经过挤出后冷却牵条、风干切粒，即制备出抗静电玻璃纤维增强ABS复合材料。
实施例3
ABS(Terluran HD-15)57.6重量份、增强剂(T450)25重量份、界面偶联剂(SMAM25)4重量份、界面偶联剂(E-44)0.5重量份、增韧剂(EXL-2620)5重量份、无机抗静电剂(23K-300)3重量份、有机抗静电剂(Pebax MV1074)2.5重量份、分散润滑剂(AC540A)1.5重量份、分散润滑剂(BEL)0.5重量份、热氧稳定剂(Chinox1076)0.2重量份、热氧稳定剂(Chinox 168)0.2重量份。
ABS于82℃下干燥3～4小时，按重量份称取干燥好的ABS以及其他各组分，于高速搅拌机中以1000转/分钟搅拌3～5分钟待均勺后放出。把混合均勺的物料加入长径比(L/D)为35的双螺挤出机中，双螺杆挤出机的加工温度：一区温度180℃，二区温度为185℃，三区温度为195℃，四区温度为210℃，五区温度为215℃，六区温度为225℃，七区温度为235℃，八区温度为240℃，主机转速为320转/min；经过挤出后冷却牵条、风干切粒，即制备出抗静电玻璃纤维增强ABS复合材料。
实施例4
ABS(Terluran GP-22)57.6重量份、增强剂(T450)25重量份、界面偶联剂(SMAM25)4重量份、界面偶联剂(E-44)0.5重量份、增韧剂(EXL-2620)5重量份、无机抗静电剂(23K-300)3重量份、有机抗静电剂(Pebax MV1074)2.5重量份、分散润滑剂(AC540A)1.5重量份、分散润滑剂(BEL)0.5重量份、热氧稳定剂(Chinox1076)0.2重量份、热氧稳定剂(Chinox 168)0.2重量份。
ABS于85℃下干燥4小时，按重量份称取干燥好的ABS以及其他各组分，于高速搅拌机中以1100转/分钟搅拌4分钟待均勺后放出。把混合均勺的物料加入长径比(L/D)为32的双螺挤出机中，双螺杆挤出机的加工温度：一区温度180℃，二区温度为185℃，三区温度为195℃，四区温度为210℃，五区温度为215℃，六区温度为225℃，七区温度为235℃，八区温度为240℃，主机转速为320转/min；经过挤出后冷却牵条、风干切粒，即制备出抗静电玻璃纤维增强ABS复合材料。
实施例5
ABS(Terluran GP-22)56.6重量份、增强剂(T450)25重量份、界面偶联剂(SMAM25)4重量份、界面偶联剂(E-44)0.5重量份、增韧剂(EXL-2620)5重量份、无机抗静电剂(23K-300)2.5重量份、有机抗静电剂(Pebax MV1074)4.0重量份、分散润滑剂(AC540A)1.5重量份、分散润滑剂(BEL)0.5重量份、热氧稳定剂(Chinox1076)0.2重量份、热氧稳定剂(Chinox 168)0.2重量份。
ABS于80℃下干燥3小时，按重量份称取干燥好的ABS以及其他各组分，于高速搅拌机中以1100转/分钟搅拌5分钟待均勺后放出。把混合均勺的物料加入长径比(L/D)为32的双螺挤出机中，双螺杆挤出机的加工温度：一区温度180℃，二区温度为185℃，三区温度为195℃，四区温度为210℃，五区温度为215℃，六区温度为225℃，七区温度为235℃，八区温度为240℃，主机转速为320转/min；经过挤出后冷却牵条、风干切粒，即制备出抗静电玻璃纤维增强ABS复合材料。
实施例6
ABS(Terluran GP-22)55.6重量份、增强剂(T450)25重量份、界面偶联剂(SMAM25)4重量份、界面偶联剂(E-44)0.5重量份、增韧剂(EXL-2620)5重量份、无机抗静电剂(23K-300)2重量份、有机抗静电剂(Pebax MV1074)5重量份、分散润滑剂(AC540A)1.5重量份、分散润滑剂(BEL)0.5重量份、热氧稳定剂(Chinox1076)0.2重量份、热氧稳定剂(Chinox 168)0.2重量份。
ABS于85℃下干燥4小时，按重量份称取干燥好的ABS以及其他各组分，于高速搅拌机中以1100转/分钟搅拌5分钟待均勺后放出。把混合均勺的物料加入长径比(L/D)为40的双螺挤出机中，双螺杆挤出机的加工温度：一区温度180℃，二区温度为185℃，三区温度为195℃，四区温度为210℃，五区温度为215℃，六区温度为225℃，七区温度为235℃，八区温度为240℃，主机转速为320转/min；经过挤出后冷却牵条、风干切粒，即制备出抗静电玻璃纤维增强ABS复合材料。
对比例1
ABS(Terluran HD-15)60.1重量份、增强剂(T450)25重量份、界面偶联剂(GPM400)4重量份、界面偶联剂(E-44)0.5重量份、增韧剂(EXL-2620)5重量份、无机抗静电剂(23K-300)3重量份、分散润滑剂(AC540A)1.5重量份、分散润滑剂(BEL)0.5重量份、热氧稳定剂(Chinox 1076)0.2重量份、热氧稳定剂(Chinox168)0.2重量份。
ABS于85℃下干燥4小时，按重量份称取干燥好的ABS以及其他各组分，于高速搅拌机中以1100转/分钟搅拌5分钟待均勺后放出。把混合均勺的物料加入长径比(L/D)为40的双螺挤出机中，双螺杆挤出机的加工温度：一区温度180℃，二区温度为185℃，三区温度为195℃，四区温度为210℃，五区温度为215℃，六区温度为225℃，七区温度为235℃，八区温度为240℃，主机转速为320转/min；经过挤出后冷却牵条、风干切粒，即制备出抗静电玻璃纤维增强ABS复合材料。
对比例2
ABS(Terluran HD-15)60.6重量份、增强剂(T450)25重量份、界面偶联剂(GPM400)4重量份、界面偶联剂(E-44)0.5重量份、增韧剂(EXL-2620)5重量份、有机抗静电剂(Pebax MV1074)2.5重量份、分散润滑剂(AC540A)1.5重量份、分散润滑剂(BEL)0.5重量份、热氧稳定剂(Chinox 1076)0.2重量份、热氧稳定剂(Chinox 168)0.2重量份。
ABS于85℃下干燥4小时，按重量份称取干燥好的ABS以及其他各组分，于高速搅拌机中以1100转/分钟搅拌5分钟待均勺后放出。把混合均勺的物料加入长径比(L/D)为40的双螺挤出机中，双螺杆挤出机的加工温度：一区温度180℃，二区温度为185℃，三区温度为195℃，四区温度为210℃，五区温度为215℃，六区温度为225℃，七区温度为235℃，八区温度为240℃，主机转速为320转/min；经过挤出后冷却牵条、风干切粒，即制备出抗静电玻璃纤维增强ABS复合材料。
实施例1～4所测数据见表1，实施例5～6及对比例1～2所测数据见表2。
表1实施例1～4实验结果
  项目   测试方法   单位   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4
  缺口冲击强度   ISO180-93   KJ/m2   7.7   7.3   8.0   7.9
  拉伸强度   ISO527-93   MPa   118   121   119   120
  断裂伸长率   ISO527-93   %   10.2   11.0   10.5   10.8
  弯曲强度   ISO178-93   MPa   139   136   137   137
  弯曲模量   ISO178-93   MPa   6200   6100   6210   6150
  热变形温度   ISO75-93   ℃   109   110   108   111
  表面电阻率   IEC60093   Ω   106   106   106   106
  外观   本色、平整   本色、平整   本色、平整   本色、平整
表2实施例5～6及对比例1～2实验结果
项目 测试方法   单位     实施例5     实施例6     对比例1     对比例2
缺口冲击强度 ISO180-93   KJ/m2     7.2     7.8     8.4     8.7
拉伸强度 ISO527-93   MPa     124     121     109     107
断裂伸长率 ISO527-93   ％     9.8     10.5     12.4     11.8
弯曲强度 ISO178-93   MPa     139     136     127     126
弯曲模量 ISO178-93   MPa     6160     6190     5900     5980
热变形温度 ISO75-93   ℃     109     108     105     104
表面电阻率 IEC60093   Ω     107     107     109     1010
外观     本色、平整     本色、平整     本色、平整     本色、平整
实施例1～6得到的抗静电玻璃纤维增强ABS复合材料抗静电性良好、其表面电阻率可确定在106～107Ω，抗冲韧性好、机械强度高，外观在含有玻璃纤维的条件下仍有较好的平整度且颜色较浅。

Claims (1)

1.一种玻璃纤维增强ABS(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物)复合材料，其特征在于，包括下述重量份的组分：
ABS                              40~70重量份；
增强剂                           15~30重量份；
界面偶联剂                       3~8重量份；
增韧剂                           3~10重量份；
无机抗静电剂                     2~8重量份；
有机抗静电剂                     3~10重量份；
分散润滑剂                       0.5~1.0重量份；
热氧稳定剂                       0.3~0.9重量份；
所述增强剂为无碱短切玻璃纤维和以下材料中的一种或几种：针状硅灰石、纤维状氧化镁、六钛酸钾晶须、硫酸钙晶须、碱式硫酸镁晶须；
所述界面偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷(KH570)、ABS接枝马来酸酐(ABS-g-MAH)、苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)、聚乙烯接枝马来酸酐(LDPE-g-MAH)、线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐(LLDPE-g-MAH)、缩水甘油醚型环氧树脂中的一种或几种；
所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯共聚物(MMB)、氢化苯乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)中的一种或几种；
所述无机抗静电剂为氧化镁、氧化钛、氧化锡、氧化铝、氧化铟、氧化锶、氧化铬、氧化钡中的一种或几种；
所述分散润滑剂为硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯、乙撑双硬脂酰胺、乙撑双月桂酰胺、乙撑双油酸酰胺、低分子量离聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或几种；
所述热氧稳定剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(1076)、四[β－(3’,5’－二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)、（2，4二叔丁基苯基）亚磷酸三酯(168)、双（2,4-二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯(626)中的一种或几种。
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