CN102337015B - 一种导电pc/abs复合材料及其制备方法 - Google Patents
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- B29C47/92—
Abstract
本发明公开了一种导电PC/ABS复合材料及其制备方法，该复合材料按重量百分比，包括以下组分：聚碳酸酯树脂50％～70％；ABS树脂10％～30％；导电炭黑8％～20％；相容剂2％～5％；增韧剂3％～6％。本发明制备的导电PC/ABS复合材料，ABS树脂和增韧剂二者与聚碳酸酯树脂共同作用，提高了导电PC/ABS复合材料的韧性，使得加入导电填料之后的树脂，抗冲击性能增强；相容剂提高了聚碳酸酯树脂和ABS树脂在加工过程中的共混效果，使导电PC/ABS复合材料的微观结构较稳定，提高了材料的综合性能。
Description
[技术领域]
本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种导电PC/ABS复合材料及其制备方法。
[背景技术]
通常情况下，塑料都具有良好绝缘性，而一些电气元件，比如电板、传感器和电屏蔽制件等，除要求材料便于加工和质量轻外，更要求材料具有导电性，此时就需要具有导电性的塑料，即导电塑料。
现有技术中，制备导电塑料时常常采用复合的方法，即以聚合物为母体，经与导电填料、亲水性聚合物或抗静电剂共同作用而制得，其中导电填料常用导电炭黑、碳纳米管和金属粉等。运用这种复合的方法制得的导电塑料，具有质量轻、导电性高、工艺简单、易成型、成本低等优势。然而，导电填料的加入会对导电塑料的物理性能影响较大，造成导电塑料的物理性能不足。
[发明内容]
本发明提供了一种导电PC/ABS复合材料及其制备方法，该导电PC/ABS复合材料具有良好的综合物理性能。
本发明的技术方案是：
一种导电PC/ABS复合材料，按重量百分比，包括以下组分：
一种导电PC/ABS复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按照上述所述的重量百分比称取各个组分；将称取的聚碳酸酯树脂在100-120℃下干燥处理2.5-3小时，将称取的ABS树脂在80-90℃下干燥处理1.5-2小时；
步骤二、将干燥处理后的聚碳酸树脂、ABS树脂和称取的其他各个组分，通过高速混合机搅拌3-5min，形成混合物料；
步骤三、将混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融反应，挤出，造粒；双螺杆挤出机中各区温度及螺杆转速分别为：
一区温度210～230℃，二区温度235～245℃，三区温度240～250℃，四区温度240～260℃，五区温度240～260℃，六区温度230～250℃，七区温度230～240℃，机头温度240～250℃；螺杆转速350～450r/min。
本发明的ABS树脂和增韧剂二者与聚碳酸酯树脂共同作用，提高了导电PC/ABS复合材料的韧性，使得加入导电填料之后的树脂，抗冲击性能增强；相容剂提高了聚碳酸酯树脂和ABS树脂在加工过程中的共混效果，使导电PC/ABS复合材料的微观结构较稳定，提高了材料的综合性能。
[具体实施方式]
下面结合具体的实施例对本发明做一详细的阐述。
本发明的导电PC/ABS复合材料，按重量百分比，包括以下组分：聚碳酸酯树脂50％-70％；ABS树脂10％-30％；导电炭黑8％-20％；相容剂2％-5％；增韧剂3％-6％。另外，本发明的导电PC/ABS复合材料还可以包括1.5-2％的助剂；该助剂包括抗氧剂和/或润滑剂；其中，抗氧剂可以由抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂1010中的一种或几种组成(这三种抗氧剂由瑞士CIBA公司产)；润滑剂可以由聚乙烯蜡(比如科莱恩的PE蜡)、亚乙基双硬脂酰胺中的一种或两种组成。
其中，ABS树脂和增韧剂二者与聚碳酸酯树脂共同作用，提高了导电PC/ABS复合材料的韧性，使得加入导电填料之后的树脂，抗冲击性能增强；导电炭黑使得导电PC/ABS复合材料具有良好的导电性；相容剂能提高聚碳酸酯树脂和ABS树脂在加工过程中的共混效果，使材料的微观结构较稳定提高了材料的综合性能；在挤出过程中的高速剪切作用下，润滑剂能有效地降低混合物的粘度，增强了各组分的分散性，使导电炭黑的分散较好，提高了复合材料的导电性能。
在下述各个实施例中，聚碳酸酯树脂采用分子量为2-4万的双酚A型聚碳酸酯树脂，比如TEIJIN 1252L、Bayer2405；ABS树脂采用丁二烯含量是10％-50％的ABS树脂，比如奇美757K、锦湖750；导电碳黑采用超导电炉法碳黑，比如日本KBIC EC-300J、卡博特BP 2000；相容剂由ABS接枝马来酸酐、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚丙烯接枝马来酸酐中的一种或几种混合而成；增韧剂由甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯的共聚物、热塑性聚氨酯弹性体、甲基丙烯酸甲酯、丁二烯及苯乙烯三元共聚物中的一种或几种混合而成，比如甲基丙烯酸甲酯、丁二烯及苯乙烯三元共聚物采用三菱C-223A、SabicB-338，热塑性聚氨酯弹性体采用Bayer TPU、8792A。
相容剂可以采用以下方法制备：
按重量份数称取ABS 96.1份、马来酸酐2份、苯乙烯1份、过氧化二异丙苯0.1份、过氧化苯甲酰0.05份、抗氧剂0.3份、丙酮5份；
将过氧化二异丙苯和过氧化苯甲酰溶于2份的丙酮中，搅拌均匀，充分溶解，形成第一混合液；将马来酸酐溶于3份的丙酮中，搅拌均匀，充分溶解，形成第二混合液；
将ABS、抗氧剂、第一混合液、苯乙烯和第二混合液依次加入高混机，充分混合均匀；
将高混机混合后的物料加入双螺杆挤出机的料斗中，经熔融反应，挤出，造粒；双螺杆挤出机的工艺设定为：熔融段160-170℃，反应段170-185℃，脱气段180-190℃，机头160-170℃，螺杆转速200-250r/min。
其中，ABS可以选择奇美757K、锦湖750；马来酸酐采用天津化学试剂一厂产的分析纯；苯乙烯采用美国Dow化学公司生产；过氧化二异丙苯和过氧化苯甲酰)采用上海化学试剂厂产的分析纯；抗氧剂采用瑞士CIBA产的1010；丙酮溶剂采用市售分析纯。
实施例1
该实施例的导电PC/ABS复合材料，按重量百分比，包括以下组分：
聚碳酸酯树脂70％，ABS树脂14％，ABS接枝马来酸酐(相容剂)5％，甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯的共聚物(增韧剂)3％，导电炭黑8％。
其制备方法如下：
步骤一、按上述重量百分比称取各个组分，将称取的聚碳酸酯树脂、ABS树脂分别放入干燥箱中，聚碳酸酯树脂在100℃温度下进行干燥处理3小时；ABS树脂在80℃下，干燥2h；
步骤二、将干燥处理后的聚碳酸酯树脂、ABS树脂和ABS接枝马来酸酐、甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯的共聚物及导电碳黑放入高速混合机中搅拌3min，直至混合均匀，形成混合物料；
步骤三、将混合物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，进行熔融反应，挤出造粒，得到导电PC/ABS复合材料；双螺杆挤出机中各区温度分别为：一区温度220℃，二区温度235℃，三区温度240℃，四区温度245℃，五区温度260℃，六区温度250℃，七区温度240℃，机头温度250℃；螺杆转速：430r/min。
实施例2
该实施例的导电PC/ABS复合材料，按重量百分比，包括以下组分：
聚碳酸酯树脂70％、ABS树脂10％，乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(相容剂)2％，甲基丙烯酸甲酯、丁二烯及苯乙烯三元共聚物(增韧剂)3％，导电炭黑15％。
其制备方法如下：
步骤一、按上述重量百分比称取各个组分，将称取的聚碳酸酯树脂、ABS树脂分别放入干燥箱中，聚碳酸酯树脂在120℃温度下进行干燥处理2.5小时；ABS树脂在90℃下，干燥1.5h；
步骤二、将干燥处理后的聚碳酸酯树脂、ABS树脂和乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯、丁二烯及苯乙烯三元共聚物及导电碳黑放入高速混合机中搅拌3min，直至混合均匀，形成混合物料；
步骤三、将混合物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，进行熔融反应，挤出造粒，得到导电PC/ABS复合材料；双螺杆挤出机中各区温度分别为：一区温度210℃，二区温度235℃，三区温度240℃，四区温度245℃，五区温度240℃，六区温度230℃，七区温度240℃，机头温度240℃；螺杆转速：370r/min。
实施例3
该实施例的导电PC/ABS复合材料，按重量百分比，包括以下组分：
聚碳酸酯树脂50％，ABS树脂30％，聚丙烯接枝马来酸酐(相容剂)3％，甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯的共聚物(增韧剂)4％，导电炭黑13％。
其制备方法如下：
步骤一、按上述重量百分比称取各个组分，将称取的聚碳酸酯树脂、ABS树脂分别放入干燥箱中，聚碳酸酯树脂在110℃温度下进行干燥处理3小时；ABS树脂在85℃下，干燥2h；
步骤二、将干燥处理后的聚碳酸酯树脂、ABS树脂和聚丙烯接枝马来酸酐、甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯的共聚物及导电碳黑放入高速混合机中搅拌3min，直至混合均匀，形成混合物料；
步骤三、将混合物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，进行熔融反应，挤出造粒，得到导电PC/ABS复合材料；双螺杆挤出机中各区温度分别为：一区温度210℃，二区温度235℃，三区温度240℃，四区温度250℃，五区温度250℃，六区温度240℃，七区温度240℃，机头温度240℃；螺杆转速：450r/min。
实施例4
该实施例的导电PC/ABS复合材料，按重量百分比，包括以下组分：
聚碳酸酯树脂57％，ABS树脂14％，ABS接枝马来酸酐(相容剂)3％，热塑性聚氨酯弹性体(增韧剂)6％，导电炭黑20％。
其制备方法如下：
步骤一、按上述重量百分比称取各个组分，将称取的聚碳酸酯树脂、ABS树脂分别放入干燥箱中，聚碳酸酯树脂在100℃温度下进行干燥处理3小时；ABS树脂在90℃下，干燥2h；
步骤二、将干燥处理后的聚碳酸酯树脂、ABS树脂和ABS接枝马来酸酐、热塑性聚氨酯弹性体及导电碳黑放入高速混合机中搅拌3min，直至混合均匀，形成混合物料；
步骤三、将混合物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，进行熔融反应，挤出造粒，得到导电PC/ABS复合材料；双螺杆挤出机中各区温度分别为：一区温度210℃，二区温度240℃，三区温度250℃，四区温度260℃，五区温度255℃，六区温度240℃，七区温度250℃，机头温度250℃；螺杆转速：350r/min。
实施例5
该实施例的导电PC/ABS复合材料，按重量百分比，包括以下组分：
聚碳酸酯树脂68.5％，ABS树脂14％，ABS接枝马来酸酐(相容剂)5％，甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯的共聚物(增韧剂)3％，导电炭黑8％，抗氧剂1076(抗氧剂)0.5％，聚乙烯蜡(润滑剂)1％。
其制备方法如下：
步骤一、按上述重量百分比称取各个组分，将称取的聚碳酸酯树脂、ABS树脂分别放入干燥箱中，聚碳酸酯树脂在100℃温度下进行干燥处理3小时；ABS树脂在80℃下，干燥2h；
步骤二、将干燥处理后的聚碳酸酯树脂、ABS树脂和ABS接枝马来酸酐、甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯的共聚物、导电碳黑、抗氧剂1076、聚乙烯蜡放入高速混合机中搅拌3min，直至混合均匀，形成混合物料；
步骤三、将混合物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，进行熔融反应，挤出造粒，得到导电PC/ABS复合材料；双螺杆挤出机中各区温度分别为：一区温度210℃，二区温度240℃，三区温度250℃，四区温度260℃，五区温度255℃，六区温度240℃，七区温度250℃，机头温度250℃；螺杆转速：350r/min。
实施例6
该实施例的导电PC/ABS复合材料，按重量百分比，包括以下组分：
聚碳酸酯树脂68％，ABS树脂14％，ABS接枝马来酸酐(相容剂)5％，甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯的共聚物(增韧剂)3％，导电炭黑8％，抗氧剂1010(抗氧剂)0.2％，抗氧剂168(抗氧剂)0.3％，亚乙基双硬脂酰胺(润滑剂)1.5％。
其制备方法如下：
步骤一、按上述重量百分比称取各个组分，将称取的聚碳酸酯树脂、ABS树脂分别放入干燥箱中，聚碳酸酯树脂在100℃温度下进行干燥处理3小时；ABS树脂在80℃下，干燥2h；
步骤二、将干燥处理后的聚碳酸酯树脂、ABS树脂和ABS接枝马来酸酐、甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯的共聚物、导电碳黑、抗氧剂1010、抗氧剂168、亚乙基双硬脂酰胺放入高速混合机中搅拌3min，直至混合均匀，形成混合物料；
步骤三、将混合物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，进行熔融反应，挤出造粒，得到导电PC/ABS复合材料；双螺杆挤出机中各区温度分别为：一区温度210℃，二区温度240℃，三区温度250℃，四区温度260℃，五区温度255℃，六区温度240℃，七区温度250℃，机头温度250℃；螺杆转速：350r/min。
性能测试：
将上述实施1-6制备的复合物料先在鼓风烘箱中80℃的条件下干燥4小时，然后用将干燥好的复合物料用注射成型机制成样条测试。
其中，拉伸强度按ASTM D-638标准测试，断裂伸长率按ASTM D-638标准测试，缺口冲击强度按ASTM D-256标准测试，弯曲强度按ASTM D-790标准测试，热变形温度在1.82Mpa压力下按ASTM D-648标准测试，表面电阻率按IEC60093标准测试。
测试数据如下表1：
表1
从上表1可以看出，导电炭黑的含量对导电PC/ABS复合材料的表面电阻率有显著地影响，随着导电炭黑含量的增加而降低，但是导电PC/ABS复合材料的拉伸强度、抗冲击强度等机械性能相应的降低。润滑剂的加入有利于导电炭黑的分散，使材料的表面电阻率降低，提高导电率。然而相容剂和增韧剂的存在，有效地解决了随着导电炭黑含量的增加导致导电PC/ABS复合材料的机械性能不足的问题。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (9)
1.一种导电PC/ABS复合材料，其特征在于：按重量百分比，包括以下组分：
所述相容剂按以下方法制备：
按重量份数称取ABS 96.1份、马来酸酐2份、苯乙烯1份、过氧化二异丙苯0.1份、过氧化苯甲酰0.05份、抗氧剂0.3份、丙酮5份；
将过氧化二异丙苯和过氧化苯甲酰溶于2份的丙酮中，搅拌均匀，充分溶解，形成第一混合液；将马来酸酐溶于3份的丙酮中，搅拌均匀，充分溶解，形成第二混合液；
将ABS、抗氧剂、第一混合液、苯乙烯和第二混合液依次加入高混机，充分混合均匀；
将高混机混合后的物料加入双螺杆挤出机的料斗中，经熔融反应，挤出，造粒；双螺杆挤出机的工艺设定为：熔融段160-170℃，反应段170-185℃ ，脱气段180-190℃， 机头160-170℃，螺杆转速200-250r/min。
2.根据权利要求1所述的导电PC/ABS复合材料，其特征在于：所述聚碳酸酯树脂是分子量为2-4万的双酚A型聚碳酸酯树脂。
3.根据权利要求1所述的导电PC/ABS复合材料，其特征在于：所述ABS树脂中丁二烯的含量是10%-50%。
4.根据权利要求1所述的导电PC/ABS复合材料，其特征在于：所述导电碳黑是超导电炉法碳黑。
5.根据权利要求1所述的导电PC/ABS复合材料，其特征在于：所述增韧剂由甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯的共聚物、热塑性聚氨酯弹性体、甲基丙烯酸甲酯、丁二烯及苯乙烯三元共聚物中的一种或几种混合而成。
6.根据权利要求1所述的导电PC/ABS复合材料，其特征在于：还包括1.5-2%的助剂。
7.根据权利要求6所述的导电PC/ABS复合材料，其特征在于：所述助剂包括抗氧剂和/或润滑剂。
8.根据权利要求7所述的导电PC/ABS复合材料，其特征在于：所述抗氧剂由瑞士CIBA产的抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂1010中的一种或几种组成；所述润滑剂由聚乙烯蜡、亚乙基双硬脂酰胺中的一种或两种组成。
9.一种导电PC/ABS复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、按照权利要求1所述的重量百分比称取各个组分；将称取的聚碳酸酯树脂在100-120℃下干燥处理2.5-3小时，将称取的ABS树脂在80-90℃下干燥处理1.5-2小时；
步骤二、将干燥处理后的聚碳酸树脂、ABS树脂和称取的其他各个组分，通过高速混合机搅拌3-5min，形成混合物料；
步骤三、将混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融反应，挤出，造粒；双螺杆挤出机中各区温度及螺杆转速分别为：
一区温度210～230℃，二区温度235～245℃，三区温度240～250℃，四区温度240～260℃，五区温度240～260℃，六区温度230～250℃，七区温度230～240℃，机头温度240～250℃；螺杆转速350～450 r/min。
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