CN102604358A - 一种导热抗静电pc/abs材料及其制备方法 - Google Patents
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Classifications
-
- B29C47/92—
Abstract
本发明公开了一种导热抗静电PC/ABS材料及其制备方法，该PC/ABS材料，按重量百分比含量，由以下组分组成：PC树脂30-50％，ABS树脂10-25％，导热粉20-35％，抗静电剂10-20％，相容剂2.5-5.5％，增韧剂4-7％，润滑剂0.1-0.5％，抗氧剂0.1-1％，抗紫外剂0.1-1％；其中，所述导热粉采用偶联剂处理过。本发明制备的PC/ABS材料，将导热粉采用偶联剂进行处理，导热粉和抗静电剂两种填料相互配合协调作用，以更少的填充量实现高性能的导热性及抗静电性，且制备的PC/ABS材料的物理机械性能优异。
Description
[技术领域]
本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种导热抗静电PC/ABS材料及其制备方法。
[背景技术]
PC/ABS合金材料具有优良的综合性能，广泛应用在移动电话、传真机、复印机、电脑壳体等电子设备。随着手机和笔记本电脑等电子产品的高性能化，微电子集成技术和组装技术的快速发展，电子产品向薄型化发展，电子元器件和逻辑电路的体积越来越小，而工作频率急剧增加，半导体热环境向高温方向迅速变化。此时电子设备所产生的热量迅速积累、增加，在正常使用环境温度下，为保证电子元器件长时间高可靠性地正常工作，及时散热能力就成为影响其使用寿命的重要限制因素，机体的发热量不断增加以及静电对电子产品产生的影响，已成为电子工业领域面临的重要问题之一。高分子材料大多又具有优良的电绝缘性能，其体积电阻率都非常高，约为1×1010-1×1020Ω·cm，在使用时易产生静电积累，导致吸尘、电击，甚至产生火花放电等不良现象，尤其是在一些电子产品中无法使用。所以迫切需要研制高导热性能及抗静电的高分子复合材料。
[发明内容]
本发明提供了一种导热抗静电PC/ABS材料及其制备方法，其制备的PC/ABS材料导热性及抗静电性能都比较好，且物理机械性能优异。
本发明的技术方案是：
一种导热抗静电PC/ABS材料，按重量百分比含量，由以下组分组成：
其中，所述导热粉采用偶联剂处理过，具体处理过程如下：
将占导热粉重量0.1-2％的钛酸酯偶联剂用无水溶剂稀释，然后把稀释后的偶联剂加入到导热粉中，加热并高速搅拌，混合1-2h后溶剂完全挥发，得到钛酸酯偶联剂改性的填料；
将占导热粉重量0.5-3％的硅烷偶联剂，在水中乳化20-50min，再将该乳化后的硅烷偶联剂加入到钛酸酯偶联剂改性的填料中高速搅拌，混合20-50min后放入烘箱中在80-100℃下干燥至恒重，除去游离水；然后将烘箱温度升高至100-120℃，再次干燥至恒重，使导热粉表面与偶联剂中的羟基缩合；
将占导热粉重量0.5-1％的MAH-g-PPW完全溶解在二甲苯中，加入到经硅烷偶联剂改性的填料中，加热并高速搅拌，待溶剂完全挥发后，得到最终处理后的导热粉。
一种如上述所述的导热抗静电PC/ABS材料的制备方法，包括步骤：
步骤一、按上述所述的重量百分比含量称取各个组分；其中，所述导热粉采用偶联剂处理过；
步骤二、将称取的各个组分倒入搅拌桶中搅拌5-10min，搅拌转速为300-450r/min；
步骤三、将混合后的混合物料投入双螺杆挤出机中，经熔融反应，挤出造粒；双螺杆挤出机的工艺条件为：一区温度220-230℃、二区温度235-240℃、三区温度235-240℃、四区温度235-240℃、五区温度240-250℃、六区温度245-250℃、七区温度240-245℃、八区温度235-240℃；螺杆转速300-450r/min。
本发明制备的PC/ABS材料，将导热粉采用偶联剂进行处理，导热粉和抗静电剂两种填料相互配合协调作用，以更少的填充量实现高性能的导热性及抗静电性，且制备的PC/ABS材料的物理机械性能优异。
[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。
其中，在下述各个实施例中，导热粉优选三氧化二铝、氧化镁、氮化硼或氮化铝中的任一种和硅灰石或者碳化硅的混合填料，该导热粉并采用偶联剂进行处理过，具体处理过程如下：
将占导热粉重量0.1-2％的钛酸酯偶联剂用无水溶剂稀释，然后把稀释后的偶联剂加入到导热粉中，加热并高速搅拌，混合1-2h后溶剂完全挥发，得到钛酸酯偶联剂改性的填料；
将占导热粉重量0.5-3％的硅烷偶联剂，在水中乳化20-50min，再将该乳化后的硅烷偶联剂加入到钛酸酯偶联剂改性的填料中高速搅拌，混合20-50min后放入烘箱中在80-100℃下干燥至恒重，除去游离水；然后将烘箱温度升高至100-120℃，再次干燥至恒重，使导热粉表面与偶联剂中的羟基缩合；
将占导热粉重量0.5-1％的MAH-g-PPW完全溶解在二甲苯中，加入到经硅烷偶联剂改性的填料中，加热并高速搅拌，待溶剂完全挥发后，得到最终处理后的导热粉。
抗静电剂优选石墨或导电碳纤维，钛酸酯偶联剂优选γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或异丙基三油酸酰氧基钛酸酯；硅烷偶联剂优选KH550；抗氧剂优选三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈、三(2，4-二叔丁基酚)亚磷酸酯中的一种，或由四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)按重量比1∶1混合而成；抗紫外剂优选苯并三唑类或者三嗪类光稳定剂；增韧剂优选马来酸酐和甲基丙烯酸甲酯双接枝的乙烯类弹性体；相容剂优选ABS接枝马来酸酐或马来酸醉接枝聚乙烯PE-g-MAH。
实施例1
该实施例中的导热抗静电PC/ABS材料，按重量百分比含量，由以下组分组成：
PC树脂40％、ABS树脂15.8％、偶联剂处理过的三氧化二铝或碳化硅(或两者按重量1∶1混合)20％、石墨15％、相容剂3％、增韧剂5％、润滑剂0.5％、抗氧剂0.4％、抗紫外剂0.3％。
其制备方法如下：
步骤一、按上述所述的重量百分比含量称取各个组分；其中，所述导热粉采用偶联剂处理过；
步骤二、将称取的各个组分倒入搅拌桶中搅拌8min，搅拌转速为400r/min；
步骤三、将混合后的混合物料投入双螺杆挤出机中，经熔融反应，挤出造粒；双螺杆挤出机的工艺条件为：一区温度220℃、二区温度240℃、三区温度240℃、四区温度235℃、五区温度250℃、六区温度250℃、七区温度245℃、八区温度240℃；螺杆转速450r/min。
实施例2
该实施例中的导热抗静电PC/ABS材料，按重量百分比含量，由以下组分组成：
PC树脂30％、ABS树脂25％、偶联剂处理过的三氧化二铝或碳化硅(或两者按重量1∶1混合)25.8％、石墨10％、相容剂4％、增韧剂4％、润滑剂0.3％、抗氧剂0.6％、抗紫外剂0.3％。
其制备方法如下：
步骤一、按上述所述的重量百分比含量称取各个组分；其中，所述导热粉采用偶联剂处理过；
步骤二、将称取的各个组分倒入搅拌桶中搅拌5min，搅拌转速为450r/min；
步骤三、将混合后的混合物料投入双螺杆挤出机中，经熔融反应，挤出造粒；双螺杆挤出机的工艺条件为：一区温度220℃、二区温度235℃、三区温度240℃、四区温度240℃、五区温度245℃、六区温度250℃、七区温度245℃、八区温度235℃；螺杆转速400r/min。
实施例3
该实施例中的导热抗静电PC/ABS材料，按重量百分比含量，由以下组分组成：
PC树脂50％、ABS树脂10％、偶联剂处理过的三氧化二铝或碳化硅(或两者按重量1∶1混合)20.8％、石墨11％、相容剂3％、增韧剂4％、润滑剂0.3％、抗氧剂0.6％、抗紫外剂0.3％。
其制备方法如下：
步骤一、按上述所述的重量百分比含量称取各个组分；其中，所述导热粉采用偶联剂处理过；
步骤二、将称取的各个组分倒入搅拌桶中搅拌10min，搅拌转速为350r/min；
步骤三、将混合后的混合物料投入双螺杆挤出机中，经熔融反应，挤出造粒；双螺杆挤出机的工艺条件为：一区温度220℃、二区温度235℃、三区温度240℃、四区温度240℃、五区温度245℃、六区温度250℃、七区温度245℃、八区温度235℃；螺杆转速300r/min。
实施例4
该实施例中的导热抗静电PC/ABS材料，按重量百分比含量，由以下组分组成：
PC树脂37％、ABS树脂25％、偶联剂处理过的三氧化二铝或碳化硅(或两者按重量1∶1混合)20％、石墨10％、相容剂3％、增韧剂4％、润滑剂0.2％、抗氧剂0.6％、抗紫外剂0.2％。
对比例1
该对比例中的PC/ABS材料，按重量百分比含量，由以下组分组成：
PC树脂50.5％、ABS树脂20.3％、氮化硼或硅灰石(或两者按重量1∶1混合)20％、相容剂3％、增韧剂5％、润滑剂0.5％、抗氧剂0.4％、抗紫外剂0.3％。
其制备方法如下：
步骤一、按上述所述的重量百分比含量称取各个组分；
步骤二、将称取的各个组分倒入搅拌桶中搅拌5min，搅拌转速为350r/min；
步骤三、将混合后的混合物料投入双螺杆挤出机中，经熔融反应，挤出造粒；双螺杆挤出机的工艺条件为：一区温度220℃、二区温度235℃、三区温度240℃、四区温度240℃、五区温度245℃、六区温度250℃、七区温度245℃、八区温度235℃；螺杆转速300r/min。
对比例2
该对比例中的PC/ABS材料，按重量百分比含量，由以下组分组成：
PC树脂54％、ABS树脂21.8％、石墨或碳纤维(或两者按重量1∶1混合)15％、相容剂3％、增韧剂5％、润滑剂0.5％、抗氧剂0.4％、抗紫外剂0.3％。
其制备方法如下：
步骤一、按上述所述的重量百分比含量称取各个组分；
步骤二、将称取的各个组分倒入搅拌桶中搅拌8min，搅拌转速为450r/min；
步骤三、将混合后的混合物料投入双螺杆挤出机中，经熔融反应，挤出造粒；双螺杆挤出机的工艺条件为：一区温度220℃、二区温度235℃、三区温度240℃、四区温度240℃、五区温度245℃、六区温度250℃、七区温度245℃、八区温度235℃；螺杆转速400r/min。
性能测试及评价：
将上述实施例1-4及对比例1、2制备的粒子物料先在鼓风烘箱中80-90℃的条件下干燥2小时，然后将干燥好的粒子物料用注射成型机制成标准测试样条测试。
其中，拉伸强度按ASTM D-638标准进行检验。试样类型为I型，样条尺寸(mm)：(176±2)(长)×(12.6±0.2)(端部宽度)×(3.05±0.2)(厚度)，拉伸速度为50mm/min；
缺口冲击强度按ASTM D-256标准进行检验。试样类型为I型，试样尺寸(mm)：(63±2)×(12.45±0.2)×(3.1±0.2)；缺口类型为A类，缺口剩余厚度为1.9mm；
表面电阻率和体积电阻率按IEC 60093标准测试，导热系数按ASTM D5470标准测试。
实施例1-4及对比例1、2的材料性能测试数据如下表1：
表1
由上表1可以看出，实施例1-4制备的PC/ABS材料的导热系数比对比例1、2的都高，表面电阻率和体积电阻率比对比例的相对要低，说明本发明制备的PC/ABS材料的导热性和抗静电性比较好，能够兼顾导热性和抗静电性。而且实施例1-4制备的PC/ABS材料的拉伸强度和缺口冲击强度比对比例1、2的都高，说明本发明制备的PC/ABS材料的物理机械性能优异。
以上对本发明所提供的PC/ABS材料及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种导热抗静电PC/ABS材料，其特征在于，按重量百分比含量，由以下组分组成：
其中，所述导热粉采用偶联剂处理过，具体处理过程如下：
将占导热粉重量的0.1-2％的钛酸酯偶联剂用无水溶剂稀释，然后把稀释后的偶联剂加入到导热粉中，加热并高速搅拌，混合1-2h后溶剂完全挥发，得到钛酸酯偶联剂改性的填料；
将占导热粉重量的0.5-3％的硅烷偶联剂，在水中乳化20-50min，再将该乳化后的硅烷偶联剂加入到钛酸酯偶联剂改性的填料中高速搅拌，混合20-50min后放入烘箱中在80-100℃下干燥至恒重，除去游离水；然后将烘箱温度升高至100-120℃，再次干燥至恒重，使导热粉表面与偶联剂中的羟基缩合；
将占导热粉重量的0.5-1％的MAH-g-PPW完全溶解在二甲苯中，加入到经硅烷偶联剂改性的填料中，加热并高速搅拌，待溶剂完全挥发后，得到最终处理后的导热粉。
2.根据权利要求1所述的导热抗静电PC/ABS材料，其特征在于：所述导热粉为三氧化二铝、氧化镁、氮化硼或氮化铝中的任一种和硅灰石或者碳化硅的混合填料。
3.根据权利要求1所述的导热抗静电PC/ABS材料，其特征在于：所述抗静电剂为石墨或导电碳纤维。
4.根据权利要求1所述的导热抗静电PC/ABS材料，其特征在于：所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或异丙基三油酸酰氧基钛酸酯。
5.根据权利要求1所述的导热抗静电PC/ABS材料，其特征在于：所述抗氧剂为三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈、三(2，4-二叔丁基酚)亚磷酸酯中的一种，或由四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)按重量比1∶1混合而成。
6.根据权利要求1所述的导热抗静电PC/ABS材料，其特征在于：所述抗紫外剂为苯并三唑类或者三嗪类光稳定剂。
7.根据权利要求1所述的导热抗静电PC/ABS材料，其特征在于：所述增韧剂为马来酸酐和甲基丙烯酸甲酯双接枝的乙烯类弹性体。
8.根据权利要求1所述的导热抗静电PC/ABS材料，其特征在于：所述相容剂为ABS接枝马来酸酐或马来酸醉接枝聚乙烯PE-g-MAH。
9.一种如权利要求1-8任一权利要求所述的导热抗静电PC/ABS材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
步骤一、按权利要求1所述的重量百分比含量称取各个组分；其中，所述导热粉采用偶联剂处理过；
步骤二、将称取的各个组分倒入搅拌桶中搅拌5-10mi n，搅拌转速为300-450r/min；
步骤三、将混合后的混合物料投入双螺杆挤出机中，经熔融反应，挤出造粒；双螺杆挤出机的工艺条件为：一区温度220-230℃、二区温度235-240℃、三区温度235-240℃、四区温度235-240℃、五区温度240-250℃、六区温度245-250℃、七区温度240-245℃、八区温度235-240℃；螺杆转速300-450r/min。
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