CN102634158A - 永久抗静电聚苯乙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种永久抗静电聚苯乙烯复合材料及其制备方法，该复合材料主要由高抗冲聚苯乙烯树脂100份、永久抗静电剂15-35份、相容剂3-8份、助剂0-3份制备而得。本发明的永久抗静电聚苯乙烯复合材料，具有优异的物理机械性能；永久性的抗静电性能；在极低的湿度环境中仍能保持抗静电作用；热稳定性好，耐化学性好；且回收后仍具有抗静电性。在电子电气、汽车、家电、体育用品等领域具有极为广阔的应用，用于防止静电积累造成的放电现象以及微尘吸附。

Description

永久抗静电聚苯乙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种永久抗静电聚苯乙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
高抗冲聚苯乙烯树脂是一种综合性能优良，应用广泛的热塑性通用工程塑料，在热塑性塑料中具有较高的冲击强度和尺寸稳定性，能在较宽的温度范围内保持良好的机械强度和良好的电气性能，在电子、电气、机械、汽车、纺织、轻工及建筑等行业获得了广泛的应用。
目前正在使用的聚苯乙烯树脂材料防静电产品，主要通过以下方法来实现防静电：
1.添加表面活性剂
添加表面活性剂主要是通过表面活性剂迁移到制品表面来起到抗静电效果，但由于表面活性剂是低分子材料，迁移到制品表面会导致制品表面雾化，该类材料需要在较高湿度中才能起作用，并且效果只在短期内有效，无法实现永久性的抗静电效果。
2.涂覆导电涂层
通过在制品表面涂覆具有抗静电效果的涂层来实现制品的抗静电效果，但这种工艺较复杂，导致制品的生产流程过长，成本增加，并且容易产生有机挥发性物质的污染，达不到洁净性能要求，并且导电涂层会在制品的使用过程中脱落，从而使制品失去抗静电的性能。
3.添加导电填料
通常是在树脂聚合物中添加碳黑、碳纤维、金属粉末或者金属纤维，来使材料获得抗静电性能，此种方法制得的材料颜色单一，物理机械性能较差，并且这些添加剂容易从基材中脱落，造成尘埃污染，使洁净性能变差。
因此，仍需要提供一种物理机械性能优异，抗静电效果优异并且长效，具有极佳的洁净性能的抗静电材料。
发明内容
基于此，本发明提供了一种永久抗静电聚苯乙烯复合材料。
一种永久抗静电聚苯乙烯复合材料，以重量份计，主要由以下原料制备而得：
Figure BDA0000157948060000021
所述永久抗静电剂为聚醚聚酰胺嵌段共聚物；所述相容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物，所述苯乙烯-马来酸酐共聚物中马来酸酐的重量百分比为15-20％；所述助剂为抗氧化剂、润滑剂、热稳定剂、光稳定剂、脱模剂、增强剂中的一种或几种。
在其中一些实施例中，永久抗静电聚苯乙烯复合材料，以重量份计，主要由以下原料制备而得：
Figure BDA0000157948060000022
在其中一些实施例中，所述永久抗静电剂的重量份为25～28份。
在其中一些实施例中，所述苯乙烯-马来酸酐共聚物中马来酸酐的重量百分比为18-20％。
在其中一些实施例中，所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂以重量份比1∶2的比例复配。
在其中一个实施例中，所述抗氧化剂为抗氧剂1076与抗氧剂168以重量份比1∶2的比例复配。
在其中一些实施例中，所述润滑剂为E蜡或乙撑双硬脂酰胺。
在其中一个实施例中，所述润滑剂为E蜡。
本发明还提供了上述永久抗静电聚苯乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将重量份的原料混合15-30min，得到预混料；
(2)将上述预混料投置于双螺杆挤出机中，所述双螺杆挤出机包括9个温控区，温度为200-220℃，螺杆转速为200-500转/分钟，熔融挤出，造粒，即得。
在其中一些实施例中，所述双螺旋杆挤出机的温控区分别为：温控区1-2的温度为200-220℃，温控区3-4的温度为200-220℃，温控区5-6的温度为200-220℃，温控区7-8的温度为200-220℃，温控区9的温度为200-220℃。
本发明所用的聚苯乙烯树脂是由本体-悬浮聚合与本体聚合两种方法制得的高抗冲聚苯乙烯或称接枝型高冲击强度聚苯乙烯。其中聚苯乙烯树脂可单独使用或者两种或多种组合一起使用。永久抗静电剂聚醚聚酰胺嵌段共聚物(PEBA)是一种热塑性弹性体，通过该聚醚聚酰胺嵌段共聚物(PEBA)的加入，赋予了材料永久性的抗静电性能。相容剂苯乙烯-马来酸酐共聚物用来改善聚苯乙烯树脂和永久抗静电剂共混时的相容性，并且可以通过反应增容提高材料的性能，如冲击强度、拉伸强度、热变形温度等。普通的聚苯乙烯马来酸酐接枝物虽然也具有相容剂的作用，但马来酸酐的接枝率通常只有1-4％，无法起到足够的相容作用，材料的韧性较差，分层明显。本发明所用的苯乙烯-马来酸酐共聚物中，马来酸酐含量高达15-20％，赋予了聚苯乙烯树脂和永久抗静电剂极佳的共混相容性。本发明可以任选包括一种或多种通常引入此类型树脂复合材料的添加剂。这些添加剂例如，填料或增强剂、热稳定剂、抗氧剂、光稳定剂、脱模剂等，也可以使用前述添加剂的任何组合，上述一种或多种添加剂在本发明永久抗静电聚苯乙烯复合材料中的用量以不影响该复合材料的性能为宜。
本发明的永久抗静电聚苯乙烯复合材料，具有优异的物理机械性能；永久性的抗静电性能，其表面电阻可达到107-109欧姆；在极低的湿度环境中仍能保持抗静电作用；热稳定性好，耐化学性好；且回收后仍具有抗静电性。在电子电气、汽车、家电、体育用品等领域具有极为广阔的应用，用于防止静电积累造成的放电现象以及微尘吸附。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明作详细的阐述；通过下面的非限制性实施例进一步说明本发明，但本发明并不仅仅限于这些实施例。
以下实施例1-8及对比例1-2中使用的原料分别详细说明如下：
1.聚苯乙烯树脂(A)
  符号   树脂牌号   厂商
  A-1   HIPS PH60G   奇美实业股份有限公司
  A-2   HIPS HP8250   台湾化学纤维股份有限公司
2.永久抗静电剂(聚醚聚酰胺嵌段共聚物，B)
  符号   牌号   厂商
  B-1   MH1657   法国阿克玛公司
  B-2   MH2030   法国阿克玛公司
3.相容剂(C)
  符号   牌号   马来酸酐含量   厂商
  C-1   MPC1501   18-20％   上海日之升新技术发展有限公司
  C-2   KT-5   15-18％   沈阳科通塑胶有限公司
  C-3   KT-2   1.2-1.5％   沈阳科通塑胶有限公司
4.助剂(D)
实施例1-8及对比例1-2的复合材料是通过以下步骤制备得到的：
(1)将按重量份称取各原料；
(2)将原料在中速混合器中混合20min，得到预混料；
(3)将上述预混料投置于双螺杆挤出机中，所述双螺杆挤出机包括9个温控区，9个温控区的温度依次设置为：200℃，210℃，220℃，220℃，220℃，220℃，220℃，220℃，220℃，模头的温度为225℃。所述双螺杆挤出机有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端，另一处位于计量段。螺杆转速为360转/分钟，熔融挤出，造粒，即得到具有永久抗静电的聚苯乙烯复合材料。
将复合材料颗粒用注塑机注塑成标准尺寸的样条。按照本领域的常规测试方法，将标准样条按如下测试项目及测试标准进行测试。
  测试项目   测试标准   单位
  拉伸强度   ASTM D-638   Mpa
  断裂伸长率   ASTM D-638   ％
  弯曲强度   ASTM D-790   Mpa
  弯曲模量   ASTM D-790   Mpa
  Izod缺口冲击强度   ASTM D-256   kJ/m2
  热变形温度(1.8Mpa)   ASTM D-648   ℃
  表面电阻率   IEC 60093   Ω
  放置36个月后的表面电阻率   IEC 60093   Ω
实施例1-8及对比例1-2中复合材料的原料组成及测试结果分别如表1-3所示。
表1
  实施例1   对比例1
  A-1(重量份)   100   100
  B-1(重量份)   25     -
  C-1(重量份)   5     -
  D-1(重量份)   0.1   0.1
  D-2(重量份)   0.2   0.2
  D-3(重量份)   0.3   0.3
  拉伸强度/Mpa   18.0   16.3
  断裂伸长率/％   52   48
  弯曲强度/Mpa   42.3   37.4
  弯曲模量/Mpa   1465   1365
  Izod缺口冲击强度/(kJ/m2)   12.9   10.9
  热变形温度(1.8Mpa)/℃   78   74
  表面电阻率/Ω   4×109   ＞1015
  放置36个月后的表面电阻率/Ω   6×109   ＞1015
表1中实施例1及对比例1的结果表明，本发明的永久抗静电聚苯乙烯复合材料，具有优异的物理机械性能，以及持久高效的抗静电性能。
表2
Figure BDA0000157948060000071
表1和表2中实施例1-5表明，永久抗静电剂(组分B)的添加量在15-35份的范围内逐渐增大时，复合材料的抗静电效果也逐渐增强，材料的刚性有所下降，当永久抗静电剂的添加量超过30份时，继续添加抗静电剂，对材料的抗静电效果已经影响不大。永久抗静电剂的添加量越大，材料的成本越高，故综合材料的物理机械性能、抗静电性能、材料成本等各方面因素考虑，永久抗静电剂的添加量在25-28份为较优选择。
表3
Figure BDA0000157948060000081
表3中实施例6-8及对比例2结果表明，通过添加马来酸酐含量高(15-20％)的相容剂，解决了聚苯乙烯树脂和永久抗静电剂树脂间相容性差的问题，大大提高了材料的物理机械性能，使得高性能永久抗静电聚苯乙烯复合材料的制备成为可能。从材料的性能及材料的成本考虑，相容剂的添加量在3-5份较为合适。对比例2进一步说明了马来酸酐含量低(1.2-1.5％)的相容剂无法解决聚苯乙烯树脂和永久抗静电剂树脂相容性差的问题。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种永久抗静电聚苯乙烯复合材料，其特征在于，以重量份计，主要由以下原料制备而得：
Figure FDA0000157948050000011
所述永久抗静电剂为聚醚聚酰胺嵌段共聚物；所述相容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物，所述苯乙烯-马来酸酐共聚物中马来酸酐的重量百分比为15-20％；所述助剂为抗氧化剂、润滑剂、热稳定剂、光稳定剂、脱模剂、增强剂中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的永久抗静电聚苯乙烯复合材料，其特征在于，以重量份计，主要由以下原料制备而得：
Figure FDA0000157948050000012
3.根据权利要求1或2所述的永久抗静电聚苯乙烯复合材料，其特征在于，所述永久抗静电剂的重量份为25～28份。
4.根据权利要求1或2所述的永久抗静电聚苯乙烯复合材料，其特征在于，所述苯乙烯-马来酸酐共聚物中马来酸酐的重量百分比为18-20％。
5.根据权利要求1或2所述的永久抗静电聚苯乙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂以重量份比1∶2的比例复配。
6.根据权利要求5所述的永久抗静电聚苯乙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧化剂为抗氧剂1076与抗氧剂168以重量份比1∶2的比例复配。
7.根据权利要求1或2所述的永久抗静电聚苯乙烯复合材料，其特征在于，所述润滑剂为E蜡或乙撑双硬脂酰胺。
8.根据权利要求7所述的永久抗静电聚苯乙烯复合材料，其特征在于，所述润滑剂为E蜡。
9.一种权利要求1-8任一项所述的永久抗静电聚苯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将重量份的原料混合15-30min，得到预混料；
(2)将上述预混料投置于双螺杆挤出机中，所述双螺杆挤出机包括9个温控区，温度为200-220℃，螺杆转速为200-500转/分钟，熔融挤出，造粒，即得。
10.根据权利要求9所述的永久抗静电聚苯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的温控区分别为：温控区1-2的温度为200-220℃，温控区3-4的温度为200-220℃，温控区5-6的温度为200-220℃，温控区7-8的温度为200-220℃，温控区9的温度为200-220℃。
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