CN102634160A - 永久抗静电abs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ABS复合材料，由以下重量份的原料制备而成：ABS树脂100份；永久抗静电剂15～35份；相容剂3～8份；增韧剂2～6份；助剂0-3份；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％。所述永久抗静电ABS复合材料具有优异的物理机械性能；长久持效的抗静电性能；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
技术领域
本发明属于材料领域，涉及一种永久抗静电ABS复合材料及其制备方法。
背景技术
ABS树脂是一种强度高、韧性好、尺寸稳定性好、易于加工成型，综合性能优异的热塑性工程塑料，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。
目前正在使用的材料防静电技术及产品，主要通过添加表面活性剂、涂覆导电涂层和添加导电填料等方法来实现，但这些方法都存在一些使用缺陷，无法满足一些使用要求较高的领域。
添加表面活性剂制得的抗静电材料会由于表面活性剂的迁移而造成制品表面雾化，并且该类材料需要在较高的湿度中才能起作用，干燥环境下无法达到令人满意的抗静电效果，并且其抗静电效果只在短期内有效，无法实现永久性的抗静电效果。
通过涂覆抗静电涂层来实现制品抗静电效果的方法较复杂，生产周期长，成本高，并且容易产生有机挥发性物质的污染，无法实现真正的节能环保要求，并且抗静电涂层会发生脱落现象，从而使制品失去抗静电的性能。
在树脂聚合物中添加碳黑、碳纤维、金属粉末或者金属纤维等导电填料的方法，所制得的材料颜色单一，物理机械性能较差，对金属填充而言还有不耐腐蚀的不足之处，从而影响其长期使用效果。
在中国专利CN 102020825 A中，发明人通过在ABS树脂中添加永久抗静电剂来制得具有永久抗静电效果的ABS复合材料，从而在一定程度上解决了上述几种方法所带来的问题。但这种方法的最大缺点是物理机械性能较差，主要原因在于所使用的永久抗静电剂为聚醚酯或聚醚酯酰胺或聚醚酰胺类树脂，同ABS树脂之间的相容性较差，树脂之间的结合力低，材料分层明显，相容剂马来酸酐接枝ABS的加入只能微弱的改善ABS树脂同抗静电剂之间的相容性，无法较好的解决材料相容性差材料机械性能差的缺点。
因此，本领域中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，并且具有极佳的洁净性能的抗静电材料。
发明内容
本发明的目的之一是为了提供一种物理机械性能优异、抗静电效果持久长效的永久抗静电ABS复合材料。
为达到上述目的，本发明采用以下方案：
一种永久抗静电ABS复合材料，由以下重量份的原料制备而成：
(A)ABS树脂100份；
(B)永久抗静电剂15～35份；
(C)相容剂3～8份；
(D)增韧剂2～6份；
(E)助剂0-3份；
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％；所述助剂为填料或增强剂、热稳定剂、抗氧剂、润滑剂、光稳定剂、脱模剂中的一种或几种。
在其中一些实施例中，永久抗静电剂的重量份用量为：25～30份，最优选为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，增韧剂为橡胶含量在60-75wt％的ABS或者橡胶含量在60-75％的MBS，更优选地，增韧剂为橡胶含量在70-75wt％的ABS或者橡胶含量在70-75％的MBS。
在其中一些实施例中，相容剂为3～5重量份。
本发明的另一目的是提供上述抗静电聚ABS复合材料的制备方法。
上述永久抗静电ABS复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述重量份的原料混合均匀，得到预混料；
(2)将上述预混料投置于双螺杆挤出机中，经过熔融挤出，造粒，即得。
在其中一些实施例中，所述双螺杆挤出机包括9个温控区，其中，温控区1和温控区2的温度为220-240℃，温控区3和温控区4的温度为220-240℃，温控区5和温控区6的温度为220-240℃，温控区7和温控区8的温度为220-240℃，温控区9的温度为220-240℃，模头的温度为225-245℃。
本发明所述的永久抗静电ABS复合材料具有如下优点：
1.在极低的湿度环境中仍能保持抗静电作用；
2.热稳定性好，耐化学性好；
3.本发明所述复合材料可以回收利用，并且回收后仍具有抗静电性。
具体实施方式
本发明所用的ABS树脂是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的共聚物，可由乳液法或者本体法生产，ABS树脂可单独使用或者两种或多种组合一起使用。
本发明所用的永久抗静电剂是一种聚醚聚酰胺嵌段共聚物(PEBA)，该嵌段共聚物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。
本发明所用的相容剂是一种苯乙烯-马来酸酐共聚物，用来改善ABS树脂(A)和抗静电剂(B)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。普通的马来酸酐接枝ABS，其接枝率只有0.5-5％，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％，赋予了组分A和组分B极佳的共混相容性。其中优选马来酸酐含量为18-20％的苯乙烯-马来酸酐共聚物。
本发明中增韧剂的加入主要是改善材料的抗冲击性能，提高材料的抗冲击强度。增韧剂的选择必须考虑到其与树脂应有良好的相容性，同时增韧剂在材料基体中要形成适当的相结构才能更有效地提高增韧效果。本发明中使用的增韧剂为橡胶含量在60-75％的ABS或者橡胶含量在60-75％的MBS。
本发明永久抗静电ABS组合物可以任选地包括一种或多种通常引入此类型树脂组合物的添加剂。这些添加剂例如，填料或增强剂、热稳定剂、抗氧剂、润滑剂、光稳定剂、脱模剂。可以使用前述添加剂的任何组合。这样的添加剂可以在混合用于形成组合物的组分期间在合适的时候混合。
上述一种或多种添加剂在本发明永久抗静电ABS复合材料中的用量以不影响该组合物的性能为宜，每100重量份ABS树脂(A)中，此类助剂的用量为0-3重量份。
以下实施例中所用原料分别详细说明如下。
1.ABS树脂(A)
| 符号 | 树脂牌号 | 厂商 |
| A-1 | ABS 757 | 奇美实业股份有限公司 |
| A-2 | ABS 8391 | 中国石化上海高桥分公司 |
2.永久抗静电剂(聚醚聚酰胺嵌段共聚物(PEBA)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(苯乙烯-马来酸酐共聚物C)
4.增韧剂(D)
5.助剂(E)
实施例1-11及对比例1-3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个温控区的温度设置为：220℃，230℃，240℃，240℃，240℃，240℃，240℃，240℃，240℃，模头的温度为245℃。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ABS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。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1-11及对比例1-3中复合材料的原料组成及测试结果分别如表1-4所示。
表1
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ABS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
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
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。
表4
表4中实施例9-11及对比例3结果表明，通过添加增韧剂，可以提高材料的韧性，具体表现就是提升了材料的缺口冲击强度，增韧剂的添加量在2-6重量份内逐渐增大时，材料的缺口冲击强度呈小幅度的逐渐增大，继续增加增韧剂的添加量，材料的韧性提升不明显，从材料的性能及材料的成本考虑，增韧剂的添加量在2-6重量份较为合适。
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 (8)
1.一种永久抗静电ABS复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：
(A)ABS树脂100份；
(B)永久抗静电剂15～35份；
(C)相容剂3～8份；
(D)增韧剂2～6份；
(E)助剂0-3份；
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％；所述助剂为填料或增强剂、热稳定剂、抗氧剂、润滑剂、光稳定剂、脱模剂中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的永久抗静电ABS复合材料，其特征在于，所述永久抗静电剂为25～30重量份。
3.根据权利要求1所述的永久抗静电ABS复合材料，其特征在于，所述相容剂为3～5重量份。
4.根据权利要求1-3任一项所述的永久抗静电ABS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1-3任一项所述的永久抗静电ABS复合材料，其特征在于，所述增韧剂为橡胶含量在60-75wt％的ABS增韧剂或MBS增韧剂。
6.根据权利要求5所述的永久抗静电ABS复合材料，其特征在于，所述增韧剂为橡胶含量在70-75wt％的ABS增韧剂或MBS增韧剂。
7.一种制备权利要求1-6任一项所述的永久抗静电ABS复合材料，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将所述重量份的原料混合均匀，得到预混料；
(2)将上述预混料投置于双螺杆挤出机中，经过熔融挤出，造粒，即得。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机包括9个温控区，其中，温控区1和温控区2的温度为220-240℃，温控区3和温控区4的温度为220-240℃，温控区5和温控区6的温度为220-240℃，温控区7和温控区8的温度为220-240℃，温控区9的温度为220-240℃，模头的温度为225-245℃。
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 355 No. 523850 Guangdong city in Dongguan Province town of Changan Wusha Cun BBK Avenue Patentee after: GUANGDONG SINOPLAST ADVANCED MATERIAL CO.,LTD. Address before: 355 No. 523850 Guangdong city in Dongguan Province town of Changan Wusha Cun BBK Avenue Patentee before: DONGGUAN SINOPLAST INDUSTRIAL Ltd. |
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Address after: 523850 Baibugao Avenue, Wushajiang, Chang'an Town, Dongguan City, Guangdong Province, 355 Patentee after: Guangdong Sinoplast New Materials Co.,Ltd. Address before: No. 355, Beibugao Avenue, Wushajiang, Chang'an Town, Dongguan City Patentee before: GUANGDONG SINOPLAST ADVANCED MATERIAL CO.,LTD. |
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