CN104387747A

CN104387747A - 聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金及其制备方法、应用

Info

Publication number: CN104387747A
Application number: CN201410627904.7A
Authority: CN
Inventors: 张尊昌; 吴宪; 何征
Original assignee: Huizhou Wote Advanced MaterialS Co Ltd
Current assignee: Huizhou Wote Advanced MaterialS Co Ltd
Priority date: 2014-11-07
Filing date: 2014-11-07
Publication date: 2015-03-04

Abstract

本发明提供了一种聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金，由按如下以质量百分含量计的原料制成：聚苯醚PPE 5～70％、聚酰胺PA 5～70％、聚苯乙烯PS 1～10％、导电炭黑或碳纤维15～35％、相容剂0.2～2％、增韧剂5～15％、润滑剂0～1％和抗氧剂0～1％。本发明还提供了一种聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金的制备方法以及聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金在静电消散领域的应用。本发明的聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金具有良好的导电性/静电消散性、耐高温性能、机械性能、加工性能、抗弯曲及尺寸稳定性。本发明的制备方法流程简单、工艺条件合理。

Description

聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金及其制备方法、应用

技术领域

本发明属于功能性导电/静电消散型塑料技术领域，具体涉及一种聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金及其制备方法、应用。

背景技术

聚苯醚(PPE)树脂是一种非结晶性热塑性聚合物，其强度高、刚性好、耐高温、比重小、尺寸稳定性好、但是其加工流动性能较差，尤其是制造导电塑料由于导电碳黑或导电碳纤维的加入使其流动性更差。聚苯乙烯(PS)也是一种非结晶性热塑性聚合物，加工性优异，能和聚苯醚以任何比例混合加工，所以PPE树脂与通常聚苯乙烯(PS)制作合金塑料或导电塑料合金而广泛应用。尼龙(PA)是结晶性极性高聚物，机械性能高、流动性好、也易于加工，耐有机溶剂好，但它与PPE相容性较差。PPE/PS导电塑料已在芯片包装业等行业应用，而PPE/PA/PS导电塑料合金材料还未有相关的专利报道。

发明内容

本发明实施例的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金，具有良好的导电性/静电消散性、耐高温性能、机械性能、加工性能、抗弯曲及尺寸稳定性。

本发明实施例的另一目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金的制备方法，可以制备上述聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金。

本发明实施例的又一目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金在静电消散领域的应用，如芯片制造业、电脑驱动盘制造业、OA设备制造业、矿山机械制造业等。

为了实现上述发明目的，本发明实施例的技术方案如下：

一种聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金，由按如下以质量百分含量计的原料制成：

一种聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金的制备方法，包括：

按如下以质量百分含量计的原料配料：

将所述PPE、所述PA、所述PS、所述相容剂、所述增韧剂、所述润滑剂和所述抗氧剂混合进行混料处理，将所述导电炭黑或碳纤维采用侧喂料的方式加入，分12段熔融挤出造粒，所述挤出温度分别为150±10℃～180±10℃～230±10℃～280±5℃～270±10℃～270±10℃～270±10℃～270±10℃～270±10℃～270±10℃～270±10℃～270±10℃。

以及，一种如前所述的聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金在静电消散领域的应用。

本发明实施例的聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金集中了PPE树脂优良的耐高温性和良好的机械性能，PA优良的流动性、耐化学药品性，和PS优异的加工性能，使得制造的PPE/PA/PS塑料合金材料具有良好的导电性/静电消散性、耐高温性能、机械性能、加工性能、抗弯曲及尺寸稳定性。

本发明实施例的聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金的制备方法流程简单、工艺条件合理，可以制备出上述具有优异性能的聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金。

本发明实施例的聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金由于具有上述优异的性质，可以应用在静电消散领域，如芯片制造业、电脑驱动盘制造业、OA设备制造业、矿山机械制造业等。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金，由按如下以质量百分含量计的原料制成：

本发明实施例通过加入相容剂使PPE、PA和PS具有良好的相容性，充分发挥PPE、PA和PS三者各自不同的优良特性，使得该塑料合金具有耐高温性能、机械性能、加工性能、抗弯曲及尺寸稳定性；通过加入导电炭黑或碳纤维使得该塑料合金具有较好的导电性/静电消散性。

优选的，该聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金由按如下以质量百分含量计的原料制成：

其中，PPE、所述PA和所述PS的总量占原料的质量百分含量为73～74％。

上述优选的技术方案中，通过限定PPE、PA和PS的总量进一步优化该合金塑料的性能。

具体地，PPE选用蓝星化工新材料公司生产的牌号为LXR040，LXR045的PPE或同等粘度的SABIC创新塑料公司生产的PPO粉。

具体地，PA为PA66，其中，PA66的相对粘度约为2.4，可以选用岳化公司生产的牌号为EPR24的PA66，韩国罗地亚公司生产的牌号为24AE1K的PA66等。

具体地，PS为奇美实业的牌号为PG-383的通用级PS。

具体地，导电碳黑或碳纤维的平均粒径为25～50nm，可以选用CabotVXC-200。

具体地，相容剂为四缩水甘油-4,4’-二胺基苯甲烷。该相容剂可以选用无锡尚科特种高分子材料公司生产的四缩水甘油-4,4’-二胺基苯甲烷。该四缩水甘油-4,4’-二胺基苯甲烷具有如下的结构式：

该四缩水甘油-4,4’-二胺基苯甲烷的特点是四官能度、反应活性高、低分子量、低粘度、耐热性高。PS、PPE是非结晶聚合物，PS和PPE是相容的，PA是结晶聚合物，其与前两种物质是完全不相容的。本发明的技术方案通过实验发现低分子量的四缩水甘油-4,4’-二胺基苯甲烷可作为PS、PPE和PA的相容剂，且其比例不受限制，在混合共混过程中，四缩水甘油-4,4’-二胺基苯甲烷中的四个环氧基团打开，既可以与PA中的胺基反应，也可以与PPE中的端基或自由基反应，从而使PS、PPE和PA相容。

具体地，增韧剂为苯乙烯系热塑性弹性体SEBS、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS或三元乙丙橡胶EPDM。例如，SEBS可以选用旭化成公司生产的牌号为H1051和牌号为H1053的SEBS，SEBS是以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物，SEBS不含不饱和双键，因此具有良好的稳定性和耐老化性。

具体地，润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。

具体地，抗氧剂包括主抗氧剂和辅助型抗氧剂。主抗氧剂选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(商品名IRGANOX1010)和/或N,N’-六亚甲基双(3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺)(商品名为IRGANOX1098)。辅助型抗氧剂选自三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(商品名IRGANOX168)。其中，主抗氧剂和辅助型抗氧剂的质量比为2:1。

本发明实施例还提供了一种聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金的制备方法。该制备方法包括如下步骤：

步骤S01：按上述聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金的原料配料；

步骤S02：将PPE、PA、PS、相容剂、增韧剂、润滑剂和抗氧剂混合进行混料处理；

步骤S03：然后采用侧喂料的方式加入导电炭黑或者碳纤维，分12段熔融挤出造粒，挤出温度分别为150±10℃～180±10℃～230±10℃～280±5℃～270±10℃～270±10℃～270±10℃～270±10℃～270±10℃～270±10℃～270±10℃～270±10℃。

具体地，步骤S02混合原料的过程可以在混料器中进行。步骤S03熔融和挤出造粒的过程可以在长径比(L/D)不小于44、螺杆组合为中或强剪切、强分散的双螺杆挤出机中进行。

本发明实施例还提供了一种如前所述的聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金在静电消散领域的应用。如芯片制造业、电脑驱动盘制造业、OA设备制造业、矿山机械制造业领域等，可以通过注塑成型采用该聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金生产导电/静电消散型塑料制品，尤其是薄壁制品。

下面以具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

下述实施例中，PPE为蓝星化工新材料公司生产的牌号为LXR045的PPE。PA为韩国罗地亚公司生产的牌号为24AE1K的PA66。PS为奇美实业的牌号为PG-383的通用级PS。导电炭黑为Cabot VXC-200。相容剂为四缩水甘油-4,4’-二胺基苯甲烷。增韧剂为旭化成公司生产的牌号为H1051的增韧剂。润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。抗氧剂为商品名为IRGANOX1010或者IRGANOX1098的主抗氧剂和商品名为IRGANOX168的辅助型抗氧剂。

实施例1

按照表1的以重量份数计的原料配料，将PPE、PA、PS、相容剂、增韧剂、润滑剂和抗氧剂混合均匀后，投入长径比(L/D)不小于44、螺杆组合为中或强剪切、强分散的双螺杆挤出机中，将导电炭黑以侧喂料的方式加入到挤出机中熔融，并挤出造粒得到聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金。将该挤出造粒的过程分为十二段，每段的温度依次为150±10℃～180±10℃～230±10℃～280±5℃～270±10℃～270±10℃～270±10℃～270±10℃～270±10℃～270±10℃～270±10℃～270±10℃。

实施例1得到的聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金的性能测试结果参见表2。

实施例2

实施例2的各原料的配比参见表1，制备过程和实施例1相同。实施例2得到的聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金的性能测试结果参见表2。

实施例3

实施例3的各原料的配比参见表1，制备过程和实施例1相同。实施例3得到的聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金的性能测试结果参见表2。

实施例4

实施例4的各原料的配比参见表1，制备过程和实施例1相同。实施例4得到的聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金的性能测试结果参见表2。

对比例1

对比例1中不加入相容剂，对比例1的各原料的配比参见表1，制备过程和实施例1相同。对比例1得到的塑料合金的性能测试结果参见表2。

对比例2

对比例2中不加入相容剂和PA，对比例2的各原料的配比参见表1，制备过程和实施例1相同。对比例2得到的塑料合金的性能测试结果参见表2。

表1实施例1～4和对比例1～2的原料成分(以重量份数计)

表2实施例1～4和对比例1～2的测试结果

从表2的实施例1～4的结果可以看出，本发明的最佳配方确定为实施例1，其抗冲击强度、热变形温度、弯曲强度等最优。从实施例1～4中还发现随着PA增加、导电合金的熔指迅速增加，但抗冲击强度、热变形温度缓慢降低，所以，在满足流动性和耐化学性的前提下PA越少越好。添加PA到一定的量时合金材料的表面电阻率也变低一个数量级，这是由于PA的加入改善了PPE树脂与导电炭黑或者碳纤维的相容性，导电碳黑或者碳纤维颗粒间的距离减小，导电性提高即电阻率减小。

另外从实施例和对比例中可以看出添加PA会导致模具收缩率变大，这是由于PA的收缩率比PPE大的原因。由对比例1可以看出，在PPE-PA-PS体系中，未加相容剂的配方其冲击性能明显低于实施例中加了相容剂的配方，耐热性和拉伸强度也较差。从对比例2可以发现未添加PA的配方耐化学性能(耐应力开裂10分钟)较添加PA的要差。

综上所述，本发明所提供的聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金性能优异，本发明提供的方法流程简单、工艺条件合理，选用适当的PPE、PA、PS、导电炭黑或者碳纤维、相容剂、增韧剂和抗氧剂，按一定重量比例在具有适当的双螺杆长径比熔融共混造粒制备中挤出造粒，则可制备具有导电性良好的PPE/PA/PS三元合金材料，并且价格合适，在静电消散领域，如芯片制造、包装等行业具有广泛的市场应用前景。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金，其特征在于，由按如下以质量百分含量计的原料制成：

2.如权利要求1所述的聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金，其特征在于，由按如下以质量百分含量计的原料制成：

所述PPE、所述PA和所述PS的总量占所述原料的质量百分含量为73～74％。

3.如权利要求1或2所述的聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金，其特征在于：所述相容剂为四缩水甘油-4,4’-二胺基苯甲烷。

4.如权利要求1或2所述的聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金，其特征在于：所述导电碳黑或碳纤维的平均粒径为25～50nm。

5.如权利要求1或2所述的聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金，其特征在于：所述增韧剂为苯乙烯系热塑性弹性体SEBS、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS或三元乙丙橡胶EPDM。

6.如权利要求1或2所述的聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金，其特征在于：所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。

7.如权利要求1或2所述的聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金，其特征在于：所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅助型抗氧剂，所述主抗氧剂选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和/或N,N’-六亚甲基双(3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺)，所述辅助型抗氧剂选自三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。

8.一种聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金的制备方法，其特征在于，包括：

按如下以质量百分含量计的原料配料：

9.如权利要求8所述的聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金的制备方法，其特征在于：所述熔融和所述挤出造粒的过程的装置为长径比不小于44的双螺杆挤出机。

10.一种如权利要求1～7任一项所述的聚苯醚/聚酰胺/聚苯乙烯塑料合金在静电消散领域的应用。