CN105061966A - 一种抗静电复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗静电复合材料及其制备方法，该复合材料由以下重量份的原料制备而成：ASA树脂88-96份，AS树脂II1-10份，AS0.5-10份，导电炭黑4-10份，二苯基砜磺酸盐0.1-1份，磷酸二氢钠0.1-1份，无机纳米粒子1-10份，红外反射二氧化钛0.5-5份，阻燃协效剂2-6份，溴系阻燃剂5-25份，热稳定剂0.1-1份，耐化学品改性剂0.5-5份，其它组分0.1-0.9份。本发明所得的复合材料具有优良的韧性、耐腐蚀性、阻燃性、抗静电性能，且成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料的制备领域，具体涉及一种抗静电复合材料及其制备方法。
背景技术
丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(ASA)在一些特定的使用环境下，易积蓄静电而发生危险。为了减少或消除聚集电荷对ASA材料使用过程中造成的危害，常常在ASA材料中添加抗静电剂，及时地将聚集的有害电荷疏导或消除。抗静电剂通过在ASA材料表面形成有序排列，或者在聚合物基体中形成传导电荷的网络结构，来达到降低ASA材料的电阻率。
导电炭黑是一种具有独特链状结构的炭黑，其结晶体的微观结构为类石墨状，这些结晶体在一起形成了最初级的颗粒，而这些颗粒通过范德华力的作用，团聚形成了链状可导电结构。导电炭黑的结晶体是由大量的有π电子的苯环形成，π电子可以在炭黑上自由移动，形成导电回路，从而使聚合物基体有一定的电性能。本传统的导电聚碳酸酯一般通过加入超导炭黑EC600JD来到达抗静电效果，这种导电炭黑由于长链结构导电效果被认为市场最佳，但成本非常昂贵。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种抗静电复合材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种抗静电复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：
ASA树脂88-96份，AS树脂II1-10份，AS0.5-10份，导电炭黑4-10份，二苯基砜磺酸盐0.1-1份，磷酸二氢钠0.1-1份，无机纳米粒子1-10份，红外反射二氧化钛0.5-5份，阻燃协效剂2-6份，溴系阻燃剂5-25份，热稳定剂0.1-1份，耐化学品改性剂0.5-5份，其它组分0.1-0.9份，
AS树脂II的重均分子量为3-10W，AN含量为20-35％；AS分子量为10000-80000，包括12-32％的丙烯腈，69-91％的苯乙烯；红外反射二氧化钛粒径为1100nm-1600nm，TiO2含量为80％-96％，表面包覆层SiO2与Al2O3的含量为4-20％；耐化学品改性剂为全氟烷基的丙烯酸系添加剂，分子量为1000-10000，可以为液体或固体形态存在。
其中，所述的ASA树脂为丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物。
其中，所述的导电炭黑为具链状结构的导电炭黑。
其中，所述的其它组分为抗氧剂、内润滑、脱模剂和稳定剂中一种或两种以上的混合物。
其中，阻燃协效剂由硼酸锌、三氧化二锑、五氧化二锑按质量比1∶2∶1混合所得；所述的溴系阻燃剂由四溴双酚A，十溴二苯乙烷、2，4，6-三溴三苯氧基-1，3，5-三嗪、溴化环氧按质量比3∶1∶2混合所得。
其中，所述的热稳定剂为稀土热稳定剂和有机锡类热稳定剂中的一种或两种的组合。
为解决上述问题，本发明还提供了一种抗静电复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照权利要求1-6所述一种抗静电复合材料配方分别称取各组分；
S2、将无机纳米粒子通过超声波振荡设备分散于纯净水中形成无机纳米粒子分散液；
S3、将步骤S2所得分散液通过液体喂料泵注入双螺杆挤出机，与ASA树脂、AS树脂II、AS共混，加热至水份全部蒸发，得混合物A；
S4、将所得的混合物A与称取导电炭黑，二苯基砜磺酸盐，磷酸二氢钠，无机纳米粒子，红外反射二氧化钛，阻燃协效剂，溴系阻燃剂，热稳定剂，耐化学品改性剂，其它组分置于高速搅拌机中搅拌5-30min后出料，得混合物B；
S5、将所得的混合物B投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为180-600rpm，将液态二氧化碳以1mL/min-50mL/min的流速充入输送泵，加热该二氧化碳至临界温度(31℃)或者更高温度以便将其转化为超临界二氧化碳，然后将超临界二氧化碳在挤出机三-四区和五-八区分别注入，经过熔融挤出，造粒。
其中，所述双螺杆挤出机包括十个温控区，所述的温控1-2区的温度为200-280℃，温控3-4区的温度为200-280℃，温控5-6区的温度为200-280℃，温控7-8区的温度为200-280℃，温控9-10区的温度为200-280℃。
其中，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、熔融段的开始端；另一处位于计量段。
其中，所述的螺杆组合中引入拉伸流元件。
本发明具有以下有益效果：
通过将低成本导电炭黑的引入替代高成本导电炭黑，在避免物性损失的前提下，极大程度降低材料成本；由于无机纳米粒子的存在，使得复合材料拥有较低模具收缩率的同时，保持了较高的韧性；通过低分子的AS的加入，提高了材料的流动性，增加了材料的加工窗口，减少因为后加工过程造成的不良；通过拉伸流元件的引入，使得材料分散更均匀；引入全氟烷基的丙烯酸系添加剂作为耐化学品改性剂，该添加剂的迁移效率极高，在制件注塑成型的过程中即可完全迁移到表面形成一种保护膜，这层保护膜和水不相容且具有较强的耐酸碱的性能；采用红外反射钛白粉，可以大幅度反射太阳光的可见光和红外部分能量，加之导热填料的热释放的协同贡献，可以使较大幅度地降低复合材料的表面温度，且所得材料具有较好的阻燃性。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合及具体实施例进行详细描述。
以下实施例中，AS树脂II的重均分子量为3-10W，AN含量为20-35％；AS分子量为10000-80000，包括12-32％的丙烯腈，69-91％的苯乙烯；红外反射二氧化钛粒径为1100nm-1600nm，TiO2含量为80％-96％，表面包覆层SiO2与Al2O3的含量为4-20％；耐化学品改性剂为全氟烷基的丙烯酸系添加剂，分子量为1000-10000，可以为液体或固体形态存在。所述的ASA树脂为丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物。所使用的导电炭黑为具链状结构的导电炭黑。所使用的其它组分为抗氧剂、内润滑、脱模剂和稳定剂中一种或两种以上的混合物。阻燃协效剂由硼酸锌、三氧化二锑、五氧化二锑按质量比1∶2∶1混合所得；所使用的溴系阻燃剂由四溴双酚A，十溴二苯乙烷、2，4，6-三溴三苯氧基-1，3，5-三嗪、溴化环氧按质量比3∶1∶2混合所得。所使用的热稳定剂为稀土热稳定剂和有机锡类热稳定剂中的一种或两种的组合
实施例1
S1、称取ASA树脂88份，AS树脂II1份，AS0.5份，导电炭黑4份，二苯基砜磺酸盐0.1份，磷酸二氢钠0.1份，无机纳米粒子1份，红外反射二氧化钛0.5份，阻燃协效剂2份，溴系阻燃剂5份，热稳定剂0.1份，耐化学品改性剂0.5份，其它组分0.1份。
S2、将无机纳米粒子通过超声波振荡设备分散于纯净水中形成无机纳米粒子分散液；
S3、将步骤S2所得分散液通过液体喂料泵注入双螺杆挤出机，与ASA树脂、AS树脂II、AS共混，加热至水份全部蒸发，得混合物A；
S4、将所得的混合物A与称取导电炭黑，二苯基砜磺酸盐，磷酸二氢钠，无机纳米粒子，红外反射二氧化钛，阻燃协效剂，溴系阻燃剂，热稳定剂，耐化学品改性剂，其它组分置于高速搅拌机中搅拌5min后出料，得混合物B；
S5、将所得的混合物B投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为180rpm，将液态二氧化碳以1mL/min的流速充入输送泵，加热该二氧化碳至临界温度(31℃)或者更高温度以便将其转化为超临界二氧化碳，然后将超临界二氧化碳在挤出机三-四区和五-八区分别注入，经过熔融挤出，造粒。
所述双螺杆挤出机包括十个温控区，所述的温控1-2区的温度为200-280℃，温控3-4区的温度为200-280℃，温控5-6区的温度为200-280℃，温控7-8区的温度为200-280℃，温控9-10区的温度为200-280℃。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、熔融段的开始端；另一处位于计量段。所述的螺杆组合中引入拉伸流元件。
实施例2
S1、称取ASA树脂96份，AS树脂II10份，AS10份，导电炭黑10份，二苯基砜磺酸盐1份，磷酸二氢钠1份，无机纳米粒子10份，红外反射二氧化钛5份，阻燃协效剂6份，溴系阻燃剂25份，热稳定剂1份，耐化学品改性剂5份，其它组分0.9份。
S2、将无机纳米粒子通过超声波振荡设备分散于纯净水中形成无机纳米粒子分散液；
S3、将步骤S2所得分散液通过液体喂料泵注入双螺杆挤出机，与ASA树脂、AS树脂II、AS共混，加热至水份全部蒸发，得混合物A；
S4、将所得的混合物A与称取导电炭黑，二苯基砜磺酸盐，磷酸二氢钠，无机纳米粒子，红外反射二氧化钛，阻燃协效剂，溴系阻燃剂，热稳定剂，耐化学品改性剂，其它组分置于高速搅拌机中搅拌30min后出料，得混合物B；
S5、将所得的混合物B投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为600rpm，将液态二氧化碳以50mL/min的流速充入输送泵，加热该二氧化碳至临界温度(31℃)或者更高温度以便将其转化为超临界二氧化碳，然后将超临界二氧化碳在挤出机三-四区和五-八区分别注入，经过熔融挤出，造粒。
所述双螺杆挤出机包括十个温控区，所述的温控1-2区的温度为200-280℃，温控3-4区的温度为200-280℃，温控5-6区的温度为200-280℃，温控7-8区的温度为200-280℃，温控9-10区的温度为200-280℃。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、熔融段的开始端；另一处位于计量段。所述的螺杆组合中引入拉伸流元件。
实施例3
S1、称取ASA树脂92份，AS树脂II5.5份，AS5.25份，导电炭黑4-10份，二苯基砜磺酸盐0.55份，磷酸二氢钠0.55份，无机纳米粒子5.5份，红外反射二氧化钛2.75份，阻燃协效剂4份，溴系阻燃剂15份，热稳定剂0.55份，耐化学品改性剂2.75份，其它组分0.5份。
S2、将无机纳米粒子通过超声波振荡设备分散于纯净水中形成无机纳米粒子分散液；
S3、将步骤S2所得分散液通过液体喂料泵注入双螺杆挤出机，与ASA树脂、AS树脂II、AS共混，加热至水份全部蒸发，得混合物A；
S4、将所得的混合物A与称取导电炭黑，二苯基砜磺酸盐，磷酸二氢钠，无机纳米粒子，红外反射二氧化钛，阻燃协效剂，溴系阻燃剂，热稳定剂，耐化学品改性剂，其它组分置于高速搅拌机中搅拌17min后出料，得混合物B；
S5、将所得的混合物B投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为390rpm，将液态二氧化碳以25.5mL/min的流速充入输送泵，加热该二氧化碳至临界温度(31℃)或者更高温度以便将其转化为超临界二氧化碳，然后将超临界二氧化碳在挤出机三-四区和五-八区分别注入，经过熔融挤出，造粒。
所述双螺杆挤出机包括十个温控区，所述的温控1-2区的温度为200-280℃，温控3-4区的温度为200-280℃，温控5-6区的温度为200-280℃，温控7-8区的温度为200-280℃，温控9-10区的温度为200-280℃。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、熔融段的开始端；另一处位于计量段。所述的螺杆组合中引入拉伸流元件。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种抗静电复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：
ASA树脂88-96份，AS树脂II1-10份，AS0.5-10份，导电炭黑4-10份，二苯基砜磺酸盐0.1-1份，磷酸二氢钠0.1-1份，无机纳米粒子1-10份，红外反射二氧化钛0.5-5份，阻燃协效剂2-6份，溴系阻燃剂5-25份，热稳定剂0.1-1份，耐化学品改性剂0.5-5份，其它组分0.1-0.9份，
AS树脂II的重均分子量为3-10W，AN含量为20-35％；AS分子量为10000-80000，包括12-32％的丙烯腈，69-91％的苯乙烯；红外反射二氧化钛粒径为1100nm-1600nm，TiO2含量为80％-96％，表面包覆层SiO2与Al2O3的含量为4-20％；耐化学品改性剂为全氟烷基的丙烯酸系添加剂，分子量为1000-10000，可以为液体或固体形态存在。
2.根据权利要求1所述的一种抗静电复合材料，其特征在于，所述的ASA树脂为丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物。
3.根据权利要求1所述的一种抗静电复合材料，其特征在于，所述的导电炭黑为具链状结构的导电炭黑。
4.根据权利要求1所述的一种抗静电复合材料，其特征在于，所述的其它组分为抗氧剂、内润滑、脱模剂和稳定剂中一种或两种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种抗静电复合材料，其特征在于，阻燃协效剂由硼酸锌、三氧化二锑、五氧化二锑按质量比1∶2∶1混合所得；所述的溴系阻燃剂由四溴双酚A，十溴二苯乙烷、2，4，6-三溴三苯氧基-1，3，5-三嗪、溴化环氧按质量比3∶1∶2混合所得。
6.根据权利要求1所述的一种抗静电复合材料，其特征在于，所述的热稳定剂为稀土热稳定剂和有机锡类热稳定剂中的一种或两种的组合。
7.一种抗静电复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按照权利要求1-6所述一种抗静电复合材料配方分别称取各组分；
S2、将无机纳米粒子通过超声波振荡设备分散于纯净水中形成无机纳米粒子分散液；
S3、将步骤S2所得分散液通过液体喂料泵注入双螺杆挤出机，与ASA树脂、AS树脂II、AS共混，加热至水份全部蒸发，得混合物A；
S4、将所得的混合物A与称取导电炭黑，二苯基砜磺酸盐，磷酸二氢钠，无机纳米粒子，红外反射二氧化钛，阻燃协效剂，溴系阻燃剂，热稳定剂，耐化学品改性剂，其它组分置于高速搅拌机中搅拌5-30min后出料，得混合物B；
S5、将所得的混合物B投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为180-600rpm，将液态二氧化碳以1mL/min-50mL/min的流速充入输送泵，加热该二氧化碳至临界温度(31℃)或者更高温度以便将其转化为超临界二氧化碳，然后将超临界二氧化碳在挤出机三-四区和五-八区分别注入，经过熔融挤出，造粒。
8.根据权利要求7所述的一种抗静电复合材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机包括十个温控区，所述的温控1-2区的温度为200-280℃，温控3-4区的温度为200-280℃，温控5-6区的温度为200-280℃，温控7-8区的温度为200-280℃，温控9-10区的温度为200-280℃。
9.根据权利要求7所述的一种抗静电复合材料的制备方法，其特征在于，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、熔融段的开始端；另一处位于计量段。
10.根据权利要求7所述的一种抗静电复合材料的制备方法，其特征在于，所述的螺杆组合中引入拉伸流元件。
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