CN105733116A - 一种耐磨导电性高的pe-ps合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐磨导电性高的PEPS合金，其组成按重量份为：PE为2040份；PS为3050份；氯化镁为0.30.5份；导电填料为1016份；耐磨剂为410份；抗氧化剂为0.10.5份；偶联剂为0.20.4份。本发明通过无水MgCl2可以有效改善体系的相容性，使合金的性能得到提高；这主要是因为MgCl2能引发PE与PS间烷基化反应，生成的接枝物PEgPS使PEPS共混物的相容性得到提高，从而使制得的PEPS合金物理性能也有了不同程度的提高。

Description

一种耐磨导电性高的PE-PS合金及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，特别是指一种耐磨导电性高的PE-PS合金及其制备方法。
背景技术
聚乙烯(PE)因其价格低廉、性能优异、来源广、易加工，已广泛应用于汽车、家电、包装、医疗等各个领域，成为现代应用最广泛的塑料之一。聚乙烯具有质轻、无毒、无臭，化学稳定性好，电绝缘性能好，且在常温下不溶于一般溶剂，吸水性小等优点。
聚苯乙烯(简称PS)具有热力学性能优异、韧性好、耐化学品性好，还有良好的耐磨性、自润滑性以及电绝缘性优异等优点。
近年来，将聚乙烯与聚苯乙烯进行共混制备合金以将聚乙烯和聚苯乙烯的优点合并的研究屡见不鲜。现有技术人们一般通过加入接枝或嵌段共聚物或直接偶联的方法来达到此目的，但这种方法存在着成本较高和反应物产生自交联等缺点。
为此，现已经有技术提出相容剂的技术方案，即通过在聚乙烯与聚苯乙烯之间使用相容剂来提高聚乙烯与聚苯乙烯之间的相容性。CN200810101104.6公开了一种聚苯乙烯-聚乙烯合金及其相容剂与制备方法的技术方案，该技术方案是通过使用含有脂类或者二醚类内给电子体的Ziegler-Natta的催化剂来提高聚乙烯与聚苯乙烯之间的相容性。CN200810051425.X公开了一种原位反应增容制备聚乙烯-聚苯乙烯合金的方法的技术方案，该技术方案是通过使用含硅路易斯酸和含金属路易斯酸的双路易斯酸为催化剂来提高聚乙烯和聚苯乙烯之间的相容性。但是这些催化剂的成份复杂且成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐磨导电性高的PE-PS合金及其制备方法，以解决现有技术聚乙烯与聚苯乙烯之间相容性差及使用催化剂成本高的问题。
本发明的另一个目的是提高聚乙烯与聚苯乙烯合金的耐磨性及导电性问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种耐磨导电性高的PE-PS合金，其组成按重量份为：
所述导电填料为石墨烯，且为单层石墨烯。
所述耐磨剂为碳化硼微粉和聚四氟乙烯微粉的混合物；所述碳化硼微粉与所述聚四氟乙烯微粉的重量比为1：1；所述碳化硼微粉与所述聚四氟乙烯微粉的粒径均为1500-2500目之间。
所述氯化镁为无水氯化镁。
所述抗氧化剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯及1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或几种组合。
所述偶联剂为碳酸酯偶联剂。
所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺或二甲基硅油中的一种。
上述任一项耐磨导电性高的PE-PS合金，包括以下步骤：
1)按组成配比称取PE、PS、氯化镁、导电填料、耐磨剂、抗氧化剂及偶联剂；
2)将步骤1)的所有物料一起通过搅拌机搅拌10-12分钟，形成混合物料；
3)将步骤2)的混合物料通过双螺杆挤出机熔融、造粒后经过冷却、切粒及干燥制得耐磨导电性高的PE-PS合金。
所述搅拌机的搅拌温度为70-120℃，转速120-240r/min。
所述的双螺杆挤出机包含六个区，其中各区温度及螺杆转速分别为：一区温度150～180℃，二区温度170～200℃，三区温度170～200℃，四区温度170～200℃，五区温度170～200℃，六区温度170～200℃，机头温度170～200℃；螺杆转速180～240r/min。
本发明的有益效果是：
本发明通过无水MgCl2可以有效改善体系的相容性，使合金的性能得到提高；这主要是因为MgCl2能引发PE与PS间烷基化反应，生成的接枝物PE-g-PS使PE-PS共混物的相容性得到提高，从而使制得的PE-PS合金物理性能也有了不同程度的提高。
本发明将碳化硼与传统的聚四氟乙烯复配使用，最终可制得耐磨性能优异的复合材料，其耐磨性能比聚四氟乙烯单独使用的效果更佳。
本发明将改性石墨烯与导电填料复配使用，使得复合材料既具备耐磨性能又具备导电效果，大大拓宽了PE-PS的应用范围。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
本发明提供一种耐磨导电性高的PE-PS合金，其组成按重量份为：
所述导电填料为石墨烯，且为单层石墨烯。
所述耐磨剂为碳化硼微粉和聚四氟乙烯微粉的混合物；所述碳化硼微粉与所述聚四氟乙烯微粉的重量比为1：1；所述碳化硼微粉与所述聚四氟乙烯微粉的粒径均为1500-2500目之间。
所述氯化镁为无水氯化镁。
所述抗氧化剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯，简称Irganox168，巴斯夫公司生产、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，简称Irganox1010，巴斯夫公司生产，及1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯，简称Irganox1330，巴斯夫公司生产，中的一种或几种组合。
所述偶联剂为碳酸酯偶联剂。在本申请中，偶联剂为南京奥诚有限公司生产的碳酸酯偶联剂AC-201。
所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺或二甲基硅油中的一种。
实施例1
称取20份PE、30份PS、2份碳化硼、2份四氟乙烯、10份石墨烯、0.3份MgCl2、0.05份Irganox1010、0.05份Irganox168及0.2份AC-201。
将上述物料一起通过高速搅拌机搅拌10分钟，形成混合物料。其中高速搅拌机温度为70℃，转速120r/min。
将混合好的混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融、挤出造粒、水冷、切粒及干燥既得产品。
双螺杆挤出机包含六个区，其中各区温度及螺杆转速分别为：一区温度150℃，二区温度170℃，三区温度170℃，四区温度170℃，五区温度170℃，六区温度170℃，机头温度170℃；螺杆转速180r/min。
实施例2
称取40份PE、50份PS、5份碳化硼、5份四氟乙烯、16份石墨烯、0.5份MgCl2、0.25份Irganox1010、0.25份Irganox168及0.4份AC-201。
将物料一起通过高速搅拌机搅拌12分钟，形成混合物料。其中高速搅拌机温度为120℃，转速240r/min。
将混合好的混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融、挤出造粒、水冷、切粒及干燥既得产品。
双螺杆挤出机包含六个区，其中各区温度及螺杆转速分别为：一区温度180℃，二区温度200℃，三区温度200℃，四区温度200℃，五区温度200℃，六区温度200℃，机头温度200℃；螺杆转速240r/min。
实施例3
称取30份PE、40份PS、3.5份碳化硼、3.5份四氟乙烯、13份石墨烯、0.3份MgCl2、0.15份Irganox1010、0.15份Irganox168及0.3份AC-201。
将物料一起通过高速搅拌机搅拌11分钟，形成混合物料。其中高速搅拌机温度为95℃，转速180r/min。
将混合好的混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融、挤出造粒、水冷、切粒及干燥既得产品。
双螺杆挤出机包含六个区，其中各区温度及螺杆转速分别为：一区温度165℃，二区温度185℃，三区温度185℃，四区温度185℃，五区温度185℃，六区温度185℃，机头温度185℃；螺杆转速210r/min。
实施例4
称取25份PE、35份PS、3份碳化硼、3份四氟乙烯、14份石墨烯、0.3份MgCl2、0.1份Irganox1330、0.1份Irganox168及0.3份AC-201。
将物料一起通过高速搅拌机搅拌10分钟，形成混合物料。其中高速搅拌机温度为80℃，转速170r/min。
将混合好的混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融、挤出造粒、水冷、切粒及干燥既得产品。
双螺杆挤出机包含六个区，其中各区温度及螺杆转速分别为：一区温度165℃，二区温度190℃，三区温度185℃，四区温度190℃，五区温度190℃，六区温度190℃，机头温度190℃；螺杆转速200r/min。
实施例5
称取30份PE、45份PS、5份碳化硼、5份四氟乙烯、15份石墨烯、0.4份MgCl2、0.1份Irganox1010、0.1份Irganox1330及0.3份AC-201。
将物料一起通过高速搅拌机搅拌12分钟，形成混合物料。其中高速搅拌机温度为90℃，转速180r/min。
将混合好的混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融、挤出造粒、水冷、切粒及干燥既得产品。
双螺杆挤出机包含六个区，其中各区温度及螺杆转速分别为：一区温度165℃，二区温度200℃，三区温度185℃，四区温度190℃，五区温度185℃，六区温度190℃，机头温度190℃；螺杆转速190r/min。
对比例1
称取30份PE、45份PS、0.3份PE接枝马来酸酐、0.1份Irganox1010、0.1份Irganox1330及0.3份AC-201。
将物料一起通过高速搅拌机搅拌12分钟，形成混合物料。其中高速搅拌机温度为85℃，转速180r/min。
将混合好的混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融、挤出造粒、水冷、切粒及干燥既得产品。
双螺杆挤出机包含六个区，其中各区温度及螺杆转速分别为：一区温度165℃，二区温度190℃，三区温度185℃，四区温度190℃，五区温度185℃，六区温度190℃，机头温度190℃；螺杆转速190r/min。
性能测试：
将实施例1－5与对比例1制备的PE-PS合金材料按相关测试标准分别测试，其产品性能数据如下表1所示：
表1各实施例产品性能测试
从上表可以看出，实施例1-5与对比例1相比：
(1)表面电阻率大大降低，这说明实施例1-5的导电性得到了不少程度的提高；
(2)摩擦系数小，磨耗也偏小，这说明实施例1-5的耐磨性也得到了改善。
(3)拉伸强度，弯曲模量较高，这说明用MgCl2做相容剂，比直接用接枝或嵌段共聚物的物理性能好。
本技术方案扩展了PE-PS合金的应用领域，能够满足IT、通讯、电子、汽车等领域对工程件的要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式的描述，应当指出，由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，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)

1.一种耐磨导电性高的PE-PS合金，其特征在于：其组成按重量份为：
2.根据权利要求1所述的耐磨导电性高的PE-PS合金，其特征在于：所述导电填料为石墨烯，且为单层石墨烯。
3.根据权利要求1所述的耐磨导电性高的PE-PS合金，其特征在于：所述耐磨剂为碳化硼微粉和聚四氟乙烯微粉的混合物；所述碳化硼微粉与所述聚四氟乙烯微粉的重量比为1：1；所述碳化硼微粉与所述聚四氟乙烯微粉的粒径均为1500-2500目之间。
4.根据权利要求1所述的耐磨导电性高的PE-PS合金，其特征在于：所述氯化镁为无水氯化镁。
5.根据权利要求1所述的耐磨导电性高的PE-PS合金，其特征在于：所述抗氧化剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯及1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或几种组合。
6.根据权利要求1所述的耐磨导电性高的PE-PS合金，其特征在于：所述偶联剂为碳酸酯偶联剂。
7.根据权利要求1所述的耐磨导电性高的PE-PS合金，其特征在于：所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺或二甲基硅油中的一种。
8.权利要求1至7中任一项耐磨导电性高的PE-PS合金制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)按组成配比称取PE、PS、氯化镁、导电填料、耐磨剂、抗氧化剂及偶联剂；
2)将步骤1)的所有物料一起通过搅拌机搅拌10-12分钟，形成混合物料；
3)将步骤2)的混合物料通过双螺杆挤出机熔融、造粒后经过冷却、切粒及干燥制得耐磨导电性高的PE-PS合金。
9.根据权利要求8所述的耐磨导电性高的PE-PS合金制备方法，其特征在于：所述搅拌机的搅拌温度为70-120℃，转速120-240r/min。
10.根据权利要求8所述的耐磨导电性高的PE-PS合金制备方法，其特征在于：所述的双螺杆挤出机包含六个区，其中各区温度及螺杆转速分别为：一区温度150～180℃，二区温度170～200℃，三区温度170～200℃，四区温度170～200℃，五区温度170～200℃，六区温度170～200℃，机头温度170～200℃；螺杆转速180～240r/min。
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