CN106046745A - 一种新型导电pc/abs材料的制备方法 - Google Patents

一种新型导电pc/abs材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种新型导电PC/ABS材料，由以下重量份的组分制成：PC树脂40～54份，ABS树脂40～54份，钛酸钡陶瓷粉1～5份，硅氧烷偶联剂1～2份，抗氧剂0.1～1份，润滑剂0.1～1份。本发明还提供该导电PC/ABS材料的制备方法。其优点表现在：利用PC树脂、钛酸钡陶瓷粉与硅氧烷偶联剂先制备导电基体，然后与ABS通过共混制备双连续结构，从而使得钛酸钡陶瓷粉在PC相形成导电通路，大大提高了材料的导电性能，降低钛酸钡陶瓷粉的用量，从而降低成本和减少钛酸钡陶瓷粉对物性的不利影响。

Description

一种新型导电PC/ABS材料的制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说，是一种新型导电PC/ABS材料的制备方法。
背景技术
在日常生活和生产中，许多材料在使用过程中容易产生静电积累，造成吸尘、电击，甚至产生电火花后导致爆炸等恶性事故。目前较常用的工程塑料一般都为较好的绝缘材料，具有很高的体积电阻率和表面电阻率，使得在其应用过程中易产生静电积累，从而影响制品的美观和卫生，损坏产品的性能甚至造成严重的事故。
通常，热塑性树脂获得抗静电性的方法，一般采用本征型导电聚合物或者导电填料填充热塑性树脂，或者采用树脂与有机抗静电剂共混，或者对已成型制件或薄膜采用防静电涂层涂覆。
近年来，有关有机抗静电材料研究较多，有人把嵌段类永久性抗静电剂在PC/ABS体系中使用，虽然有一定的抗静电效果，但因其添加量过大，而且在加工过程中易发生热氧老化和引起PC材料的降解，导致材料机械性能尤其是冲击性能的大幅下降；也有人直接在PC/ABS体系中直接添加金属类和无机类等导电粉末，但是由于添加量较多，对材料物性产生的不良影响较多，而且材料的生产成本较高，大大限制了直接使用添加导电粉末方案在抗静电材料中的使用。
中国专利文献CN102337015A公开了一种导电PC/ABS复合材料：聚碳酸酯树脂50％～70％；ABS树脂10％～30％；导电炭黑8％～20％；相容剂2％～5％；增韧剂3％～6％。中国专利文献CN104629336A公开了一种导电加强级PC/ABS合金：PC40％～60％、ABS20％～30％、无碱玻璃纤维5％～10％、导电填料8％～15％、磷氮阻燃剂2％～8％、光稳定剂0.5％～2％、增韧剂1％～3％、抗氧剂0.1％～0.5％、润滑剂0.5％～1％，导电填料为聚丙烯腈基碳纤维、气相生长纳米碳纤维、导电炭黑中的一种。但是关于本发明的一种新型导电PC/ABS材料的制备方法目前还未见报道。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种新型导电PC/ABS材料。
本发明的再一的目的是，提供该新型导电PC/ABS材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种导电PC/ABS材料，所述的导电PC/ABS材料由以下重量份的组分制成：
所述的PC/ABS相态为相反转附近的半连续结构。
所述的PC树脂的相对分子量为17000-30000g/mol，玻璃化温度为140-150℃。
所述的ABS树脂相对分子量为100000-180000g/mol，其中丁二烯重量百分比含量为10-55％，丙烯腈重量百分比含量为15-32％，苯乙烯重量百分比含量为30-70％。
所述的钛酸钡陶瓷粉的制备方法如下：(1)将过量的乙酸钡溶于去离子水中制备饱和溶液；(2)将40.84g钛酸四丁酯中加入50ml正丁醇后混溶，再加入40ml冰醋酸，得到混合体系；(3)将制得的含30.652g的乙酸钡饱和溶液加入混合体系中，滴加速度为120滴/min，然后在搅拌下加入含稀土元素La或Pr的醋酸溶液，最后得到组分比为稀土元素：Ba元素：Ti元素的摩尔比为0.005：1：1的物质，静置24h后在100℃的条件下干燥24h，最后在800℃的条件下煅烧2h，即得稀土掺杂的钛酸钡纳米粉；(4)将稀土掺杂的钛酸钡纳米粉放入渗碳炉中，待渗碳炉升温至860℃～920℃后，向炉内以每分钟20滴速度滴入甲醇4min，排除炉内空气后，以每分钟20滴的滴速滴入含稀土元素La或Pr的扩渗液4h，扩渗液中稀土元素La或Pr的质量分数为2％。
所述的硅氧烷偶联剂为KH-550。
所述抗氧剂选自四[β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或几种。
所述润滑剂选自液体石蜡、固体石蜡、硅烷聚合物、脂肪酸盐、硬脂酸酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌、甲撑双硬脂酸酰胺和N,N-乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或几种。
为实现上述第二个目的，本发明采取的技术方案是：所述的制备方法包括以下步骤：
(1)先将PC树脂、钛酸钡陶瓷粉、硅氧烷偶联剂混合后，置于双螺杆挤出机中进行共混造粒；
(2)然后与ABS、抗氧剂，润滑剂再次混合后，置于双螺杆挤出机中进行共混造粒，即得产品。
所述双螺杆挤出机的共混温度为260～320℃，螺杆转速为300～1000r/min。
本发明优点在于：
本发明利用PC树脂、钛酸钡陶瓷粉与硅氧烷偶联剂先制备导电基体，然后与ABS通过共混制备双连续结构，从而使得钛酸钡陶瓷粉在PC相形成导电通路，大大提高了材料的导电性能，降低钛酸钡陶瓷粉的用量，从而降低成本和减少钛酸钡陶瓷粉对物性的不利影响。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明提供的具体实施方式作详细说明。
本发明中，PC树脂的相对分子量为17000-30000g/mol，玻璃化温度为140-150℃。
ABS树脂相对分子量为100000-180000g/mol，其中丁二烯重量百分比含量为10-55％，丙烯腈重量百分比含量为15-32％，苯乙烯重量百分比含量为30-70％。
钛酸钡陶瓷粉的制备方法如下：(1)将过量的乙酸钡溶于去离子水中制备饱和溶液；(2)将40.84g钛酸四丁酯中加入50ml正丁醇后混溶，再加入40ml冰醋酸，得到混合体系；(3)将制得的含30.652g的乙酸钡饱和溶液加入混合体系中，滴加速度为120滴/min，然后在搅拌下加入含稀土元素La或Pr的醋酸溶液，最后得到组分比为稀土元素：Ba元素：Ti元素的摩尔比为0.005：1：1的物质，静置24h后在100℃的条件下干燥24h，最后在800℃的条件下煅烧2h，即得稀土掺杂的钛酸钡纳米粉；(4)将稀土掺杂的钛酸钡纳米粉放入渗碳炉中，待渗碳炉升温至860℃～920℃后，向炉内以每分钟20滴速度滴入甲醇4min，排除炉内空气后，以每分钟20滴的滴速滴入含稀土元素La或Pr的扩渗液4h，扩渗液中稀土元素La或Pr的质量分数为2％。
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、二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或几种。
润滑剂选自液体石蜡、固体石蜡、硅烷聚合物、脂肪酸盐、硬脂酸酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌、甲撑双硬脂酸酰胺和N,N-乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或几种。
实施例1
1、按以下组分及重量份备料：
2、先将PC树脂、钛酸钡陶瓷粉、硅氧烷偶联剂混合后，置于双螺杆挤出机中进行共混造粒。
3、将步骤2的粒子与ABS、抗氧剂，润滑剂再次混合后，置于双螺杆挤出机中进行共混造粒，即得产品。挤出机的机筒温度为260℃，螺杆转速为600rpm。
所用PC树脂的相对分子量为24000g/mol，其玻璃化温度为150℃；
所用ABS树脂相对分子量为100000g/mol，其中丁二烯重量百分比含量为55％，丙烯腈重量百分比含量为15％，苯乙烯重量百分比含量为30％；
所用钛酸钡陶瓷粉为自制；
所用硅氧烷偶联剂为市售KH-550；
所用抗氧剂为双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯；
所用润滑剂为0.2份液体石蜡和0.1份固体石蜡的混合。
实施例2
1、按以下组分及重量份备料：
2、先将PC树脂、钛酸钡陶瓷粉、硅氧烷偶联剂混合后，置于双螺杆挤出机中进行共混造粒。
3、将步骤2的粒子与ABS、抗氧剂，润滑剂再次混合后，置于双螺杆挤出机中进行共混造粒，即得产品。挤出机的机筒温度为260℃，螺杆转速为600rpm。
所用PC树脂的相对分子量为24000g/mol，其玻璃化温度为150℃；
所用ABS树脂相对分子量为100000g/mol，其中丁二烯重量百分比含量为55％，丙烯腈重量百分比含量为15％，苯乙烯重量百分比含量为30％；
所用钛酸钡陶瓷粉为自制；
所用硅氧烷偶联剂为市售KH-550；
所用抗氧剂为双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯；
所用润滑剂为0.2份液体石蜡和0.1份固体石蜡的混合。
实施例3
1、按以下组分及重量份备料：
2、先将PC树脂、钛酸钡陶瓷粉、硅氧烷偶联剂混合后，置于双螺杆挤出机中进行共混造粒。
3、将步骤2的粒子与ABS、抗氧剂，润滑剂再次混合后，置于双螺杆挤出机中进行共混造粒，即得产品。挤出机的机筒温度为290℃，螺杆转速为300rpm。
所用PC树脂的相对分子量为24000g/mol，其玻璃化温度为140℃；
所用ABS树脂相对分子量为100000g/mol，其中丁二烯重量百分比含量为55％，丙烯腈重量百分比含量为15％，苯乙烯重量百分比含量为30％；
所用钛酸钡陶瓷粉为自制；
所用硅氧烷偶联剂为市售KH-550；
所用抗氧剂为双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯；
所用润滑剂为0.2份液体石蜡和0.1份固体石蜡的混合。
实施例4
1、按以下组分及重量份备料：
2、先将PC树脂、钛酸钡陶瓷粉、硅氧烷偶联剂混合后，置于双螺杆挤出机中进行共混造粒。
3、将步骤2的粒子与ABS、抗氧剂，润滑剂再次混合后，置于双螺杆挤出机中进行共混造粒，即得产品。挤出机的机筒温度为320℃，螺杆转速为1000rpm。
所用PC树脂的相对分子量为24000g/mol，其玻璃化温度为140℃；
所用ABS树脂相对分子量为100000g/mol，其中丁二烯重量百分比含量为55％，丙烯腈重量百分比含量为15％，苯乙烯重量百分比含量为30％；
所用钛酸钡陶瓷粉为自制；
所用硅氧烷偶联剂为市售KH-550；
所用抗氧剂为双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯；
所用润滑剂为硬脂酸钙。
对比例1
1、按以下组分及重量份备料：
2、先将PC树脂、钛酸钡陶瓷粉、硅氧烷偶联剂混合后，置于双螺杆挤出机中进行共混造粒。
3、将步骤2的粒子与ABS、抗氧剂，润滑剂再次混合后，置于双螺杆挤出机中进行共混造粒，即得产品。挤出机的机筒温度为260℃，螺杆转速为600rpm。
所用PC树脂的相对分子量为24000g/mol，其玻璃化温度为150℃；
所用ABS树脂相对分子量为100000g/mol，其中丁二烯重量百分比含量为55％，丙烯腈重量百分比含量为15％，苯乙烯重量百分比含量为30％；
所用嵌段类永久性抗静电剂为MH1657；
所用抗氧剂为双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯；
所用润滑剂为0.2份液体石蜡和0.1份固体石蜡的混合。
实施例5性能测试
将实施例与对比例进行体积电阻率测试，结果如下：
表1耐刮擦等级测试结果
性能 实施例1 实施例2 对比例1
体积电阻率 2.8E+1 5.6E+1 7.8E+11
综上所述，通过利用PC树脂、钛酸钡陶瓷粉与硅氧烷偶联剂先制备导电基体，然后与ABS通过共混制备双连续结构，可以大大提高了材料的导电性能，在实际应用中可以根据电阻率需要不断降低钛酸钡陶瓷粉的用量，从而进一步降低材料成本。
以上所述仅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，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种导电PC/ABS材料，其特征在于，所述的导电PC/ABS材料由以下重量份的组分制成：
2.根据权利要求1所述的导电PC/ABS材料，其特征在于，所述的PC/ABS相态为相反转附近的半连续结构。
3.根据权利要求1所述的导电PC/ABS材料，其特征在于，所述的PC树脂的相对分子量为17000-30000g/mol，玻璃化温度为140-150℃。
4.根据权利要求1所述的导电PC/ABS材料，其特征在于，所述的ABS树脂相对分子量为100000-180000g/mol，其中丁二烯重量百分比含量为10-55％，丙烯腈重量百分比含量为15-32％，苯乙烯重量百分比含量为30-70％。
5.根据权利要求1所述的导电PC/ABS材料，其特征在于，所述的钛酸钡陶瓷粉的制备方法如下：(1)将过量的乙酸钡溶于去离子水中制备饱和溶液；(2)将40.84g钛酸四丁酯中加入50ml正丁醇后混溶，再加入40ml冰醋酸，得到混合体系；(3)将制得的含30.652g的乙酸钡饱和溶液加入混合体系中，滴加速度为120滴/min，然后在搅拌下加入含稀土元素La或Pr的醋酸溶液，最后得到组分比为稀土元素：Ba元素：Ti元素的摩尔比为0.005：1：1的物质，静置24h后在100℃的条件下干燥24h，最后在800℃的条件下煅烧2h，即得稀土掺杂的钛酸钡纳米粉；(4)将稀土掺杂的钛酸钡纳米粉放入渗碳炉中，待渗碳炉升温至860℃～920℃后，向炉内以每分钟20滴速度滴入甲醇4min，排除炉内空气后，以每分钟20滴的滴速滴入含稀土元素La或Pr的扩渗液4h，扩渗液中稀土元素La或Pr的质量分数为2％。
6.根据权利要求1所述的导电PC/ABS材料，其特征在于，所述的硅氧烷偶联剂为KH-550。
7.根据权利要求1所述的导电PC/ABS材料，其特征在于，所述抗氧剂选自四[β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的导电PC/ABS材料，其特征在于，所述润滑剂选自液体石蜡、固体石蜡、硅烷聚合物、脂肪酸盐、硬脂酸酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌、甲撑双硬脂酸酰胺和N,N-乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的导电PC/ABS材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：
(1)先将PC树脂、钛酸钡陶瓷粉、硅氧烷偶联剂混合后，置于双螺杆挤出机中进行共混造粒；
(2)然后与ABS、抗氧剂，润滑剂再次混合后，置于双螺杆挤出机中进行共混造粒，即得产品。
10.根据权利要求9所述的导电PC/ABS材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的共混温度为260～320℃，螺杆转速为300～1000r/min。
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