CN107090136A - 抗静电的聚苯乙烯高分子复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

抗静电的聚苯乙烯高分子复合材料包含以重量份数计的如下组分：聚苯乙烯60～100份，碳纳米管1～10份，增韧剂1～15份，抗氧剂0.1～1份，润滑剂0.3～3份，分散剂1～10份，偶联剂0.1～3份，填充剂0～20份，相容剂1～5份。本发明还提供了一种制备抗静电的聚苯乙烯高分子复合材料的方法。本发明通过加入重量百分比为1～6％的碳纳米管为抗静电剂，使聚苯乙烯高分子复合材料表面光泽度好，具有良好的力学性能和尺寸稳定性，易加工成型，且材料的抗静电效果明显、均匀，电阻率可达103‑108Ω·m，不仅能起到快速的抗静电作用，而且还具有永久性。另一方面，在制备聚苯乙烯高分子复合材料过程中不会用到大量的溶剂，抗静电剂用量小，易于量产和推广，不会污染所要包装的产品和周围的环境。

Description

抗静电的聚苯乙烯高分子复合材料及其制备方法
【技术领域】
本发明涉及高分子材料，特别是涉及一种整体性能及抗静电性能好且绿色环保的抗静电的聚苯乙烯高分子复合材料及其制备方法。
【背景技术】
目前，常用的聚苯乙烯分为通用级聚苯乙烯和耐冲击性聚苯乙烯。其中，通用级聚苯乙烯是透明的颗粒，具有很高的强度和模量，而耐冲击性聚苯乙烯是乳白色不透明珠粒，具有较高的冲击强度和具一定的韧性。通用级聚苯乙烯和耐冲击性聚苯乙烯都可任意着色，成型加工性、抗化学腐蚀性、电性能也好，可注塑、吸塑或挤塑成各种制品，适合家电产品外壳、仪器仪表配件、冰箱内衬、板材、家具、餐具、托盘等，用途非常广泛。
基于聚苯乙烯优异的性能，将聚苯乙烯用于特种产品是当前研发的重点。当前新开发的聚苯乙烯产品在某些应用领域可与工程树脂竞争，有的比现有的产品质量要高得多，特别是耐冲击性聚苯乙烯，它具有高的冲击强度和高的模量，目前用在托盘市场也越来越大。然而，耐冲击性聚苯乙烯材料本身是一种绝缘材料，由于其表面电阻率高的缘故，其产品多用于要求绝缘场所，但在另一些应用领域，如在使用、周转或是运输的过程中，因摩擦等多种原因而使表面产生及积累静电荷，当积累达到一定程度会产生放电现象，从而损坏所要运送产品，严重的会产生火灾，对人员造成生命安全问题，对社会也造成不必要的经济损失。为避免发生这类危险问题，如何有效地对聚苯乙烯材料进行抗静电处理是亟需解决的问题。
传统的抗静电材料是通过添加具有抗静电性能的填料或抗静电剂等助剂，把耐冲击性聚苯乙烯改性成具有抗静电性能的材料。目前能起到抗静电效果的有炭黑、石墨、碳纤维、金属粉末和有抗静电效果的表面活性剂。其中添加有抗静电效果的表面活性剂的材料优点是着色不用限制，对材料性能影响不大，其电阻率在108-1010Ω·cm，但无法再降低其电阻率，同时抗静电效果会随着时间的延长而逐渐消失，不具备有永久性的，只能用在一些要求低的低端领域；而添加炭黑、石墨、碳纤维和金属粉末的材料抗静电虽是永久性的，其电阻率在104-109Ω·cm，但它们的添加量较大，要添加10％-50％才能达到所需的抗静电效果，这不但严重影响了材料性能，同时其在材料上分散也不均匀，特别是加炭黑的产品，表面容易析出炭粉，污染其包装的产品和周围环境。因此，如何提供一种抗静电填料，使他们在不影响材料性能的情况下，不仅具有优良的抗静电效果、用量少且绿色环保就成为一种客观需求。
【发明内容】
本发明旨在解决上述问题，而提供一种整体性能及抗静电性能好且绿色环保的抗静电的聚苯乙烯高分子复合材料。
本发明还提供一种所述抗静电的聚苯乙烯高分子复合材料的制备方法。
为实现本发明的目的，一种抗静电的聚苯乙烯高分子复合材料，该高分子复合材料包含以重量份数计的如下组分：
优选地，该高分子材料包含以重量份数计的如下组分：
所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的一种或多种的混合物，所述碳纳米管的直径为5～15纳米，长度为5～15微米，纯度大于95％。
所述增韧剂为马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，以及氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、聚烯烃弹性体、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚烯烃热塑性弹性体、热塑性橡胶中的一种或多种的混合物。
所述偶联剂为双亲抑水偶联剂，以及硅烷偶联剂、钛酸酯类偶联剂、铝酸酯类偶联剂或锆酸酯偶联剂中的一种或多种的混合物。
所述润滑剂为双子星型烯烃共聚物，以及聚乙烯蜡、N，N'-乙撑双油酸酰胺、N，N'-乙撑双硬脂酸酰胺、有机硅润滑剂、芥酸酰胺和油酸酰胺中的一种或多种的混合物。
所述分散剂包括粉体分散剂和液体分散剂，所述粉体分散剂为具有高活性锚固基团的多官能团鳌合物，以及含胺锚固基团的聚合物、含酸锚固基团的聚合物中的一种或多种的混合物，所述液体分散剂为高分子量烷基铵盐共聚物。
所述填充剂为硅灰石，以及滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、高岭土中的一种或多种的混合物。
所述相容剂为马来酸酐接枝聚苯乙烯，以及马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、马来酸酐接枝氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯中的一种或多种的混合物。
本发明还提供了所述抗静电的聚苯乙烯高分子复合材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
a、将碳纳米管置于转速为1000～2500转/分钟、振动频率为1000～2000次/分钟的振动球磨机中研磨5～15分钟，研磨过程中加入粉体分散剂，加入速度为150～500克/分钟，再将研磨好的碳纳米管置于转速为200～400转/分钟的搅拌装置中搅拌5～15分钟，搅拌过程中喷入雾状液体分散剂，喷入速度为50～200毫升/分钟，得到分散均匀的碳纳米管；
b、将按上述重量份数的聚苯乙烯、相容剂及增韧剂置于转速为200～400转/分钟的高速混合机中混合5～15分钟，混合过程中喷入液体分散剂，喷入速度为50～200毫升/分钟，得到混合物A；
c、将按上述重量份数的填充剂、润滑剂及抗氧剂置于转速为200～400转/分钟的另一高速混合机中混合3～15分钟，混合过程中喷入偶联剂，喷入速度为50～250毫升/分钟，得到混合物B；
d、将分散均匀的碳纳米管及混合物A置于转速为200～400转/分钟的高速混合机中混合3～10分钟，得到混合物C；
e、将混合物B及混合物C置于转速为200～400转/分钟的高速混合机中混合3～10分钟，得到最终分散好的混合物，再在挤出温度为200～230℃下经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，所述螺杆转速为300～500转/分钟，得到抗静电的聚苯乙烯高分子复合材料，所述螺杆挤出机依次设有送料段、熔融段、挤压段、剪切分散段、增压段、熔融排气段、挤压段、剪切分散段、增压段、熔融排气段、剪切分散段、挤压段及出料段。
本发明的贡献在于，其有效解决了现有的聚苯乙烯高分子复合材料抗静电能力差、抗静电剂用量大、物理性能不理想及分散效果差的问题。本发明通过加入重量百分比为1～6％的碳纳米管为抗静电剂，并通过改善碳纳米管与聚苯乙烯材料之间的分散状态，使碳纳米管在聚苯乙烯材料中分散均匀，形成一个导电网络，使得到的聚苯乙烯高分子复合材料表面光泽度好，具有良好的力学性能和尺寸稳定性，易加工成型，且材料的抗静电效果明显、均匀，电阻率可达到103-108Ω·m，不仅能起到快速的抗静电作用，而且还具有永久性。另一方面，在制备聚苯乙烯高分子复合材料过程中不会用到大量的溶剂，也没有强酸强碱这些危险品，没有后续要进行溶剂的回收、废水处理以及碳纳米管干燥的复杂工序，且添加了碳纳米管的材料没有析出现象，也不会掉粉，不会污染所要包装的产品和周围的环境，更重要的是在达到同样抗静电效果的情况下，碳纳米管的添加量更少，对材料性能影响不大，可以按客户要求做成各种性能的材料，同时生产工艺不复杂，易于量产和推广。
【具体实施方式】
下列实施例是对本发明的进一步解释和补充，对本发明不构成任何限制。
实施例1
将1千克单壁碳纳米管置于转速为1000转/分钟，振动频率为1000次/分钟的振动球磨机中研磨5分钟，研磨过程中加入0.5千克粉末状的具有高活性锚固基团的多官能团鳌合物和含胺锚固基团的聚合物的混合物，加入速度为150克/分钟，以降低碳纳米管之间的吸附能，从而降低碳纳米管之间的团聚，然后将研磨好的碳纳米管置于转速为200转/分钟的搅拌机中搅拌5分钟，在搅拌过程中喷入0.25千克雾状液态的分散剂高分子量烷基铵盐共聚物，喷入频率为50毫升/分钟，使分散剂包覆碳纳米管，进一步降低碳纳米管之间的团聚，得到分散剂均匀包覆的碳纳米管，待用。
将60千克聚苯乙烯、1千克马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的混合物及1千克马来酸酐接枝聚苯乙烯和马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的混合物置于转速为200转/分钟的高速混合机中混合5分钟，混合过程中喷入0.25千克液态的分散剂高分子量烷基铵盐共聚物，喷入频率为50毫升/分钟，使分散剂均匀地附在混合材料表面，得到混合物A。
将0.3千克双子星型烯烃共聚物和聚乙烯蜡的混合物、0.1千克抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物置于转速为200转/分钟的另一高速混合机中混合3分钟，混合过程中喷入0.1千克液态双亲抑水偶联剂和硅烷偶联剂的混合物，喷入频率为50毫升/分钟，得到混合物B。
将分散均匀的碳纳米管及混合物A置于转速为200转/分钟的高速混合机中混合3分钟，得到混合物C，再将混合物B和混合物C置于转速为200转/分钟的高速混合机中混合3分钟，然后在挤出温度为200～230℃下经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，螺杆转速为300转/分钟，得到抗静电的聚苯乙烯高分子复合材料。其中，螺杆挤出机依次设有送料段、熔融段、挤压段、剪切分散段、增压段、熔融排气段、挤压段、剪切分散段、增压段、熔融排气段、剪切分散段、挤压段及出料段，以提高碳纳米管与聚苯乙烯材料之间的分散性，使聚苯乙烯高分子复合材料性能稳定、电阻稳定均匀。并对得到的高分子复合材料进行力学及电学性能测试，测试结果如表1所示。
实施例2
将2千克双壁碳纳米管置于转速为1500转/分钟，振动频率为1200次/分钟的振动球磨机中研磨8分钟，研磨过程中加入1千克粉末状的具有高活性锚固基团的多官能团鳌合物和含胺锚固基团的聚合物的混合物，加入速度为200克/分钟，以降低碳纳米管之间的吸附能，从而降低碳纳米管之间的团聚，然后将研磨好的碳纳米管置于转速为250转/分钟的搅拌机中搅拌8分钟，在搅拌过程中喷入0.5千克雾状液态的分散剂高分子量烷基铵盐共聚物，喷入频率为100毫升/分钟，使分散剂包覆碳纳米管，进一步降低碳纳米管之间的团聚，得到分散剂均匀包覆的碳纳米管，待用。
将70千克聚苯乙烯、2千克马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和聚烯烃弹性体的混合物及2千克马来酸酐接枝聚苯乙烯和马来酸酐接枝氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的混合物置于转速为250转/分钟的高速混合机中混合6分钟，混合过程中喷入0.5千克液态的分散剂高分子量烷基铵盐共聚物，喷入频率为100毫升/分钟，使分散剂均匀地附在混合材料表面，得到混合物A。
将3千克硅灰石和滑石粉的混合物、1千克双子星型烯烃共聚物和N，N'-乙撑双油酸酰胺的混合物及0.3千克抗氧剂168和抗氧剂1010的混合物置于转速为250转/分钟的另一高速混合机中混合6分钟，混合过程中喷入0.5千克液态双亲抑水偶联剂和锆酸酯偶联剂的混合物，喷入频率为100毫升/分钟，得到混合物B。
将分散均匀的碳纳米管及混合物A置于转速为250转/分钟的高速混合机中混合4分钟，得到混合物C，再将混合物B和混合物C置于转速为250转/分钟的高速混合机中混合4分钟，然后在挤出温度为200～230℃下经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，螺杆转速为350转/分钟，得到抗静电的聚苯乙烯高分子复合材料。其中，螺杆挤出机依次设有送料段、熔融段、挤压段、剪切分散段、增压段、熔融排气段、挤压段、剪切分散段、增压段、熔融排气段、剪切分散段、挤压段及出料段，以提高碳纳米管与聚苯乙烯材料之间的分散性，使聚苯乙烯高分子复合材料性能稳定、电阻稳定均匀。并对得到的高分子复合材料进行力学及电学性能测试，测试结果如表1所示。
实施例3
将4千克单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管的混合物置于转速为1800转/分钟，振动频率为1500次/分钟的振动球磨机中研磨10分钟，研磨过程中加入3千克粉末状的具有高活性锚固基团的多官能团鳌合物、含胺锚固基团的聚合物和含酸锚固基团的聚合物的混合物，加入速度为400克/分钟，以降低碳纳米管之间的吸附能，从而降低碳纳米管之间的团聚，然后将研磨好的碳纳米管置于转速为300转/分钟的搅拌机中搅拌10分钟，在搅拌过程中喷入1千克雾状液态的分散剂高分子量烷基铵盐共聚物，喷入频率为150毫升/分钟，使分散剂包覆碳纳米管，进一步降低碳纳米管之间的团聚，得到分散剂均匀包覆的碳纳米管，待用。
将80千克聚苯乙烯、4千克马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、聚烯烃弹性体和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的混合物及3千克马来酸酐接枝聚苯乙烯、马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、马来酸酐接枝氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和马来酸酐接枝聚乙烯的混合物置于转速为300转/分钟的高速混合机中混合10分钟，混合过程中喷入1千克液态的分散剂高分子量烷基铵盐共聚物，喷入频率为150毫升/分钟，使分散剂均匀地附在混合物材料表面，得到混合物A。
将5千克硅灰石、硫酸钡和滑石粉的混合物、2千克双子星型烯烃共聚物、聚乙烯蜡、N，N'-乙撑双油酸酰胺和N，N'-乙撑双硬脂酸酰胺的混合物及0.5千克抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物置于转速为300转/分钟的另一高速混合机中混合10分钟，混合过程中喷入1千克液态双亲抑水偶联剂、硅烷偶联剂、钛酸酯类偶联剂和锆酸酯偶联剂的混合物，喷入频率为150毫升/分钟，得到混合物B。
将分散均匀的碳纳米管及混合物A置于转速为300转/分钟的高速混合机中混合6分钟，得到混合物C，再将混合物B和混合物C置于转速为300转/分钟的高速混合机中混合6分钟，然后在挤出温度为200～230℃下经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，螺杆转速为400转/分钟，得到抗静电的聚苯乙烯高分子复合材料。其中，螺杆挤出机依次设有送料段、熔融段、挤压段、剪切分散段、增压段、熔融排气段、挤压段、剪切分散段、增压段、熔融排气段、剪切分散段、挤压段及出料段，以提高碳纳米管与聚苯乙烯材料之间的分散性，使聚苯乙烯高分子复合材料性能稳定、电阻稳定均匀。并对得到的高分子复合材料进行力学及电学性能测试，测试结果如表1所示。
实施例4
将6千克单壁碳纳米管和双壁碳纳米管的混合物置于转速为2000转/分钟，振动频率为1700次/分钟的振动球磨机中研磨12分钟，研磨过程中加入4千克粉末状的具有高活性锚固基团的多官能团鳌合物和含胺锚固基团的聚合物的混合物，加入速度为400克/分钟，以降低碳纳米管之间的吸附能，从而降低碳纳米管之间的团聚，然后将研磨好的碳纳米管置于转速为300转/分钟的搅拌机中搅拌12分钟，在搅拌过程中喷入1.5千克雾状液态的分散剂高分子量烷基铵盐共聚物，喷入频率为200毫升/分钟，使分散剂包覆碳纳米管，进一步降低碳纳米管之间的团聚，得到分散剂均匀包覆的碳纳米管，待用。
将85千克聚苯乙烯、8千克马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的混合物及4千克马来酸酐接枝聚苯乙烯和马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的混合物置于转速为300转/分钟的高速混合机中混合10分钟，混合过程中喷入1千克液态的分散剂高分子量烷基铵盐共聚物，喷入频率为150毫升/分钟，使分散剂均匀地附在混合材料表面，，得到混合物A。
将10千克硅灰石和滑石粉的混合物、2.5千克双子星型烯烃共聚物、N，N'-乙撑双油酸酰胺和聚乙烯蜡的混合物及0.7千克抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物置于转速为300转/分钟的另一高速混合机中混合12分钟，混合过程中喷入1.5千克双亲抑水偶联剂、钛酸酯类偶联剂和铝酸酯类偶联的混合物，喷入频率为150毫升/分钟，得到混合物B。
将分散均匀的碳纳米管及混合物A置于转速为300转/分钟的高速混合机中混合7分钟，得到混合物C，再将混合物B和混合物C置于转速为300转/分钟的高速混合机中混合7分钟，然后在挤出温度为200～230℃下经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，螺杆转速为400转/分钟，得到抗静电的聚苯乙烯高分子复合材料。其中，螺杆挤出机依次设有送料段、熔融段、挤压段、剪切分散段、增压段、熔融排气段、挤压段、剪切分散段、增压段、熔融排气段、剪切分散段、挤压段及出料段，以提高碳纳米管与聚苯乙烯材料之间的分散性，使聚苯乙烯高分子复合材料性能稳定、电阻稳定均匀。并对得到的高分子复合材料进行力学及电学性能测试，测试结果如表1所示。
实施例5
将8千克单壁碳纳米管及多壁碳纳米管的混合物置于转速为2300转/分钟，振动频率为1800次/分钟的振动球磨机中研磨13分钟，研磨过程中加入5千克粉末状的具有高活性锚固基团的多官能团鳌合物和含胺锚固基团的聚合物的混合物，加入速度为500克/分钟，以降低碳纳米管之间的吸附能，从而降低碳纳米管之间的团聚，然后将研磨好的碳纳米管置于转速为350转/分钟的搅拌机中搅拌13分钟，在搅拌过程中喷入1.5千克雾状液态的分散剂高分子量烷基铵盐共聚物，喷入频率为180毫升/分钟，使分散剂包覆碳纳米管，进一步降低碳纳米管之间的团聚，得到分散剂均匀包覆的碳纳米管，待用。
将90千克聚苯乙烯、10千克马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚烯烃热塑性弹性体、热塑性橡胶和氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的混合物及5千克马来酸酐接枝聚苯乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯和马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的混合物置于转速为350转/分钟的高速混合机中混合12分钟，混合过程中喷入1.5千克液态的分散剂高分子量烷基铵盐共聚物，喷入频率为180毫升/分钟，使分散剂均匀地附在混合材料表面，得到混合物A。
将15千克硅灰石、滑石粉和碳酸钙的混合物、3千克双子星型烯烃共聚物、有机硅润滑剂、芥酸酰胺和聚乙烯蜡的混合物及0.8千克抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物置于转速为350转/分钟的另一高速混合机中混合12分钟，混合过程中喷入2千克双亲抑水偶联剂、铝酸酯类偶联剂和锆酸酯偶联剂的混合物，喷入频率为200毫升/分钟，得到混合物B。
将分散均匀的碳纳米管及混合物A置于转速为350转/分钟的高速混合机中混合8分钟，得到混合物C，再将混合物B和混合物C置于转速为350转/分钟的高速混合机中混合8分钟，然后在挤出温度为200～230℃下经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，螺杆转速为450转/分钟，得到抗静电的聚苯乙烯高分子复合材料。其中，螺杆挤出机依次设有送料段、熔融段、挤压段、剪切分散段、增压段、熔融排气段、挤压段、剪切分散段、增压段、熔融排气段、剪切分散段、挤压段及出料段，以提高碳纳米管与聚苯乙烯材料之间的分散性，使聚苯乙烯高分子复合材料性能稳定、电阻稳定均匀。并对得到的高分子复合材料进行力学及电学性能测试，测试结果如表1所示。
实施例6
将10千克双壁碳纳米管及多壁碳纳米管的混合物置于转速为2500转/分钟，振动频率为2000次/分钟的振动球磨机中研磨15分钟，研磨过程中加入6千克粉末状的具有高活性锚固基团的多官能团鳌合物和含酸锚固基团的聚合物的混合物，加入速度为500克/分钟，以降低碳纳米管之间的吸附能，从而降低碳纳米管之间的团聚，然后将研磨好的碳纳米管置于转速为400转/分钟的搅拌机中搅拌15分钟，在搅拌过程中喷入2千克雾状液态的分散剂高分子量烷基铵盐共聚物，喷入频率为200毫升/分钟，使分散剂包覆碳纳米管，进一步降低碳纳米管之间的团聚，得到分散剂均匀包覆的碳纳米管，待用。
将100千克聚苯乙烯、15千克马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚烯烃热塑性弹性体和氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的混合物及5千克马来酸酐接枝聚苯乙烯和马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的混合物置于转速为400转/分钟的高速混合机中混合15分钟，混合过程中喷入2千克液态的分散剂高分子量烷基铵盐共聚物，喷入频率为200毫升/分钟，使分散剂均匀地附在混合材料表面，得到混合物A。
将20千克硅灰石、滑石粉和高岭土的混合物、3千克双子星型烯烃共聚物、有机硅润滑剂、芥酸酰胺和油酸酰胺的混合物及1千克抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物置于转速为400转/分钟的另一高速混合机中混合15分钟，混合过程中喷入3千克液态双亲抑水偶联剂、硅烷偶联剂、钛酸酯类偶联剂和锆酸酯偶联剂的混合物，喷入频率为250毫升/分钟，得到混合物B。
将分散均匀的碳纳米管及混合物A置于转速为400转/分钟的高速混合机中混合10分钟，得到混合物C，再将混合物B和混合物C置于转速为400转/分钟的高速混合机中混合10分钟，然后在挤出温度为200～230℃下经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，螺杆转速为500转/分钟，得到抗静电的聚苯乙烯高分子复合材料。其中，螺杆挤出机依次设有送料段、熔融段、挤压段、剪切分散段、增压段、熔融排气段、挤压段、剪切分散段、增压段、熔融排气段、剪切分散段、挤压段及出料段，以提高碳纳米管与聚苯乙烯材料之间的分散性，使聚苯乙烯高分子复合材料性能稳定、电阻稳定均匀。并对得到的高分子复合材料进行力学及电学性能测试，测试结果如表1所示。
表1
籍此，本发明通过加入重量百分比为1～6％的碳纳米管为抗静电剂，并通过改善碳纳米管与聚苯乙烯材料之间的分散状态，使碳纳米管在聚苯乙烯材料中分散均匀，形成一个导电网络，使得到的聚苯乙烯高分子复合材料表面光泽度好，具有良好的力学性能和尺寸稳定性，易加工成型，且材料的抗静电效果明显、均匀，电阻率可达到103-108Ω·m，不仅能起到快速的抗静电作用，而且还具有永久性。另一方面，在制备聚苯乙烯高分子复合材料过程中不会用到大量的溶剂，也没有强酸强碱这些危险品，没有后续要进行溶剂的回收、废水处理以及碳纳米管干燥的复杂工序，且添加了碳纳米管的材料没有析出现象，也不会掉粉，不会污染所要包装的产品和周围的环境，更重要的是在达到同样抗静电效果的情况下，碳纳米管的添加量更少，对材料性能影响不大，可以按客户要求做成各种性能的材料，同时生产工艺不复杂，易于量产和推广。
尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但本发明的保护范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，对以上各成分所做的变形、替换等均将落入本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种抗静电的聚苯乙烯高分子复合材料，其特征在于，该高分子复合材料包含以重量份数计的如下组分：
2.如权利要求1所述的抗静电的聚苯乙烯高分子复合材料，其特征在于，该高分子材料包含以重量份数计的如下组分：
3.如权利要求1所述的抗静电的聚苯乙烯高分子复合材料，其特征在于，所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的一种或多种的混合物，所述碳纳米管的直径为5～15纳米，长度为5～15微米，纯度大于95％。
4.如权利要求1所述的抗静电的聚苯乙烯高分子复合材料，其特征在于，所述增韧剂为马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，以及氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、聚烯烃弹性体、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚烯烃热塑性弹性体、热塑性橡胶中的一种或多种的混合物。
5.如权利要求1所述的抗静电的聚苯乙烯高分子复合材料，其特征在于，所述偶联剂为双亲抑水偶联剂，以及硅烷偶联剂、钛酸酯类偶联剂、铝酸酯类偶联剂或锆酸酯偶联剂中的一种或多种的混合物。
6.如权利要求1所述的抗静电的聚苯乙烯高分子复合材料，其特征在于，所述润滑剂为双子星型烯烃共聚物，以及聚乙烯蜡、N，N'-乙撑双油酸酰胺、N，N'-乙撑双硬脂酸酰胺、有机硅润滑剂、芥酸酰胺和油酸酰胺中的一种或多种的混合物。
7.如权利要求1所述的抗静电的聚苯乙烯高分子复合材料，其特征在于，所述分散剂包括粉体分散剂和液体分散剂，所述粉体分散剂为具有高活性锚固基团的多官能团鳌合物，以及含胺锚固基团的聚合物、含酸锚固基团的聚合物中的一种或多种的混合物，所述液体分散剂为高分子量烷基铵盐共聚物。
8.如权利要求1所述的抗静电的聚苯乙烯高分子复合材料，其特征在于，所述填充剂为硅灰石，以及滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、高岭土中的一种或多种的混合物。
9.如权利要求1所述的抗静电的聚苯乙烯高分子复合材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝聚苯乙烯，以及马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、马来酸酐接枝氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯中的一种或多种的混合物。
10.一种制备权利要求1所述的抗静电的聚苯乙烯高分子复合材料的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
a、将碳纳米管置于转速为1000～2500转/分钟、振动频率为1000～2000次/分钟的振动球磨机中研磨5～15分钟，研磨过程中加入粉体分散剂，加入速度为150～500克/分钟，再将研磨好的碳纳米管置于转速为200～400转/分钟的搅拌装置中搅拌5～15分钟，搅拌过程中喷入雾状液体分散剂，喷入速度为50～200毫升/分钟，得到分散均匀的碳纳米管；
b、将按上述重量份数的聚苯乙烯、相容剂及增韧剂置于转速为200～400转/分钟的高速混合机中混合5～15分钟，混合过程中喷入液体分散剂，喷入速度为50～200毫升/分钟，得到混合物A；
c、将按上述重量份数的填充剂、润滑剂及抗氧剂置于转速为200～400转/分钟的另一高速混合机中混合3～15分钟，混合过程中喷入偶联剂，喷入速度为50～250毫升/分钟，得到混合物B；
d、将分散均匀的碳纳米管及混合物A置于转速为200～400转/分钟的高速混合机中混合3～10分钟，得到混合物C；
e、将混合物B及混合物C置于转速为200～400转/分钟的高速混合机中混合3～10分钟，得到最终分散好的混合物，再在挤出温度为200～230℃下经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，所述螺杆转速为300～500转/分钟，得到抗静电的聚苯乙烯高分子复合材料，所述螺杆挤出机依次设有送料段、熔融段、挤压段、剪切分散段、增压段、熔融排气段、挤压段、剪切分散段、增压段、熔融排气段、剪切分散段、挤压段及出料段。
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