CN107686643A - 一种聚碳酸酯多元合金防静电复合工程材料以及制备方法 - Google Patents

一种聚碳酸酯多元合金防静电复合工程材料以及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高分子材料高性能多功能化改性领域，具体涉及聚碳酸酯多元合金防静电复合工程材料以及制备方法，按质量份法计，由下述组分组成：PC（聚碳酸酯）50～80份，ABS（丙烯腈‑苯乙烯‑丁二烯共聚物）20～50份，PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）3～12份，导电材料5～15份，分散剂3～10份，偶联剂0.1～1.0份，增韧相容剂3～10份，增强剂5～15份，得到本发明的聚碳酸酯多元合金防静电复合工程材料。本发明的材料力学性能高、耐热性好、工艺性优良、加工方便、具有高导电性，制品翘曲变形低小、尺寸稳定、且无应力开裂现象，是一种综合性优异的多功能新材料。

Description

一种聚碳酸酯多元合金防静电复合工程材料以及制备方法
技术领域
本发明涉及高分子多功能复合材料领域，具体涉及一种聚碳酸酯多元合金防静电复合工程材料以及制备方法。
技术背景
由于在现代生活和生产中大量使用易产生和积聚静电的高分子绝缘材料，产生2KV至60KV的静电电压是非常常见的。由于大量的静电积聚，因静电放电产生的火花或静电电场力的作用，容易引起易燃物体和易爆气体发生燃烧和爆炸，给人们在生活和生产中造成严重灾害。所有的运动物体，如飞机、火箭、汽车的机体与空气、水气、灰尘等微粒摩擦时都会使其带上静电，如果不采取措施，将会严重干扰飞机无线电设备的正常工作、操控系统损坏失灵，使飞机变成聋子和瞎子甚至发生机毁人亡的严重事故；在制药厂里，由于静电吸引尘埃，会使药品达不到标准的纯度；在医院的手术台上，人或器械发生静电放电的电火花会引起麻醉剂的爆炸，或因误动作引起对医生和病人伤害；在印刷厂里，纸张间由于摩擦带电，使纸张粘在一起，难于分开，给印刷带来麻烦；在印染厂里，棉纱、毛线、人造纤维上的静电吸引空气中的尘埃，使印染质量下降。在电子信息产业中，随着大规模、超大规模的集成电路（也称为静电敏感器件）的尺寸越来越小，功能越来越多，现在超过30V的静电电压，都会使这些静电敏感器件受到损伤甚至损坏， 如硬盘磁头工作中在3V以下的静电产生便会受到影响。随着我国智能城市和现代化体系建设，IT产业的迅速发展和技术水平的不断提高，高分子材料、微电子器件等已广泛应用于各领域及其产品，由此带来的静电问题不仅给企业造成了重大的经济损失，也给国家、人民的生命财产造成严重损失。研究开发耐温100℃以上，具有防静电和导静电功能的新型工程塑料材料，并由这种材料制成的产品具有耗散静电或通过接地直接将静电荷泄露到大地，对提高安全生产，提高产品质量， 提高工程塑料在石油化工、煤矿、军工、航天航空、IT(信息电子)产业发展中有更多的新材料选择，对实施现代化建设具有重大意义。
PC（聚碳酸酯） 树脂是无定形热塑性通用工程塑料，应用最广泛。具有突出的冲击韧性、使用温度范围宽、耐候性良好、模量高、蠕变小、尺寸稳定性好。但是熔体粘度高、缺口敏感、流动性差、容易发生应力开裂、成型大尺寸和薄壁制件困难。ABS树脂是热塑性无定形聚合物，是最常用的普通塑料，价格低廉、性能优良、尺寸稳定、光泽好、易成型，但是耐热性低。在PC中加入ABS可以降低熔体粘度、改善加工性能，减少制品内应力，提高抗冲击强度。PC与ABS共混改性，因二者部分相容，为了控制合金体系不均化程度，降低分散相粒径大小，改善相容性，必须加入相容剂。鉴于这两种皆为无定形树脂，为了进一步提高性能，增加功能，须加入填料和导电材料等组份，但这种合金是无定形，加入量少时对导电性能改变不明显、不容易分散。加入量大时机械强度大幅度下降，其他性能也难以提高，难以制成较好导电材料。
发明内容
本发明针对上述问题，提供聚碳酸酯多元合金防静电复合工程材料以及制备方法。
本发明所采取的技术方案如下：聚碳酸酯多元合金防静电复合工程材料，按质量份数法计，由下述组分组成：
PC 50～80 份；
ABS 20～50份；
PBT 3～12 份；
导电材料 5～15 份；
分散剂 3～10 份；
偶联剂 0.1～1.0 份；
增强剂 5～15份
增韧相容剂 3～10份。
还包括增强剂，所述增强剂的质量份为5～15份，所述增强剂包括活化硅短纤或滑石粉、云母。
所述增强剂采用长径比为5-18的超细硅纤维。
所述增韧相容剂为丙烯酸酯接枝苯乙烯类弹性体。
所述导电材料为高导电炭黑或导电碳纤。
所述偶联剂为二异硬脂基钛酸乙二酯。
还包括1～3质量份的润滑剂，0.1～1.0质量份的抗氧剂1010，0.1～1.0质量份的热稳定剂硬脂酸钙。
一种聚碳酸酯多元合金防静电复合工程材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步：按质量份计，将50～80份PC、20～50份 ABS、3～12 份PBT、3～10 份分散剂、3～10份增韧相容剂、5～15份增强剂加入高混机中，将0.1～1.0份偶联剂 ，以喷雾方式加入所述高混机中，搅拌均匀后加入双螺杆挤出机料斗；
第二步：材料的导电性能，将5～15 份导电材料从双螺杆挤出机的侧喂料口加入到料筒，通过侧喂料机用无级调速控制加入量，与其他材料混合；
第三步：混合物在所述双螺杆挤出机料筒中经加热塑化混合形成共混物，再经真空排气后进行挤出，然后经冷却切粒即得到聚碳酸酯多元合金防静电复合工程材料。
在所述第一步中，加入高混机的物料还包括：1～3质量份的分散润滑剂、0.1～1.0质量份的抗氧剂、0.1～1.0质量份的热稳定剂。
在第一步中，各组分在所述高混机中采用150～200rpm的搅拌速度在70℃～90℃温度下搅拌5～15分钟后，加入挤出机料斗；
挤出机料斗中用20～50rpm速度搅拌机搅拌，防止材料搭桥；
在第二步中，所述导电材料通过侧喂机上的螺杆以无级变速方式从所述挤出机的料筒的侧喂口加入料筒，调节合金防静电复合工程材料导电电阻。
本发明的有益效果如下：PBT是结晶性树脂，加入少量的PBT，对PC粘度显著降低，流动性大幅度提高，工艺性能优良而且具有较好的尺寸稳定性、耐高温性能良好和加工流动性好，用少量的导电炭黑，容易在PBT晶格间形成导电网络，并在PC和ABS合金混炼过程中，得到充分分散，使得材料得到良好的导电性能。加入硅灰石等填料，不仅能提高增强导电性能，还可以进一步提高耐热性和尺寸稳定性，降低翘曲变形；添加高效增韧相容剂能使PC、ABS、PBT三种材料相容更好，并起到良好的增韧作用。
本发明聚碳酸酯多元合金防静电复合工程材料力学性能高、耐热性好、工艺性优良、加工方便、具有高导电性，制品翘曲变形低小、尺寸稳定、且无应力开裂现象，是一种综合性优异的多功能新材料。在含有较低含量导电材料如炭黑的同时具有高导电性，可以明显增强复合材料的品质和加工性能，而且，通过调整PC、ABS和PBT的含量，可以在不改变其它性能的条件下调整耐温性、力学性能，可以适用于不同的应用要求。
具体实施方式
实施例1
物料的分量如表1所示，制备方法具体步骤如下：
第一步：将ABS、PC、PBT、增韧相容剂、增强剂、分散剂、润滑剂、抗氧剂加入高混机中，将偶联剂稀释后，以喷雾方式加入所述高混机中，搅拌均匀后加入挤出机料斗；
第二步：所述挤出机料斗中的物料在挤出机螺杆的推动下进入挤出机料筒，所述导电材料从挤出机料筒的侧喂入口加入，与其他组分混合，所述导电材料为高导电炭黑，通过密封管道加入导电材料料斗，通过侧喂料机的螺杆以无级变速方式从挤出机侧喂料口加入到料筒；
第三步：混合物在料筒中经塑化混合形成共混物，再经抽真空排气后进行挤出，然后经冷却切粒即得到所述聚碳酸酯多元合金防静电复合工程材料。
在第一步中，各组分在所述高混机中采用150～200rpm的搅拌速度在70℃～90℃温度下搅拌5～15分钟后，加入挤出机料斗；
挤出机料斗中用20～50rpm速度搅拌机搅拌，防止材料搭桥；
在第二步中，所述导电材料通过侧喂机上的螺杆以无级变速方式从所述挤出机料筒的侧喂口加入料筒，调节合金材料导电电阻。
实施例2-5
物料的分量如表1所示，制备方法具体步骤如实施例1。
对比例1
物料的分量如表1所示，制备方法具体步骤如实施例1，其中分量为0则为不添加此原料。
表2为各实施例和对比例的各项性能测试结果，分析可以得出结果如下：
1、实施例的各项性能明显优于对比例，在添加或增加PBT时，降低导电材料的分量的同时，导电性能增强。
2、增加PC含量可以提高热变形温度，降低PC含量可以降低热变形温度，而且其它测试项目的数据均变化不大，可以用于不同环境。
3、增加增强剂硅纤的含量可以提高热变形温度、提高抗弯曲强度，减小伸张率。
4、本发明可以减少炭黑的用量，使外观表现更好，也可以选用导电碳纤，外观上会表现更好。
5、增加增韧相容剂克服分层现象，提高材料韧性和抗冲击强度。
表1
表2
以上所述仅为本发明的几种具体实施例，并非用来限制本发明的保护范围；本发明的保护范围由权利要求书中的权利要求限定，并且凡是依发明所作的等效变化与修改，都在本发明专利的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种聚碳酸酯多元合金防静电复合工程材料，其特征在于，按质量份数法计，由下述组分组成：
PC 50～80 份；
ABS 20～50份；
PBT 3～12 份；
导电材料 5～15 份；
分散剂 3～10 份；
偶联剂 0.1～1.0 份；
增强剂 5～15份
增韧相容剂 3～10份。
2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯多元合金防静电复合工程材料，其特征在于：所述增强剂包括硅短纤或滑石粉、云母。
3.根据权利要求2所述的聚碳酸酯多元合金防静电复合工程材料，其特征在于：所述增强剂采用长径比为5-18的活化超细硅纤维。
4.根据权利要求1所述的聚碳酸酯多元合金防静电复合工程材料，其特征在于：所述增韧相容剂为丙烯酸酯接枝苯乙烯类弹性体。
5.根据权利要求1所述的聚碳酸酯多元合金防静电复合工程材料，其特征在于：所述导电材料为高导电炭黑或导电碳纤。
6.根据权利要求1所述的聚碳酸酯多元合金防静电复合工程材料，其特征在于：所述偶联剂为二异硬脂基钛酸乙二酯。
7.根据权利要求1所述的聚碳酸酯多元合金防静电复合工程材料，其特征在于：还包括1～3质量份的润滑剂，0.1～1.0质量份的抗氧剂1010，0.1～1.0质量份的热稳定剂硬脂酸钙。
8.一种权利要求1-7任一项所述的聚碳酸酯多元合金防静电复合工程材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：按质量份计，将50～80份PC、20～50份 ABS、3～12 份PBT、3～10 份分散剂、3～10份增韧相容剂、5～15份增强剂加入高混机中，将0.1～1.0份偶联剂 ，以喷雾方式加入所述高混机中，搅拌均匀后加入双螺杆挤出机料斗；
第二步：将5～15 份导电材料，通过侧喂料机用无级调速控制导电材料加入量，从双螺杆挤出机的侧喂料口加入到料筒，与其他材料混合；
第三步：混合物在所述双螺杆挤出机料筒中经加热塑化混合形成共混物，再经真空排气后进行挤出，然后经冷却切粒即得到聚碳酸酯多元合金防静电复合工程材料。
9.根据权利要求8所述聚碳酸酯多元合金防静电复合工程材料的制备方法，其特征在于；在所述第一步中，加入高混机的物料还包括：1～3质量份的分散润滑剂、0.1～1.0质量份的抗氧剂、0.1～1.0质量份的热稳定剂。
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