CN107955359B - 一种高强度永久抗静电pc/asa合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高分子材料领域，具体是一种高强度永久抗静电PC/ASA合金，由以下成分按如下重量份组成：PC树脂40～80份，ASA树脂20～40份，永久抗静电剂5～20份，聚乙烯醇纤维5～20份，相容剂2～5份，抗氧剂0.1～1份，润滑剂0.1～1份。本发明通过聚醚酯类抗静电剂及高强高模聚乙烯醇纤维的复配使用，达到了永久抗静电的性能，放置一年后，还保持了良好的抗静电性能。另外，由于聚醚酯类抗静电剂的添加会显著地降低材料的弯曲强度，但是由于高强高模PVA纤维的使用，弯曲强度得到提升，满足了汽车零部件对刚性的要求。

Description

一种高强度永久抗静电PC/ASA合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体地说，是一种高强度永久抗静电PC/ASA合金及其制备方法。
背景技术
PC/ASA像大多数塑料一样，具有较高的电阻率，其表面极易产生静电而沉积灰尘，很难进行清理，严重时会造成重大灾难，使得汽车或家电的品质收到很大的影响。
中国专利文献CN104830043A使用聚醚类永久抗静电剂及短期抗静电剂月桂酸二乙醇酰胺的辅配使用，虽然可以达到良好的抗静电效果，但是弯曲强度下降明显，达不到大众的技术要求。
中国专利文献CN105860490A使用ATO纳米导电粉制备永久抗静电PC/ASA材料，但是添加纳米导电粉，会降低材料的冲击韧性，最终达不到主机厂的要求。另外，该专利中未说明永久抗静电性能。
但是关于一种高强度永久抗静电PC/ASA合金及其制备方法目前还未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度永久抗静电PC/ASA合金及其制备方法，以提高PC/ASA合金的永久抗静电性能和刚性，使塑料件具有良好的永久抗静电性能，大大提升其品质。
为了实现上述目的，本发明采用的技术手段主要是使用高强高模聚乙烯醇(PVA)纤维和聚醚酯类抗静电剂的协效使用，来达到永久抗静电的作用，并且PC/ASA合金材料的强度也有很大的提高。从式I的聚乙烯醇结构式可以看到，其结构上含有大量羟基结构。因为羟基具有很强的吸水性，并且由于其纤维状的形态，更容易在PC/ASA体系中形成吸水层导电层；聚醚酯类导电树脂的玻璃化转变温度(Tg)低，它的链段比高分子固体电解质容易运动，故能将电荷源不断地释放出来。但是，正是由于聚醚酯很低的Tg，随着聚醚酯的添加，PC/ASA合金的强度、模量和耐热性能会急剧降低。但是通过高强高模聚乙烯醇的添加，弥补了强度和耐热性能的下降。
Figure BDA0001518136670000021
本发明的第一方面，提供一种高强度永久抗静电PC/ASA合金，由以下成分按如下重量份组成：
Figure BDA0001518136670000022
其中，
所述的PC树脂为重均分子量为17000～30000g/mol的双酚A型聚碳酸酯，其玻璃化温度为145～150℃。具体可选用帝人化成产L-1225Y、陶氏PC-201-10，湖南石化PC-1100、PC-1220，科思创PC 2600、PC 2400，优选用科思创的PC-2600。
所述的ASA树脂为重均分子量为80000～150000g/mol的丙烯酯类橡胶与丙烯腈、苯乙烯的接枝共聚物，包括占总重的重量百分比含量为5～30％丙烯类橡胶、10～30％的丙烯腈、40～70％的苯乙烯。具体可选用奇美的PW-957，韩国锦湖石油化学株式会社的XC-500A，Basf的778T；优选奇美PW-957。
所述的永久抗静电剂为(3-月桂酰胺丙基)三甲基硫酸甲酯胺、月桂酸二乙醇酰胺、N,N-二(2-羟乙基)-十四酰胺、聚醚酯酰胺中的一种或两种以上的混合物。优选永久抗静电剂阿科玛MH-2030。
所述的聚乙烯醇(PVA)纤维为分子量为100,000～1,000,000g/mol的高强高模聚乙烯醇纤维，熔点为260～270℃。优选常州市天怡工程纤维有限公司的聚乙烯醇纤维，熔点为267℃。
所述的相容剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)，ABS高胶粉，聚氨酯弹性体，乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(EMA)，乙烯-甲基丙烯酸丁酯共聚物(EBA)，聚烯烃弹性体，核壳结构的硅橡胶或甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)。所述的相容剂的粒径为50～700nm，胶含量为40wt％～90wt％，具体可选用用产于LG的EM500、钟渊的M521、罗门哈斯的EXL-2620、EXL-2330；其中EM500、M521、EXL-2620均为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)；优选罗门哈斯的EXL-2620。
所述抗氧剂为亚磷酸酯抗氧剂168、亚磷酸酯抗氧剂S-9228、受阻酚抗氧剂1010、受阻酚抗氧剂245、受阻酚抗氧剂1098、受阻酚抗氧剂1076中的一种或两种。具体可选择CIBA公司生产的抗氧剂245、抗氧剂1076和168，或Dover公司的S-9228；优选1098和S-9228复配使用。
所述的润滑剂为硅酮粉、季戊四醇酯(PETS)、乙撑双硬酯酰胺或聚乙烯蜡中的一种或两种以上的混合物。优选季戊四醇酯(PETS)。
在本发明的一个优选实施方式中，所述的高强度永久抗静电PC/ASA合金，由以下成分按如下重量份组成：
Figure BDA0001518136670000031
在上述优选实施方式中，选用的PC树脂为科思创的PC-2600；
选用的ASA树脂为奇美PW-957；
选用的永久抗静电剂为阿科玛MH-2030；
选用的聚乙烯醇(PVA)纤维为常州市天怡工程纤维有限公司的聚乙烯醇纤维，熔点为267℃；
选用的相容剂为罗门哈斯的EXL-2620；
选用的抗氧剂为受阻酚抗氧剂1098和亚磷酸酯抗氧剂S-9228的复配；
选用的润滑剂为季戊四醇酯(PETS)。
本发明的第二方面，提供一种上述的高强度永久抗静电PC/ASA合金的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；
S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为15-35rpm，料筒温度为220-250℃；(由于本发明使用的高强高模PVA纤维的熔点是267℃，为了PVA在共混中仍然保持良好的纤维状态，所以挤出实际监控温度小于250℃为最佳，否则达不到理想的抗静电和刚性效果。)
S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。
本发明优点在于：
本发明主要是通过聚醚酯类抗静电剂及高强高模聚乙烯醇(PVA)纤维的复配使用，达到了永久抗静电的性能，放置一年后，还保持了良好的抗静电性能。另外，由于聚醚酯类抗静电剂的添加会显著地降低材料的弯曲强度，但是由于高强高模PVA纤维的使用，弯曲强度得到提升，满足了汽车零部件对刚性的要求。
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。
在以下各个实施例和对比例中，各原料采用下述成分：
PC树脂：科思创的PC-2600；
ASA树脂：奇美PW-957；
永久抗静电剂：阿科玛MH-2030；
短效烷基磺酸抗静电剂：ATMER190；
聚乙烯醇(PVA)纤维：常州市天怡工程纤维有限公司的聚乙烯醇纤维，熔点为267℃；
相容剂：罗门哈斯的EXL-2620；
抗氧剂：CIBA公司的受阻酚抗氧剂1098，Dover公司的亚磷酸酯抗氧剂S-9228；
润滑剂：德国科宁润滑剂P861(PETS)。
实施例1-11和对比例1-5：
表1对比例1-3和实施例1-5的组分和配比
Figure BDA0001518136670000051
表2实施例6～11的组分和配比
Figure BDA0001518136670000052
制备方法：
S1、按照表1和表2的重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；
S2、将步骤S1得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ABS复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为15-35rpm，料筒温度为220-250℃；
S3、将步骤S2制得的PC/ABS复合材料经过注射成型制得成品。
实施例12：实施效果的评价
将上述实施例1-11和对比例1-3获得的样品进行相关性能的测试：抗静电性能按照PV3977，弯曲强度按照DIN EN ISO 178，缺口冲击强度按照DIN EN ISO 179-1，维卡软化温度按照DIN EN ISO 306。
测试结果如下表3和表4所示：
表3对比例1～3和实施例1～5的测试结果
Figure BDA0001518136670000061
表4实施例6～11的测试结果
Figure BDA0001518136670000062
从对比例2、实施例1和实施例2可以看到，随着短效烷基磺酸抗静电剂ATMER190的加入，虽然在一个月内可以满足大众的抗静电性能要求；但是随着时间的增加，抗静电性逐渐变差，半年后就满足不了大众的要求。另外，ATMER 190与PC/ASA的相容性较差并且其是种小分子材料，所以随着ATMER添加的增加，缺口冲击强度和弯曲强度逐渐降低，满足不了大众对材料的要求。从对比例2、对比例3和实施例2～4可以看到，MH-2030具有很好的永久抗静电性能。随着添加量的增加，长期抗静电性能也随之提高；当其添加量达到14％时，一年后还能满足大众的抗静电性能。但是，弯曲强度和维卡软化温度却随着MH-2030的增加而逐渐降低，最终满足不了大众的技术要求。从实施例8～11可以看到，随着高强高模PVA纤维的添加，永久抗静电性能得到显著的提升。这是由于PVA在PC/ASA体系中形成纤维状的连接层，将电荷不断地释放出来。含量达到8％时，已经形成稳定的导电通道，所以再增加PVA的含量，对抗静电性的影响不大。但是，PVA添加含量过高，会降低材料的冲击强度。另外，由于PVA纤维具有高强高模的特性，在PC/ASA体系中起到刚性补强的作用，提高体系的弯曲强度。从实施例2-11可以看到，MH-2030与PVA具有很好的协效作用。在实施例6中，当MH-2030含量为8％，PVA含量为5％时，达到最佳，一年后仍然保持良好的抗静电性能并且具有很好的刚性、冲击强度和耐热性能，能够满足大众对永久抗静电PC/ASA的所有材料要求。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可做出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种高强度永久抗静电PC/ASA合金，其特征在于，由以下成分按如下重量份组成：
PC树脂： 69份，
ASA树脂： 14.1份，
永久抗静电剂： 8份，
聚乙烯醇纤维： 5份，
相容剂： 3份，
抗氧剂： 0.6份，
润滑剂： 0.3份；
所述的聚乙烯醇纤维为常州市天怡工程纤维有限公司的聚乙烯醇纤维，熔点为267℃；所述的永久抗静电剂为阿科玛MH-2030；所述的相容剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯，ABS高胶粉，聚氨酯弹性体，乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物，乙烯-甲基丙烯酸丁酯共聚物，聚烯烃弹性体，核壳结构的硅橡胶或甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯；所述的合金采用双螺杆挤出机进行加工，其中双螺杆挤出机的料筒温度为220-250℃。
2.根据权利要求1所述的高强度永久抗静电PC/ASA合金，其特征在于，所述的PC树脂为重均分子量为17000～30000g/mol的双酚A型聚碳酸酯，其玻璃化温度为145～150℃。
3.根据权利要求1所述的高强度永久抗静电PC/ASA合金，其特征在于，所述的ASA树脂为重均分子量为80000～150000g/mol的丙烯酸酯类橡胶与丙烯腈、苯乙烯的接枝共聚物，包括占总重的重量百分比含量为 5～30%丙烯酸酯类橡胶、10～30%的丙烯腈、40～70%的苯乙烯。
4.根据权利要求1所述的高强度永久抗静电PC/ASA合金，其特征在于，所述抗氧剂为亚磷酸酯抗氧剂168、亚磷酸酯抗氧剂S-9228、受阻酚抗氧剂1010、受阻酚抗氧剂245、受阻酚抗氧剂1098、受阻酚抗氧剂1076 中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的高强度永久抗静电PC/ASA合金，其特征在于，所述的润滑剂为硅酮粉、季戊四醇酯、乙撑双硬酯酰胺或聚乙烯蜡中的一种或两种以上的混合物。
6.一种如权利要求1-5任一所述的高强度永久抗静电PC/ASA合金的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照重量份配比配制原料，投入预混器中使原料混合均匀，并加热至60℃后保温15分钟，得到预混料；
S2、将步骤S1 得到的预混料加入双螺杆挤出机中，挤出并切粒得到PC/ASA 复合材料，其中双螺杆挤出机的料筒转速为15-35rpm，料筒温度为220-250℃；
S3、将步骤S2 制得的PC/ASA复合材料经过注射成型制得成品。
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Denomination of invention: A kind of high-strength permanent antistatic PC/ASA alloy and preparation method thereof

Effective date of registration: 20220830

Granted publication date: 20200717

Pledgee: Industrial Bank Co.,Ltd. Shanghai Songjiang sub branch

Pledgor: SHANGHAI CHANGWEI JINCI ENGINEERING PLASTIC Co.,Ltd.

Registration number: Y2022310000216