CN107964180A - 一种低密度、抗静电、耐磨增强as材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种低密度、抗静电、耐磨增强AS材料，该材料由包括如下重量份数的原料制成：AS树脂66.5‑88.7份，碳纤维7‑15份，相容剂1‑5份，偶联剂0.5‑1.5份，氟化物2‑10份，加工助剂0.8‑2.0份。本发明所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料，利用碳纤维密度比玻璃纤维低，且增强效率高添加量少的特点，降低增强AS材料的比重。并通过加入丙烯酸酯类聚合物或共聚物和硅烷偶联剂改善AS相和碳纤维相的相容性，提高其界面强度，从而提高材料的力学性能。

Description

一种低密度、抗静电、耐磨增强AS材料及其制备方法
技术领域
本发明属于改性塑料领域，尤其是涉及一种改性塑料。
背景技术
与聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)等其他塑料相比，玻璃纤维增强的丙烯腈-苯乙烯(AS)材料具有尺寸稳定性高，加工性能好，强度和模量高的优点。在家电和OA办公设备行业具有较强的应用竞争力，目前国内众多家电厂家广泛用玻璃纤维增强的AS材料做空调中各类扇叶制件，例如：贯流、轴流等。一般来讲，材料的特性会直接影响产品的品质。常规的纤维增强材料普遍存在密度高问题，扇叶较重，在扇叶转动时需要更高的动力才行。偏重的扇叶在转动时不仅会导致产品震动更大，而且浪费能源；普通玻璃纤维增强的AS材料表面电阻较大，属于绝缘材料，在转动时容易产生静电，扇叶表面容易吸附灰尘。某些通过改性手段得到抗静电玻璃纤维增强的AS材料能够在一定程度上改善静电吸尘，但是抗静电效果持续时间有限；某些通过改性手段得到的导电玻璃纤维增强的AS抗静电效果持续时间长，但是韧性差，产品易碎；另外，常规玻璃纤维增强的AS材料耐磨程度一般，风扇容易在长期转动过程中由于制件磨损导致转动会有偏向，从而产生偏差、异响等问题。目前没有一款AS材料可以同时兼顾低密度、抗静电、耐磨这三方面性能。
中国专利CN 102320117，CN 102827432分别公开了玻璃纤维增强AS材料，这种材料密度较大，用于生产的制件偏重，不符合一些产品轻量化的要求。中国专利CN 105462139公开了一种抗静电增强AS材料，这种材料的中抗静电剂只起到了抗静电效果，且对材料强度有负面影响，起不到碳纤维既能抗静电又能增强、同时降低材料比重的效果。目前没有检测到有耐磨AS的中国专利。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种低密度、抗静电、耐磨增强AS材料，实现了材料优良的耐磨特性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种低密度、抗静电、耐磨增强AS材料，该材料由包括如下重量份数的原料制成：
优选的，材料由包括如下重量份数的原料制成：
进一步，所述的AS树脂为高流动性的AS；所述的AS树脂的熔体流动速率为20-35g/10min(220℃，10kg)。
进一步，所述的AS树脂为高丙烯腈含量的AS树脂。
进一步，所述的碳纤维材料为短切碳纤维所述的碳纤维材料的拉伸模量为200-300Gpa。且此款碳纤维上浆时用离子液体处理过，导电效果更佳。
进一步，所述的相容剂为丙烯酸酯类聚合物或丙烯酸酯共聚物；所述的氟化物为乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)；所述的偶联剂为硅烷偶联剂。
进一步，所述的加工助剂为抗氧剂、耐磨剂或润滑剂中的至少一种。
所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料的制备方法，包括如下步骤：将AS树脂、相容剂、偶联剂、氟化物、加工助剂均匀混合，然后从挤出机的主喂料口喂入，将碳纤维通过侧喂称，侧喂入挤出机螺筒内，上述各原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料。
进一步，所述的挤出机为双螺杆挤出机。
进一步，所述的熔融步骤的熔融温度为190-260℃。
所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料用途，所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料在制备家电和OA办公设备中的应用。
相对于现有技术，本发明所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料具有以下优势：
(1)本发明所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料，利用碳纤维密度比玻璃纤维低，且增强效率高添加量少的特点，降低增强AS材料的比重。并通过加入丙烯酸酯类聚合物或共聚物和硅烷偶联剂改善AS相和碳纤维相的相容性，提高其界面强度，从而提高材料的力学性能。
(2)本发明所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料通过加入本身具有抗静电效果的碳纤维材料降低材料的表面电阻，实现抗静电效果。通过加入一定含量的碳纤维，碳纤维在材料中形成导电网络，电子可以实现传导，可以实现抗静电的效果，此种碳纤维表面包裹了一定的离子液体，离子液体本身也有传导电子的作用，也可以共同提升材料的抗静电功能。而且，碳纤维材料是一种具有永久类的导电填充物，可以让此增强AS材料实现长久的抗静电效果。
(3)本发明所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料通过加入乙烯-三氟氯乙烯共聚物，实现了材料优良的耐磨特性。乙烯-三氟氯乙烯共聚物结构中含有-CH2基团，由于CH2与CF2的相互作用而结晶，树脂的模量大，不易蠕变，比常规用的聚四氟乙烯耐磨性更好；同时，添加碳纤维使材料的表面硬度增加，抑制刮痕裂纹的产生，避免材料表面被破坏。添加耐磨助剂，降低摩擦系数也可以提升材料的耐磨特性。
(4)本发明所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料通过加入适当加工助剂及筛选合适AS材料，改善其材料的流变特性，使其实现易加工的特点。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例来详细说明本发明。
一种低密度、抗静电、耐磨增强AS材料，该材料由包括如下重量份数的原料制成：
所述的AS树脂为高流动性的AS；所述的AS树脂的熔体流动速率为20-35g/10min(220℃，10kg)。所述的AS树脂为高丙烯腈含量的AS树脂。
所述的碳纤维材料为短切碳纤维所述的碳纤维材料的拉伸模量为200-300Gpa。所述的相容剂为丙烯酸酯类聚合物或丙烯酸酯共聚物；所述的氟化物为乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)；所述的偶联剂为硅烷偶联剂。所述的加工助剂为抗氧剂、耐磨剂或润滑剂中的至少一种。
所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料的制备方法，包括如下步骤：将AS树脂、相容剂、偶联剂、氟化物、加工助剂均匀混合，然后从挤出机的主喂料口喂入，将碳纤维通过侧喂称，侧喂入挤出机螺筒内，上述各原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料。
所述的挤出机为双螺杆挤出机。所述的熔融步骤的熔融温度为190-260℃。
实施例1
所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料中：所述的抗氧剂为抗氧剂1010，所述的润滑剂为乙撑双硬脂酰胺(EBS)，所述的耐磨剂为二硫化钼。配方请见表1。
所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料的制备方法，包括如下步骤：将AS树脂、相容剂、偶联剂、氟化物、加工助剂均匀混合，然后从挤出机的主喂料口喂入，将碳纤维通过侧喂称，侧喂入挤出机螺筒内，上述各原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料。
所述的挤出机为双螺杆挤出机。挤出机熔融挤出的加工条件如下：一区温度240-260℃，二区温度250-270℃，三区温度250-270℃，四区温度250-270℃，五区温度260-270℃，六区温度250-270℃，七区温度250-270℃，八区温度250-270℃，九区温度250-270℃，主机转速250-360转/分钟。
实施例2
所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料中：所述的抗氧剂为抗氧剂1010，所述的润滑剂为乙撑双硬脂酰胺(EBS)，所述的耐磨剂为二硫化钼。配方请见表1。
所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料的制备方法同实施例1。
实施例3
所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料中：所述的抗氧剂为抗氧剂1010，所述的润滑剂为乙撑双硬脂酰胺(EBS)，所述的耐磨剂为二硫化钼。配方请见表1。
所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料的制备方法同实施例1。
实施例4
所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料中：所述的抗氧剂为抗氧剂1010，所述的润滑剂为乙撑双硬脂酰胺(EBS)，所述的耐磨剂为二硫化钼。配方请见表1。
所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料的制备方法同实施例1。
对比例1
一种改性丙烯腈-苯乙烯(AS)材料，其原料配方如表1所示，其制备方法包括以下步骤：
将混合均匀的物料置于双螺杆挤出机主喂料口中，双螺杆机熔融挤出，造粒后干燥。
表1 实施例1-4和对比例1的改性AS复合材料的原料配方(按重量份数)
原料名称 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1
AS 88.7 85.7 81.2 72.4 79.4
碳纤维 7 10 10 10 /
丙烯酸酯类聚合物 1 1 5 5 /
硅烷偶联剂 0.5 0.5 1 1 /
ECTFE 2 2 2 10 /
玻璃纤维 / / / / 20
抗氧剂1010 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
润滑剂EBS 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
耐磨剂二硫化钼 0.2 0.2 0.2 1 /
表2 实施例1-4和对比例1的改性AS复合材料的测试数据
所述的实施例1与对比例1相比碳纤维替换了玻璃纤维，实施例1的密度和表面电阻数值明显降低。
所述的实施例2与实施例1相比碳纤维比例增大到10％，实施例2的抗静电性能有明显提高。
所述的实施例3与实施例2相比添加了更多的相容剂和偶联剂，实施例3的韧性有明显提高。
所述的实施例4与实施例3、实施例2相比，实施例3选用更多的乙烯-三氟氯乙烯共聚物、耐磨剂复配，磨耗量很低，实施例4的耐磨效果有明显提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低密度、抗静电、耐磨增强AS材料，其特征在于：该材料由包括如下重量份数的原料制成：
2.根据权利要求1所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料，其特征在于：所述的AS树脂为高流动性的AS；所述的AS树脂的熔体流动速率为20-35g/10min。
3.根据权利要求1所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料，其特征在于：所述的AS树脂为高丙烯腈含量的AS树脂。
4.根据权利要求1所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料，其特征在于：所述的碳纤维材料为短切碳纤维所述的碳纤维材料的拉伸模量为200-300Gpa。
5.根据权利要求1所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料，其特征在于：所述的相容剂为丙烯酸酯类聚合物或丙烯酸酯共聚物；所述的氟化物为乙烯-三氟氯乙烯共聚物；所述的偶联剂为硅烷偶联剂。
6.根据权利要求1所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料，其特征在于：所述的加工助剂为抗氧剂、耐磨剂或润滑剂中的至少一种。
7.权利要求1-6中任一项所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将AS树脂、相容剂、偶联剂、氟化物、加工助剂均匀混合，然后从挤出机的主喂料口喂入，将碳纤维通过侧喂称，侧喂入挤出机螺筒内，上述各原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料。
8.根据权利要求7所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料的制备方法，其特征在于：所述的挤出机为双螺杆挤出机。
9.根据权利要求8所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料的制备方法，其特征在于：所述的熔融步骤的熔融温度为190-260℃。
10.权利要求1-6中任一项所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料用途，其特征在于：所述的低密度、抗静电、耐磨增强AS材料在制备家电和OA办公设备中的应用。
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