CN109265954A - 一种耐化学溶剂的导电型pc/abs复合材料 - Google Patents

一种耐化学溶剂的导电型pc/abs复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子材料加工技术领域，具体涉及一种耐化学溶剂的导电型PC/ABS复合材料，包括以下重量份的原料：PC树脂60‑65份、ABS树脂28‑34份、改性邻甲酚醛环氧树脂16‑20份、钛酸钡陶瓷粉2.6‑3.2份、酰亚胺盐0.8‑1.6份、抗氧剂0.6‑0.8份、引发剂0.1‑0.3份、硬脂酸锌0.1‑0.3份。本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中所制得复合材料具有较好的导电性能；改性邻甲酚醛环氧树脂能够有效改善复合树脂的耐化学溶剂性和耐高温性能，通过用C5石油树脂对特定性质的邻甲酚醛环氧树脂改性，提高复合材料的加工性能，能够保证复合材料的冲击强度和耐老化性能，延长材料的使用寿命。

Description

一种耐化学溶剂的导电型PC/ABS复合材料
技术领域
本发明属于高分子材料加工技术领域，具体涉及一种耐化学溶剂的导电型PC/ABS复合材料。
背景技术
在日常生活和生产中，许多材料在生产过程中容易产生静电，造成吸尘、电击、甚至产生火花后导致爆炸等恶性事故，目前常用的塑料通常为较好的绝缘材料，具有很高的体积电阻率和表面电阻率，使得其在应用过程中容易产生静电积累，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，现有技术中，将嵌段类永久性抗静电剂在PC/ABS体系中使用，虽然抗静电效果得到了改善，但因添加量过多，在加工过程中已发生热氧老化和引起PC材料的降解，导致材料性能大幅度下降，申请号为201610685328.0公开了一种新型导电PC/ABS材料的制备方法，利用PC树脂、钛酸钡陶瓷粉与硅氧烷偶联剂制备导电基体，然后与ABS通过共混制备双连续结构，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，在实际使用中，虽然降低了对力学强度的影响，随着对产品要求的提高，已经无法满足市场需求，在作为装饰板时，需要在其表面喷施涂饰层，涂饰料中的化学溶剂具有较强的腐蚀性，很容易影响制品的力学性能。
PC/ABS为热可塑性塑胶，结合两种材料的优异特性，ABS材料的成型性和PC的机械性、冲击强度和耐温、抗紫外线等性能优异，在低温条件下也具备高冲击强度，但其耐化学溶剂性差；钛酸钡陶瓷是以钛酸钡或其固溶体为主晶相的陶瓷，具有ABO3钙钛矿型结构，是典型的铁电材料，通常用于制作压电器件，其结构会随着温度的变化而变化。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种耐化学溶剂的导电型PC/ABS复合材料。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种耐化学溶剂的导电型PC/ABS复合材料，包括以下重量份的原料：PC树脂60-65份、ABS树脂28-34份、改性邻甲酚醛环氧树脂16-20份、钛酸钡陶瓷粉2.6-3.2份、酰亚胺盐0.8-1.6份、抗氧剂0.6-0.8份、引发剂0.1-0.3份、硬脂酸锌0.1-0.3份；
所述PC树脂的熔融温度为220-230℃，溶体流动速率为30-50g/10min；
所述ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，其相对分子量为160000-200000g/mol；其中丙烯腈单体的重量百分比为36-40%、丁二烯单体的重量比为15-20%、余量为苯乙烯单体；
改性邻甲酚醛环氧树脂的制备方法为：按重量份计，取易皂化氯质量比含量低于100μg/g的邻甲酚醛环氧树脂65-75份、C5石油树脂4-6份、纳米碳酸钙1-3份、二异氰酸酯6-10份，加热至85-95℃后，加热反应3-4小时，完成后，得到改性聚碳酸酯。
作为对上述方案的进一步改进，所述钛酸钡陶瓷粉的温度系数α50为16.83-17.25%/℃，电阻率为69.2-71.5Ω·cm。
作为对上述方案的进一步改进，所述钛酸钡陶瓷粉的制备方法为：采用溶胶-凝胶法制备得到凝胶，所得凝胶经煅烧、球磨后烧结即得，烧结温度为1175-1195℃。
作为对上述方案的进一步改进，所述煅烧条件为在温度为980-1060℃的条件下煅烧2-3小时；球磨条件为在煅烧后所得材料中加入相当于其重量2.6-3.8%的三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷、0.2-0.9%的磷酸三聚氰胺硼酸盐，采用行星球磨机，以500转/分钟单向球磨，选用直径为8mm的二氧化锆研磨球，球磨介质为无水乙醇，球磨介质占球磨料总重量的20%，球料质量比为50:1，球磨时间为20小时，球磨完成后在室温条件下干燥。
作为对上述方案的进一步改进，所述纳米碳酸钙的比表面积为26000-28000cm²/g，含水量低于0.2wt%，pH为8.8-9.2。
作为对上述方案的进一步改进，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯中的任意一种。
作为对上述方案的进一步改进，所述酰亚胺盐为N-苯基马来酰亚胺、N-氯代丁二酰亚胺、N-溴代丁二酰亚胺或邻苯二甲酸酰亚胺中的任意一种。
作为对上述方案的进一步改进，所述抗氧剂为2,2’-亚甲基二(4-甲基-6-叔丁基酚)；所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种。
作为对上述方案的进一步改进，其制备方法为将各原料按重量份混合后，在双螺杆机中共混造粒，共混温度为265-285℃，螺杆转速为600-800转/分钟。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中通过在球磨时加入三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷和磷酸三聚氰胺硼酸盐，能够改善钛酸钡陶瓷粉的表面性能，使其能有效与复合树脂相容，酰亚胺盐与钛酸钡陶瓷粉协同作用，能增强复合材料的导电性能；改性邻甲酚醛环氧树脂能够有效改善复合树脂的耐化学溶剂性和耐高温性能，通过用C5石油树脂对特定性质的邻甲酚醛环氧树脂改性，提高复合材料的加工性能，能够保证复合材料的冲击强度和耐老化性能，延长材料的使用寿命。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下各实施例及对照组中，所述PC树脂由上海津皖塑化科技有限公司提供；所述ABS树脂由上海典贺国际贸易有限公司提供；所述邻甲酚醛环氧树脂由江苏民生贸易有限责任公司提供，产地为台湾南亚；所述C5石油树脂由上海东虎实业有限公司提供；所述纳米碳酸钙为佛山市顺德区常凯印刷器材有限公司提供；所述硬脂酸锌为上海晟浦信息科技发展有限公司提供的SAK-ZS-PLB。
实施例1
一种耐化学溶剂的导电型PC/ABS复合材料，包括以下重量份的原料：PC树脂62份、ABS树脂31份、改性邻甲酚醛环氧树脂18份、钛酸钡陶瓷粉2.9份、酰亚胺盐1.2份、抗氧剂0.7份、引发剂0.2份、硬脂酸锌0.2份；
所述PC树脂的熔融温度为225℃，溶体流动速率为40g/10min；
所述ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，其相对分子量为160000-200000g/mol；其中丙烯腈单体的重量百分比为38%、丁二烯单体的重量比为18%、余量为苯乙烯单体；
改性邻甲酚醛环氧树脂的制备方法为：按重量份计，取易皂化氯质量比含量低于100μg/g的邻甲酚醛环氧树脂70份、C5石油树脂5份、纳米碳酸钙2份、二异氰酸酯8份，加热至90℃后，加热反应3.5小时，完成后，得到改性聚碳酸酯。
其中，所述钛酸钡陶瓷粉的温度系数α50为16.83-17.25%/℃，电阻率为69.2-71.5Ω·cm。
其中，所述钛酸钡陶瓷粉的制备方法为：采用溶胶-凝胶法制备得到凝胶，所得凝胶经煅烧、球磨后烧结即得，烧结温度为1185℃。
其中，所述煅烧条件为在温度为1020℃的条件下煅烧2.5小时；球磨条件为在煅烧后所得材料中加入相当于其重量3.2%的三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷、0.5%的磷酸三聚氰胺硼酸盐，采用行星球磨机，以500转/分钟单向球磨，选用直径为8mm的二氧化锆研磨球，球磨介质为无水乙醇，球磨介质占球磨料总重量的20%，球料质量比为50:1，球磨时间为20小时，球磨完成后在室温条件下干燥。
其中，所述纳米碳酸钙的比表面积为26000-28000cm²/g，含水量低于0.2wt%，pH为9。
其中，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯。
其中，所述酰亚胺盐为N-苯基马来酰亚胺。
其中，所述抗氧剂为2,2’-亚甲基二(4-甲基-6-叔丁基酚)；所述引发剂为偶氮二异丁腈。
其中，其制备方法为将各原料按重量份混合后，在双螺杆机中共混造粒，共混温度为275℃，螺杆转速为700转/分钟。
实施例2
一种耐化学溶剂的导电型PC/ABS复合材料，包括以下重量份的原料：PC树脂60份、ABS树脂34份、改性邻甲酚醛环氧树脂16份、钛酸钡陶瓷粉2.6份、酰亚胺盐0.8份、抗氧剂0.6份、引发剂0.3份、硬脂酸锌0.1份；
所述PC树脂的熔融温度为220℃，溶体流动速率为50g/10min；
所述ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，其相对分子量为160000-200000g/mol；其中丙烯腈单体的重量百分比为36%、丁二烯单体的重量比为20%、余量为苯乙烯单体；
改性邻甲酚醛环氧树脂的制备方法为：按重量份计，取易皂化氯质量比含量低于100μg/g的邻甲酚醛环氧树脂75份、C5石油树脂4份、纳米碳酸钙3份、二异氰酸酯10份，加热至95℃后，加热反应3小时，完成后，得到改性聚碳酸酯。
其中，所述钛酸钡陶瓷粉的温度系数α50为16.83-17.25%/℃，电阻率为69.2-71.5Ω·cm。
其中，所述钛酸钡陶瓷粉的制备方法为：采用溶胶-凝胶法制备得到凝胶，所得凝胶经煅烧、球磨后烧结即得，烧结温度为1195℃。
其中，所述煅烧条件为在温度为1060℃的条件下煅烧2小时；球磨条件为在煅烧后所得材料中加入相当于其重量2.6%的三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷、0.9%的磷酸三聚氰胺硼酸盐，采用行星球磨机，以500转/分钟单向球磨，选用直径为8mm的二氧化锆研磨球，球磨介质为无水乙醇，球磨介质占球磨料总重量的20%，球料质量比为50:1，球磨时间为20小时，球磨完成后在室温条件下干燥。
其中，所述纳米碳酸钙的比表面积为26000-28000cm²/g，含水量低于0.2wt%，pH为8.8。
其中，所述二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。
其中，所述酰亚胺盐为N-溴代丁二酰亚胺。
其中，所述抗氧剂为2,2’-亚甲基二(4-甲基-6-叔丁基酚)；所述引发剂为偶氮二异庚腈。
其中，其制备方法为将各原料按重量份混合后，在双螺杆机中共混造粒，共混温度为265℃，螺杆转速为800转/分钟。
实施例3
一种耐化学溶剂的导电型PC/ABS复合材料，包括以下重量份的原料：PC树脂65份、ABS树脂28份、改性邻甲酚醛环氧树脂20份、钛酸钡陶瓷粉3.2份、酰亚胺盐1.6份、抗氧剂0.8份、引发剂0.1份、硬脂酸锌0.3份；
所述PC树脂的熔融温度为230℃，溶体流动速率为30g/10min；
所述ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，其相对分子量为160000-200000g/mol；其中丙烯腈单体的重量百分比为40%、丁二烯单体的重量比为15%、余量为苯乙烯单体；
改性邻甲酚醛环氧树脂的制备方法为：按重量份计，取易皂化氯质量比含量低于100μg/g的邻甲酚醛环氧树脂65份、C5石油树脂6份、纳米碳酸钙1份、二异氰酸酯6份，加热至85℃后，加热反应4小时，完成后，得到改性聚碳酸酯。
其中，所述钛酸钡陶瓷粉的温度系数α50为16.83-17.25%/℃，电阻率为69.2-71.5Ω·cm。
其中，所述钛酸钡陶瓷粉的制备方法为：采用溶胶-凝胶法制备得到凝胶，所得凝胶经煅烧、球磨后烧结即得，烧结温度为1175℃。
其中，所述煅烧条件为在温度为980℃的条件下煅烧3小时；球磨条件为在煅烧后所得材料中加入相当于其重量3.8%的三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷、0.2%的磷酸三聚氰胺硼酸盐，采用行星球磨机，以500转/分钟单向球磨，选用直径为8mm的二氧化锆研磨球，球磨介质为无水乙醇，球磨介质占球磨料总重量的20%，球料质量比为50:1，球磨时间为20小时，球磨完成后在室温条件下干燥。
其中，所述纳米碳酸钙的比表面积为26000-28000cm²/g，含水量低于0.2wt%，pH为8.8-9.2。
其中，所述二异氰酸酯为苯二亚甲基二异氰酸酯。
其中，所述酰亚胺盐为N-氯代丁二酰亚胺。
其中，所述抗氧剂为2,2’-亚甲基二(4-甲基-6-叔丁基酚)；所述引发剂为偶氮二异丁腈。
其中，其制备方法为将各原料按重量份混合后，在双螺杆机中共混造粒，共混温度为285℃，螺杆转速为600转/分钟。
实施例4
按照实施例1中方法制备耐化学溶剂的导电型PC/ABS复合材料，所不同的是不含改性邻甲酚醛环氧树脂；
实施例5
按照实施例1中方法制备耐化学溶剂的导电型PC/ABS复合材料，所不同的是将改性邻甲酚醛环氧树脂替换成未改性邻甲酚醛环氧树脂；
实施例6
按照实施例1中方法制备耐化学溶剂的导电型PC/ABS复合材料，所不同的是钛酸钡陶瓷粉球磨过程中三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷去掉；
实施例7
按照实施例1中方法制备耐化学溶剂的导电型PC/ABS复合材料，所不同的是钛酸钡陶瓷粉球磨过程中磷酸三聚氰胺硼酸盐；
实施例8
按照实施例1中方法制备耐化学溶剂的导电型PC/ABS复合材料，所不同的是不含酰亚胺盐。
按照以上各组所得复合材料制备厚度为4mm、长宽为15mm×15mm的样条，摆锤重量2.75J，在23℃的条件下，按照ASTM D256测试悬臂梁缺口冲击强度；使用表面电阻率检测仪，选择仪器电压10V，将电阻率仪的电极置于色板表面，用手按压后，读取表面电阻率的数据，根据ISO 178检测弯曲强度，弯曲速度为5mm/min；以UL1316规范中6号燃油A型测试标准在65℃条件下浸泡2天，检测弯曲强度保留率A1；使用UL1316规范中B型测试标准溶液（质量浓度为5%的硝酸溶液）在45℃条件下浸泡7天，检测弯曲强度保留率A2；得到以下结果：
表1
通过表1中数据可以看出，本发明中所得复合材料悬臂梁缺口冲击强度与弯曲强度达到较高水平，导电性较好，弯曲强度在化学溶液处理后保持率较好，具有一定耐老化性，能延长复合材料的使用年限。

Claims (9)

1.一种耐化学溶剂的导电型PC/ABS复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：PC树脂60-65份、ABS树脂28-34份、改性邻甲酚醛环氧树脂16-20份、钛酸钡陶瓷粉2.6-3.2份、酰亚胺盐0.8-1.6份、抗氧剂0.6-0.8份、引发剂0.1-0.3份、硬脂酸锌0.1-0.3份；
所述PC树脂的熔融温度为220-230℃，溶体流动速率为30-50g/10min；
所述ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，其相对分子量为160000-200000g/mol；其中丙烯腈单体的重量百分比为36-40%、丁二烯单体的重量比为15-20%、余量为苯乙烯单体；
改性邻甲酚醛环氧树脂的制备方法为：按重量份计，取易皂化氯质量比含量低于100μg/g的邻甲酚醛环氧树脂65-75份、C5石油树脂4-6份、纳米碳酸钙1-3份、二异氰酸酯6-10份，加热至85-95℃后，加热反应3-4小时，完成后，得到改性聚碳酸酯。
2.如权利要求1所述一种耐化学溶剂的导电型PC/ABS复合材料，其特征在于，所述钛酸钡陶瓷粉的温度系数α50为16.83-17.25%/℃，电阻率为69.2-71.5Ω·cm。
3.如权利要求2所述一种耐化学溶剂的导电型PC/ABS复合材料，其特征在于，所述钛酸钡陶瓷粉的制备方法为：采用溶胶-凝胶法制备得到凝胶，所得凝胶经煅烧、球磨后烧结即得，烧结温度为1175-1195℃。
4.如权利要求3所述一种耐化学溶剂的导电型PC/ABS复合材料，其特征在于，所述煅烧条件为在温度为980-1060℃的条件下煅烧2-3小时；球磨条件为在煅烧后所得材料中加入相当于其重量2.6-3.8%的三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷、0.2-0.9%的磷酸三聚氰胺硼酸盐，采用行星球磨机，以500转/分钟单向球磨，选用直径为8mm的二氧化锆研磨球，球磨介质为无水乙醇，球磨介质占球磨料总重量的20%，球料质量比为50:1，球磨时间为20小时，球磨完成后在室温条件下干燥。
5.如权利要求1所述一种耐化学溶剂的导电型PC/ABS复合材料，其特征在于，所述纳米碳酸钙的比表面积为26000-28000cm²/g，含水量低于0.2wt%，pH为8.8-9.2。
6.如权利要求1所述一种耐化学溶剂的导电型PC/ABS复合材料，其特征在于，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯中的任意一种。
7.如权利要求1所述一种耐化学溶剂的导电型PC/ABS复合材料，其特征在于，所述酰亚胺盐为N-苯基马来酰亚胺、N-氯代丁二酰亚胺、N-溴代丁二酰亚胺或邻苯二甲酸酰亚胺中的任意一种。
8.如权利要求1所述一种耐化学溶剂的导电型PC/ABS复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为2,2’-亚甲基二(4-甲基-6-叔丁基酚)；所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种。
9.如权利要求1所述一种耐化学溶剂的导电型PC/ABS复合材料，其特征在于，其制备方法为将各原料按重量份混合后，在双螺杆机中共混造粒，共混温度为265-285℃，螺杆转速为600-800转/分钟。
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