CN109651754B - 一种低填料含量的抗静电高韧性abs塑料及其制备方法 - Google Patents

一种低填料含量的抗静电高韧性abs塑料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低填料含量的抗静电高韧性ABS塑料及其制备方法。该制备方法为：将天然橡胶颗粒置于甲苯中溶胀；将经过溶胀处理的天然橡胶颗粒加入至由二甲基甲酰胺与去离子构成的炭黑悬浮液中，使得炭黑渗透进入天然橡胶颗粒内部，随后利用去离子水洗涤所述天然橡胶颗粒，干燥至恒重；将100重量份普通ABS塑料、5‑10重量份乙烯‑丙烯酸共聚物、10‑30重量份渗透有炭黑的天然橡胶颗粒、0.1‑3重量份偶联剂以及0.1‑0.4重量份抗氧剂进行共混；将所得共混料在160‑210℃下挤出、冷却后获得低填料含量的抗静电高韧性ABS塑料粒子。本发明制备所得ABS塑料低填料、抗静电、易于加工且机械性能好。

Description

一种低填料含量的抗静电高韧性ABS塑料及其制备方法
技术领域
本发明属于ABS塑料领域，具体是涉及一种低填料含量的抗静电高韧性ABS塑料及其制备方法。
背景技术
ABS塑料是一种通用性塑料，在电器领域具有广泛的应用，常用于电器外壳等。在该领域应用时，要求ABS具有良好的韧性、抗冲击性和抗静电性。但是ABS是一种质脆且绝缘的塑料材料，常用来改善ABS韧性和抗静电性的方式是添加橡胶粒子和导电粒子。导电粒子的加入会劣化材料的加工性能和机械性能。如何综合实现ABS的韧性和抗静电性是一个亟待解决的问题。
中国发明专利CN104693335B公开了一种利用原位合成的方法对ABS进行抗静电改性，主要是在ABS的合成过程中加入抗静电单体羟丁基乙烯基醚，这种方法可实现ABS的良好抗静电。该方法工序复杂，效率较低，且无法改善ABS的韧性。
中国发明专利CN101864141B公布了一种利用是四针状氧化锌晶须并辅以相容剂、偶联剂等进行改善ABS的抗静电性，可以抑制静电剂的析出。但是该方法中添加了15wt％的氧化锌晶须，将会对ABS的韧性带来明显的影响。
在以上的制备方法中，通过原位合成的改进方法或大量添加导电填料的方式，工序复杂且填料用量高。因此开发出一种低填料含量的ABS抗静电是当前亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种低填料含量的抗静电高韧性ABS塑料及其制备方法。
为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：
一种低填料含量的抗静电高韧性ABS塑料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，溶胀处理：将天然橡胶颗粒置于甲苯中溶胀，溶胀时间为50-70min，其中天然橡胶颗粒与甲苯的质量比为1:(9-11)；
制备炭黑悬浮液：选择二甲基甲酰胺(DMF)与去离子水作为炭黑的分散体系，所述二甲基甲酰胺(DMF)与水质量比为(0.9-1.1):(0.9-1.1),炭黑浓度为4-6mg/mL；
步骤2，渗透处理：将步骤1中经过溶胀处理的天然橡胶颗粒加入至炭黑悬浮液中，使得炭黑渗透进入天然橡胶颗粒内部，渗透时间为2.5-3.5h，随后利用去离子水洗涤所述天然橡胶颗粒，干燥至恒重获得渗透有炭黑的天然橡胶颗粒；
步骤3，共混：将步骤2中渗透有炭黑的天然橡胶颗粒与普通ABS塑料共混，共混配方包括100重量份普通ABS塑料、5-10重量份乙烯-丙烯酸共聚物、10-30重量份步骤2中渗透有炭黑的天然橡胶颗粒、0.1-3重量份偶联剂以及0.1-0.4重量份抗氧剂；
步骤4，将步骤3所得共混料采用挤出机在160-210℃下挤出、冷却后获得所述低填料含量的抗静电高韧性ABS塑料。
优选方案，所述炭黑为乙炔炭黑、槽法炭黑、炉法炭黑中任一种导电炭黑，所述炭黑粒径为20-40nm。
优选方案，所述乙烯-丙烯酸共聚物是乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐接枝共聚物等中的任一种。
优选方案，所述偶联剂是γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ―巯丙基三乙氧基硅烷等中的任一种。
优选方案，所述的抗氧剂是抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂330中的任一种或几种。
一种由上述制备方法获得的低填料含量的抗静电高韧性ABS塑料。
本发明的有益效果在于：
(1)利用甲苯对天然橡胶颗粒进行溶胀，然后渗透纳米炭黑的方法制备的复合材料中，使得炭黑主要存在于天然橡胶的表层，且与天然橡胶作用力强，并非简单吸附；同时天然橡胶内层无炭黑，炭黑含量低；
(2)利用含有炭黑的天然橡胶粒子加入至普通ABS塑料中，可同时实现抗静电和增韧效果，一方面炭黑与天然橡胶相互间作用力强，可以实现长期抗静电效果，另一方面天然橡胶天然橡胶具有优异的综合物理机械性能，具有很好的高弹性，天然橡胶的加入能可以很好地提高ABS塑料的韧性。
(3)本发明很好地降低炭黑粒子的用量，较低的炭黑含量不会劣化ABS塑料的加工性能和力学性能，同时其制备方法简单，操作方便，成本低，易于工业化。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明技术方案做出更为具体的说明：
所述普通ABS塑料是采用乳液法聚合的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的三元共聚物。以下实施例中所用原料均来自普通市售产品。
实施例一
步骤1，溶胀处理：将10重量份天然橡胶颗粒置于甲苯中溶胀，溶胀时间为60min，其中天然橡胶颗粒与甲苯的质量比为1:10；
制备炭黑悬浮液：选择二甲基甲酰胺(DMF)与去离子水作为炭黑的分散体系，所述二甲基甲酰胺(DMF)与水质量比为1:1,炭黑浓度为5mg/mL。
步骤2，渗透处理：将步骤1中经过溶胀处理的天然橡胶颗粒加入至炭黑悬浮液中，使得炭黑渗透进入天然橡胶颗粒内部，渗透时间为3h，随后利用去离子水洗涤所述天然橡胶颗粒，干燥至恒重获得渗透有炭黑的天然橡胶颗粒。所述炭黑粒径为20nm。
步骤3，共混：将步骤2中渗透有炭黑的天然橡胶颗粒与普通ABS塑料共混，共混配方包括100重量份普通ABS塑料、5重量份乙烯-丙烯酸共聚物、10重量份步骤2中渗透有炭黑的天然橡胶颗粒、0.1重量份偶联剂γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷以及0.1重量份抗氧剂1076。上述共混配方在混合机中以500转/分、常温下搅拌3分钟。
步骤4，造粒：将步骤3所得共混料加入双螺杆挤出机中，该挤出机长径比为40:1，螺杆直径65mm，双螺杆挤出机转速200转/分，双螺杆挤出机从喂料口到出料口的温度为160-210℃，经挤出冷拉条切粒，粒径
Figure BDA0001894118330000031
为3*3mm的低填料含量的高抗静电高韧性ABS塑料。
实施例二
步骤1，溶胀处理：将20重量份天然橡胶颗粒置于甲苯中溶胀，溶胀时间为60min，其中天然橡胶颗粒与甲苯的质量比为1:10；
制备炭黑悬浮液：选择二甲基甲酰胺(DMF)与去离子水作为炭黑的分散体系，所述二甲基甲酰胺(DMF)与水质量比为1:1,炭黑浓度为5mg/mL。
步骤2，渗透处理：将步骤1中经过溶胀处理的天然橡胶颗粒加入至炭黑悬浮液中，使得炭黑渗透进入天然橡胶颗粒内部，渗透时间为3h，随后利用去离子水洗涤所述天然橡胶颗粒，干燥至恒重获得渗透有炭黑的天然橡胶颗粒。所述炭黑粒径为40nm。
步骤3，共混：将步骤2中渗透有炭黑的天然橡胶颗粒与普通ABS塑料共混，共混配方包括100重量份普通ABS塑料、10重量份乙烯-丙烯酸共聚物、20重量份步骤2中渗透有炭黑的天然橡胶颗粒、3重量份偶联剂γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷以及0.4重量份抗氧剂168。上述共混配方在混合机中以500转/分、常温下搅拌3分钟。
步骤4，造粒：将步骤3所得共混料加入双螺杆挤出机中，该挤出机长径比为40:1，螺杆直径65mm，双螺杆挤出机转速200转/分，双螺杆挤出机从喂料口到出料口的温度为160-210℃，经挤出冷拉条切粒，粒径
Figure BDA0001894118330000041
为3*3mm的低填料含量的高抗静电高韧性ABS塑料。
实施例三
步骤1，溶胀处理：将30重量份天然橡胶颗粒置于甲苯中溶胀，溶胀时间为60min，其中天然橡胶颗粒与甲苯的质量比为1:10；
制备炭黑悬浮液：选择二甲基甲酰胺(DMF)与去离子水作为炭黑的分散体系，所述二甲基甲酰胺(DMF)与水质量比为1:1,炭黑浓度为5mg/mL。所述炭黑粒径为30nm。
步骤2，渗透处理：将步骤1中经过溶胀处理的天然橡胶颗粒加入至炭黑悬浮液中，使得炭黑渗透进入天然橡胶颗粒内部，渗透时间为3h，随后利用去离子水洗涤所述天然橡胶颗粒，干燥至恒重获得渗透有炭黑的天然橡胶颗粒。
步骤3，共混：将步骤2中渗透有炭黑的天然橡胶颗粒与普通ABS塑料共混，共混配方包括100重量份普通ABS塑料、8重量份乙烯-丙烯酸共聚物、30重量份步骤2中渗透有炭黑的天然橡胶颗粒、0.2重量份偶联剂3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷以及0.3重量份抗氧剂168。上述共混配方在混合机中以500转/分、常温下搅拌3分钟。
步骤4，造粒：将步骤3所得共混料加入双螺杆挤出机中，该挤出机长径比为40:1，螺杆直径65mm，双螺杆挤出机转速200转/分，双螺杆挤出机从喂料口到出料口的温度为160-210℃，经挤出冷拉条切粒，粒径
Figure BDA0001894118330000051
为3*3mm的低填料含量的高抗静电高韧性ABS塑料。
实施例四
步骤1，溶胀处理：将20重量份天然橡胶颗粒置于甲苯中溶胀，溶胀时间为50min，其中天然橡胶颗粒与甲苯的质量比为1:9；
制备炭黑悬浮液：选择二甲基甲酰胺(DMF)与去离子水作为炭黑的分散体系，所述二甲基甲酰胺(DMF)与水质量比为0.9:1.1,炭黑浓度为4mg/mL。所述炭黑粒径为30nm。
步骤2，渗透处理：将步骤1中经过溶胀处理的天然橡胶颗粒加入至炭黑悬浮液中，使得炭黑渗透进入天然橡胶颗粒内部，渗透时间为2.5h，随后利用去离子水洗涤所述天然橡胶颗粒，干燥至恒重获得渗透有炭黑的天然橡胶颗粒。
步骤3，共混：将步骤2中渗透有炭黑的天然橡胶颗粒与普通ABS塑料共混，共混配方包括100重量份普通ABS塑料、5重量份乙烯-丙烯酸共聚物、30重量份步骤2中渗透有炭黑的天然橡胶颗粒、0.2重量份偶联剂γ―巯丙基三乙氧基硅烷以及0.3重量份抗氧剂168。上述共混配方在混合机中以500转/分、常温下搅拌3分钟。
步骤4，造粒：将步骤3所得共混料加入双螺杆挤出机中，该挤出机长径比为40:1，螺杆直径65mm，双螺杆挤出机转速200转/分，双螺杆挤出机从喂料口到出料口的温度为160-210℃，经挤出冷拉条切粒，粒径
Figure BDA0001894118330000052
为3*3mm的低填料含量的高抗静电高韧性ABS塑料。
实施例五
步骤1，溶胀处理：将20重量份天然橡胶颗粒置于甲苯中溶胀，溶胀时间为50-70min，其中天然橡胶颗粒与甲苯的质量比为1:11；
制备炭黑悬浮液：选择二甲基甲酰胺(DMF)与去离子水作为炭黑的分散体系，所述二甲基甲酰胺(DMF)与水质量比为1.1:0.9,炭黑浓度为6mg/mL。所述炭黑粒径为30nm。
步骤2，渗透处理：将步骤1中经过溶胀处理的天然橡胶颗粒加入至炭黑悬浮液中，使得炭黑渗透进入天然橡胶颗粒内部，渗透时间为3.5h，随后利用去离子水洗涤所述天然橡胶颗粒，干燥至恒重获得渗透有炭黑的天然橡胶颗粒。
步骤3，共混：将步骤2中渗透有炭黑的天然橡胶颗粒与普通ABS塑料共混，共混配方包括100重量份普通ABS塑料、8重量份乙烯-丙烯酸共聚物、30重量份步骤2中渗透有炭黑的天然橡胶颗粒、0.2重量份偶联剂γ―巯丙基三乙氧基硅烷以及0.3重量份抗氧剂330。上述共混配方在混合机中以500转/分、常温下搅拌3分钟。
步骤4，造粒：将步骤3所得共混料加入双螺杆挤出机中，该挤出机长径比为40:1，螺杆直径65mm，双螺杆挤出机转速200转/分，双螺杆挤出机从喂料口到出料口的温度为160-210℃，经挤出冷拉条切粒，粒径
Figure BDA0001894118330000062
为3*3mm的低填料含量的高抗静电高韧性ABS塑料。
根据以上实施例制备获得的低填料含量的高抗静电高韧性ABS塑料，经压塑或注塑相应样条样板进行检测，检测结果如下表所示。
Figure BDA0001894118330000061
Figure BDA0001894118330000071
本发明所制备的抗静电高韧性ABS改性塑料所用的炭黑含量低，具有很好地抗静电效果，ABS改性材料体积电阻率降低了5-6个数量级，同时与普通ABS材料韧性相比，其提高了45％左右，提升幅度很大。而拉伸强度和弯曲强度降低10％左右，热变形温度下降约7％，整体下降幅度并不大。

Claims (5)

1.一种低填料含量的抗静电高韧性ABS塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，溶胀处理：将天然橡胶颗粒置于甲苯中溶胀，溶胀时间为50-70min，其中天然橡胶颗粒与甲苯的质量比为1:(9-11)；
制备炭黑悬浮液：选择二甲基甲酰胺（DMF）与去离子水作为炭黑的分散体系，所述二甲基甲酰胺（DMF）与水质量比为(0.9-1.1):(0.9-1.1),炭黑浓度为4-6mg/mL；
步骤2，渗透处理：将步骤1中经过溶胀处理的天然橡胶颗粒加入至炭黑悬浮液中，使得炭黑渗透进入天然橡胶颗粒内部，渗透时间为2.5-3.5h，随后利用去离子水洗涤所述天然橡胶颗粒，干燥至恒重获得渗透有炭黑的天然橡胶颗粒；
步骤3，共混：将步骤2中渗透有炭黑的天然橡胶颗粒与普通ABS塑料共混，共混配方包括100重量份普通ABS塑料、5-10重量份乙烯-丙烯酸共聚物、10-30重量份步骤2中渗透有炭黑的天然橡胶颗粒、0.1-3重量份偶联剂以及0.1-0.4重量份抗氧剂；
所述乙烯-丙烯酸共聚物是乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐接枝共聚物中的任一种；
步骤4，将步骤3所得共混料采用挤出机在160-210℃下挤出、冷却后获得所述低填料含量的抗静电高韧性ABS塑料。
2.如权利要求1所述的低填料含量的抗静电高韧性ABS塑料的制备方法，其特征在于：所述炭黑为乙炔炭黑、槽法炭黑、炉法炭黑中任一种导电炭黑，所述炭黑粒径为20-40nm。
3.如权利要求1所述的低填料含量的抗静电高韧性ABS塑料的制备方法，其特征在于：所述偶联剂是γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ―巯丙基三乙氧基硅烷中的任一种。
4.如权利要求1所述的低填料含量的抗静电高韧性ABS塑料的制备方法，其特征在于：所述的抗氧剂是抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂330中的任一种或几种。
5.一种由权利要求1-4任一项所述制备方法获得的低填料含量的抗静电高韧性ABS塑料。
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