CN110938278A

CN110938278A - 一种抗静电色母粒的制备工艺

Info

Publication number: CN110938278A
Application number: CN201911254255.XA
Authority: CN
Inventors: 田小军
Original assignee: Shaoxing Shangyu Hongyue Plastic Industry Co Ltd
Current assignee: Shaoxing Shangyu Hongyue Plastic Industry Co Ltd
Priority date: 2019-12-07
Filing date: 2019-12-07
Publication date: 2020-03-31

Abstract

本发明公开了一种抗静电色母粒的制备工艺，涉及色母粒的技术领域，包括以下工艺步骤：S1：配料：按比例取以下重量份数计的原料：载体树脂40～60份、颜料10～20份、分散剂1～3份；其中载体树脂按重量百分比计包括ABS树脂50～60%、抗静电填料40～50%；S2：混合：将载体树脂破碎，然后加入分散剂搅拌40～50min，再加入颜料搅拌30～40min；S3：挤出：将步骤S2中混合后的用原料加入双螺杆挤出机挤出造粒；通过采用上述3个步骤得到抗静电色母粒产品。本发明的制备方法具有提高色母粒抗静电能力的优点。

Description

一种抗静电色母粒的制备工艺

技术领域

本发明涉及色母粒制备的技术领域，尤其是涉及一种抗静电色母粒的制备工艺。

背景技术

色母的全称叫色母粒，也叫色种，是一种新型高分子材料专用着色剂，亦称颜料制备物。色母主要用在塑料上。色母由颜料或染料、载体和添加剂三种基本要素所组成，是把超常量的颜料均匀载附于树脂之中而制得的聚集体，可称颜料浓缩物，所以它的着色力高于颜料本身。加工时用少量色母料和未着色树脂掺混，就可达到设计颜料浓度的着色树脂或制品。

现有的授权公告号为CN105885324B的中国发明专利中公开了一种通用黑色母粒，以重量份计，至少包括如下原料：(a)35重量份的载体树脂；(b)50～300重量份的炭黑颜料；(c)0.5～10重量份的炭黑分散剂；其中，所述载体树脂为马来酸酐改性聚丙烯。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：现有技术中的色母粒中主要成分为载体树脂、颜料和分散剂，虽然色母粒的分散性很好，但是色母粒的功能性较为单一，将该色母粒运用于受静电作用的环境中时，色母粒的使用受到一定的限制。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种抗静电色母粒的制备工艺，通过在载体树脂中添加抗静电填料，使得色母粒的抗静电能力得到提高。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种抗静电色母粒的制备工艺，包括以下工艺步骤：

S1：配料：按比例取以下重量份数计的原料：载体树脂40～60份、颜料10～20份、分散剂1～3份；其中载体树脂按重量百分比计包括ABS树脂50～60％、抗静电填料40～50％；

S2：混合：将载体树脂破碎，然后加入分散剂搅拌40～50min，再加入颜料搅拌30～40min；

S3：挤出：将步骤S2中混合后的用原料加入双螺杆挤出机挤出造粒；

通过采用上述3个步骤得到抗静电色母粒产品。

通过采用上述技术方案，原料中的载体树脂用作色母粒的主要基体成分，载体树脂中选用ABS树脂作为主要的基体树脂，ABS树脂丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的共聚物，是一种强度好、韧性好且易于加工成型的热塑型高分子材料，当色母粒用于汽车零部件中时，可以更好地适应汽车的要求较高的工作条件。载体树脂中除了基体树脂材料外，还添加了抗静电填料，使得色母粒的抗静电性能得到提高，使得色母粒在用于需要抗静电的环境中时可以更好地适应抗静电的条件。原料中的颜料即为主要的调色物质，不同的颜料成分可以得到不同的色母粒。分散剂用于将颜料以及抗静电填料更加均匀地分散到树脂中，使得原料中的各组分之间混合更加均匀。载体树脂先打碎成小块，然后再与分散剂和颜料进行混合，混合后再通过双螺杆挤压机挤出造粒，从而得到抗静电的色母粒产品。

本发明进一步设置为：所述抗静电填料包括以下重量百分比的组分：

碳纳米管 60～80％；

碳纤维 10～25％；

石墨 5～15％。

通过采用上述技术方案，碳纳米管和碳纤维都是一种一维取向的纳米填料，碳纳米管上碳原子的P电子形成大范围的离域π键，由于共轭效应显著，碳纳米管具有极好的导电性能，当碳原子的排列方向尤其紧密时，碳纳米管的导电性能可以达到铜的一万倍，所以碳纳米管作为抗静电填料的主要成分，对于色母粒具有显著的抗静电改善。而碳纤维由于具有较大的长径比，碳纤维在聚合物基体内可以相互缠绕形成导电通路，同时石墨作为二维结构的纳米填料，比表面积大，与碳纤维共同作用时，少量的添加就可以形成完善的导电填料网络，从而使得色母粒上产生和积累的电荷可以通过导电填料形成的网络导出，使得色母粒得到抗静电能力。

本发明进一步设置为：抗静电填料中还包括镀银玻璃微珠，所述抗静电填料包括以下重量百分比的组分：

通过采用上述技术方案，玻璃微珠本身是一种尺寸微小的无机非金属球体，质轻，具有较高的强度，可以起到增强色母粒韧性的作用。玻璃微珠的填充比重体积大，可以替代部分基体树脂，可以节省更多的树脂，降低成本。玻璃微珠具有高分散行和较好的流动性，可以在树脂中混合均匀，混合充分，同时镀银后的玻璃微珠分散均匀后，可以避免碳纳米管、碳纤维和石墨形成的导电填料网络在色母粒中扩展不充分的时候，使得色母粒的抗静电性能减弱，镀银玻璃微珠扩散与石墨或碳纳米管或碳纤维接触，从而进一步提高色母粒的传导电荷的能力，使得色母粒的抗静电性能得到增强。

本发明进一步设置为：所述碳纤维和碳纳米管通过以下预处理步骤进行预处理后再加入抗静电填料中：

步骤a：配制交联剂预处理液；

步骤b：将碳纤维和碳纳米管分别浸泡到交联剂预处理液；

步骤c：浸泡完成后的碳纤维和碳纳米管取出后备用。

本发明进一步设置为：所述交联剂预处理液包括以下重量份数的组分：

过氧化苯甲酰 20～50％；

过氧化二异丙苯 10～30％；

硅烷偶联剂 20～50％。

通过采用上述技术方案，过氧化苯甲酰和过氧化二异丙苯的添加使得碳纤维和碳纳米管在预处理交联剂中浸泡时，由于碳纤维和碳纳米管表面具有一定的微孔形貌，从而使得部分过氧化苯甲酰和过氧化二异丙苯会吸附在碳纤维和碳纳米管表面形成吸附层，当在双螺杆挤压机中进行加热共混时，过氧化苯甲酰和过氧化二异丙苯对促进ABS树脂之间以碳纤维和碳纳米管为中心进行交联，从而使得碳纤维和碳纳米管与ABS树脂基体之间的结合更加紧密。硅烷偶联剂对于碳纤维和碳纳米管具有表面改性的作用，使得过氧化苯甲酰和过氧化二异丙苯更易吸附到碳纤维和碳纳米表面。

本发明进一步设置为：所述步骤b中浸泡搅拌的时间控制为5～10min。

本发明进一步设置为：分散剂包括以下重量百分比的组分：

二甲基硅油 40～60％；

羟基硅油 20～40％；

甲基丙烯酸甲酯 5～25％。

通过采用上述技术方案，二甲基硅油、羟基硅油和甲基丙烯酸甲酯均作为分散剂对于色母粒中颜料以及抗静电填料组分在载体树脂中的分散均匀具有调节作用，使得分散更加均匀，得到的色母粒更加均一稳定。而且ABS树脂中在双螺杆挤压机中进行加热挤压成型时，ABS树脂在的橡胶粒子能够发生空洞化，从而增加ABS树脂的增韧性能和抗冲击强度。而二甲基硅油和羟基硅油的添加使得ABS树脂中的橡胶粒子在形成空洞所需的表面能降低，从而促进橡胶粒子的空洞化作用，从而进一步提高ABS树脂的空洞化，进而提高ABS树脂的抗冲击性能。

本发明进一步设置为：所述载体树脂中还添加有聚氨酯弹性体橡胶粒子，所述载体树脂中包括以下重量百分比的组分：

ABS树脂 50～55％；

抗静电填料 40～45％；

聚氨酯弹性体橡胶粒子 3～8％。

通过采用上述技术方案，聚氨酯弹性体橡胶粒子在双螺杆挤压机中与ABS树脂熔融共混时，两者体系之间相互渗透，而聚氨酯弹性体橡胶粒子本身有着类似于橡胶相的弹性、韧性和耐磨性，从而使得制备得到的色母粒微粒的冲击强度以及耐磨性能也得到提高。同时在挤出共混的过程中，在局部应力的集中处，材料发生局部取向的现象，局部取向变形区内相互平行的聚合物分子链段被分开，形成微空洞，一连串的微空洞形成宏观上的银纹，而银纹在形成生长的过程中消耗了大量的能量，约束了裂纹的扩展，使得材料的韧性得到增强，而聚氨酯弹性体橡胶粒子的加入使得ABS树脂中的橡胶粒子增多，而增多的橡胶粒子可以吸收更多的应力引发银纹，使得色母粒的韧性得到进一步增强。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过在载体树脂中添加抗静电填料，使得色母粒的抗静电能力得到提高；

2、通过改良分散剂中的成分，分散剂在发挥分散作用的同时对于ABS树脂基体具有增韧的效果，提高色母粒的性能。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进行详细描述。

本发明公开的一种抗静电色母粒的制备工艺，包括以下工艺步骤：

S1：配料：按比例取以下重量份数计的原料：载体树脂40份、颜料10份、分散剂1份；其中载体树脂按重量百分比计包括ABS树脂50％、抗静电填料45％、聚氨酯弹性体橡胶粒子5％。

其中，分散剂包括以下重量百分比的组分：二甲基硅油40％、羟基硅油40％、甲基丙烯酸甲酯20％。

抗静电填料包括以下重量百分比的组分：碳纳米管60％、碳纤维20％、石墨15％、镀银玻璃微珠5％。

碳纤维和碳纳米管通过以下预处理步骤进行预处理后再加入抗静电填料中：

步骤a：配制交联剂预处理液，交联剂预处理液包括以下重量份数的组分：过氧化苯甲酰20％、过氧化二异丙苯30％、硅烷偶联剂50％。

步骤b：将碳纤维和碳纳米管分别浸泡到交联剂预处理液，浸泡搅拌的时间控制为10min。

步骤c：浸泡完成后的碳纤维和碳纳米管取出后备用。

S2：混合：将载体树脂破碎，然后加入分散剂搅拌40min，再加入颜料搅拌30min；

通过采用上述3个步骤得到抗静电色母粒产品。

实施例2～5与实施例1的区别在于色母粒的原料中各组分按重量份数计为下表。

实施例6～13与实施例1的区别在于载体树脂中各组分按重量百分比计为下表。

实施例14～22与实施例1的区别在于分散剂中各组分按重量百分比计为下表。

实施例23～29与实施例1的区别在于抗静电填料中各组分按重量百分比计为下表。

实施例30～35与实施例1的区别在于预处理交联剂中各组分按重量百分比计为下表。

对比例

对比例1与实施例1的区别在于载体树脂中未添加有抗静电填料；

对比例2与实施例1的区别在于碳纤维和碳纳米管未通过预处理交联剂进行预处理。

检测方法

抗静电检测

通过抗静电表和电极对预备间距的测试材料进行抗静电欧姆测试，抗静电欧姆值R越大，抗静电能力越差。

结论：通过上表得到的实验数据可以得知，实施例1中的得到的色母粒测得的电阻值远小于对比例1和对比例2的电阻值，且对比例1中未添加有抗静电填料的电阻值偏大，说明实施例1中的色母粒的导电性更好，即抗静电能力更好，证明抗静电填料的添加使得色母粒的抗静电性能得到提高，且通过对比例3的数据可以得出，碳纤维和碳纳米管用预处理交联剂进行处理对于抗静电性能具有一定的影响。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种抗静电色母粒的制备工艺，其特征在于，包括以下工艺步骤：

通过采用上述3个步骤得到抗静电色母粒产品。

2.根据权利要求1所述的一种抗静电色母粒的制备工艺，其特征在于：所述抗静电填料包括以下重量百分比的组分：

碳纳米管 60～80％；

碳纤维 10～25％；

石墨 5～15％。

3.根据权利要求2所述的一种抗静电色母粒的制备工艺，其特征在于：抗静电填料中还包括镀银玻璃微珠，所述抗静电填料包括以下重量百分比的组分：

4.根据权利要求3所述的一种抗静电色母粒的制备工艺，其特征在于：所述碳纤维和碳纳米管通过以下预处理步骤进行预处理后再加入抗静电填料中：

步骤a：配制交联剂预处理液；

步骤b：将碳纤维和碳纳米管分别浸泡到交联剂预处理液；

步骤c：浸泡完成后的碳纤维和碳纳米管取出后备用。

5.根据权利要求4所述的一种抗静电色母粒的制备工艺，其特征在于：所述交联剂预处理液包括以下重量份数的组分：

过氧化苯甲酰 20～50％；

过氧化二异丙苯 10～30％；

硅烷偶联剂 20～50％。

6.根据权利要求4所述的一种抗静电色母粒的制备工艺，其特征在于：所述步骤b中浸泡搅拌的时间控制为5～10min。

7.根据权利要求1所述的一种抗静电色母粒的制备工艺，其特征在于：分散剂包括以下重量百分比的组分：

二甲基硅油 40～60％；

羟基硅油 20～40％；

甲基丙烯酸甲酯 5～25％。

8.根据权利要求1所述的一种抗静电色母粒的制备工艺，其特征在于：所述载体树脂中还添加有聚氨酯弹性体橡胶粒子，所述载体树脂中包括以下重量百分比的组分：

ABS树脂 50～55％；

抗静电填料 40～45％；

聚氨酯弹性体橡胶粒子 3～8％。