CN112111122B - 耐分解ps导电母料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了耐分解PS导电母料，该耐分解PS导电母料，包括按重量百分比计以下原料：超导碳黑5～10%、高抗冲聚苯乙烯PS 30～60%、增韧剂18～30%、补强剂3～9%、偶联剂0.2～0.8%、抗氧剂0.2～1.2%、EBS 0.2～1.2%、EMA 3～8%。本发明通过以超导碳黑为导电载体、高抗冲聚苯乙烯PS为基材，再配以复合增韧剂、补强剂、偶联剂、抗氧剂、EBS、EMA分别作为润滑剂、分散剂和增容剂，按照合适的比例进行复合，得到的耐分解PS导电母料具有优异的耐高温性能和物理力学性能；该耐分解PS导电母料不仅能够应用于聚碳酸酯等需要高温共挤生产的抗静电材料，还可应用于电子、电器、通讯、航空航天等相应的导电、抗静电包装材料中，以对包装的电子产品做到安全、有效的ESD保护。

Description

耐分解PS导电母料
技术领域
本发明涉及塑料导电母料技术领域，尤其涉及耐分解PS导电母料。
背景技术
PS导电母料，产品以聚苯乙烯树脂做基体，以高吸油值、超细粒径的导电碳黑为导电界质，通过嵌段共聚物热塑性弹性体增加韧性，以分散剂、内外润滑剂调整母料的熔融指数，结合刚性粒子补强和相容剂增容，以单双螺杆多次聚合二次挤出特定工艺而研发的高导电母料，产品的熔条电阻达到103～4Ω，成型电阻达到105～9Ω，能够建立起安全有效的ESD保护。
价格低廉的PS导电母料，虽然为众多生产企业降低了生产成本，但非晶态无规聚合物的聚苯乙烯(PS)，由于分子链的刚性，其性脆易引起产品应力开裂，常规增韧是加入EPDM或者苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的橡胶弹性体，但无论是线型或者星型橡胶弹性体，因其分子连结构和固有的物理性能，在＞250℃时的高温环境中生产，产品会发生分解和碳化，造成产品生产和产品质量诸多缺陷，制约了PS导电母料的应用领域，尤其不能应用于PS导电母粒/PC、PS导电母粒/PET、PS导电母粒/PA等高温聚合和共挤生产的抗静电产品。为此，本发明提供的一种耐分解PS导电母料，其能够完全应用于聚碳酸酯等需要高温共挤生产的抗静电材料，从而拓展了PS导电母料的应用领域。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的耐分解PS导电母料。
本发明的目的之一在于提供一种耐分解PS导电母料，包括按重量百分比计的以下原料：超导碳黑5～10％、高抗冲聚苯乙烯PS 40～60％、增韧剂18～30％、补强剂3～9％、偶联剂0.2～0.8％、抗氧剂0.2～1.2％、EBS 0.2～1.2％、EMA 3～8％。
优选的，包括按重量百分比计的以下原料：超导碳黑7～10％、高抗冲聚苯乙烯PS40～60％、增韧剂20～25％、补强剂3～6％、偶联剂0.3～0.5％、抗氧剂0.5～1％、EBS 0.5～1％、EMA 4～6％。
优选的，所述增韧剂为复合增韧剂，由乙烯丙烯酸丁酯和拉丝级聚乙烯按照一定配比复合得到，其中，乙烯丙烯酸丁酯与拉丝级聚乙烯的重量份百分比为5～10：15～20。
优选的，所述补强剂为由CaCO3和SiO2按照一定配比复合得到，其中，CaCO3与SiO2的重量份百分比为2～4：1～2。
优选的，所述偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。
本发明的目的之二在于提供上述耐分解PS导电母料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照重量配比称取各个原料；
S2、将高抗冲聚苯乙烯PS、超导碳黑、补强剂、偶联剂、抗氧剂、EBS、EMA依次加入混合设备中进行混合，得到混合料A；
S3、将步骤S2得到的混合料A置于双螺杆挤出机中挤出并冷却,得到挤出料B；
S4、向步骤S3得到的挤出料B中加入增韧剂并混合均匀，然后置于单螺杆挤出机中挤出并冷却，得到PS导电母料。
进一步的，步骤S2中，所述混合时的温度为50～60℃，混合转速为20～30r/min，混合时间为15～30min。
进一步的，步骤S3中，所述双螺杆挤出机的各段温度和螺杆转速的参数设定：下料口段温度为190～195℃、熔融捏合段温度为210～225℃、真空排气段温度为200～205℃、模头温度为220～225℃，螺杆转速为50～80r/min。
进一步的，步骤S4中，所述单螺杆挤出机的挤出温度为200～215℃，螺杆转速为20～60r/min。
本发明的目的之三在于将上述耐分解PS导电母料应用于聚碳酸酯需要高温共挤生产的抗静电材料中。
与现有技术相比，本发明具备如下有益效果：
(1)本发明中，通过选用以超导碳黑为导电载体、高抗冲聚苯乙烯PS为基材，以EBA(乙烯丙烯酸丁酯)和聚乙烯(拉丝级)为复合增韧剂，以CaCO3和SiO2为补强剂，再配以偶联剂、抗氧剂、EBS、EMA分别作为润滑剂、分散剂和增容剂，按照合适的比例进行复合，得到的耐分解PS导电母料具有优异的耐高温性能和物理力学性能；
(2)本发明耐分解PS导电母料的制备方法中，首先，为了避免超导碳黑发生团聚，采用“低温(50～60℃)、超低速(20～30r/min)、长时(15～30min)”方式将原料高抗冲聚苯乙烯PS、超导碳黑、补强剂、偶联剂、抗氧剂、EBS、EMA依次均匀混合，此时，不加入增韧体，主要是由于乙烯类聚合物因其特有的润滑性，同样会造成超导碳黑不易分散；然后，将得到的混合料喂入双螺杆挤出机中，采用“高温、低剪切力慢速捏合”的方式对混合料进行挤压捏合，此操作主要是为了避免超导碳黑的“网络”导电结构遭到破坏；最后，向双螺杆挤出机得到的挤出料加入增韧体并混合均匀后，置于单螺杆挤出机中，采用“低温(200～215℃)、慢速推进式(螺杆转速为20～60r/min)”方式挤出，这样操作能够使得得到的产品再一次分散熔融，以及能够使得在双螺杆挤出机中没有完全分散的超导碳黑再一次分散，后加入增韧体，可以很好的避免超导碳黑发生团聚。从而使得本发明得到的最终产品中的超导碳黑分散无结晶、无颗粒、层间结合力牢固、分布均匀，且表面电阻值性能优良；
(3)本发明提供的耐分解PS导电母料，热分解温度300～350℃，碳化温度＞350℃,不仅能够完全应用于聚碳酸酯等需要高温共挤生产的抗静电材料，拓宽了其应用领域，还可应用于电子、电器、通讯、航空航天等相对应的导电、抗静电包装材料中，以对包装的电子产品做到安全、有效的ESD保护。
具体实施方式
本发明中，各个原料选择的依据为：现有技术通常采用高吸油值、超细粒径的常规导电碳黑为导电介质的导电母料，由于要达到特需的产品表面电阻和体积电阻值(熔条表面电阻值需要达到103～4Ω)，常规导电碳黑一般添加量在15～25％，这就易于造成最终导电母料产品的物理性能，特别是抗冲击强度大大的降低，所以，本发明选用具有更高吸油值和更大比表面积的超导碳黑，其添加量控制在5～10％才能提升最终导电母料产品的韧性和抗冲击强度；
另外，导电碳黑属于不定形无机物，导电碳黑的加入会影响最终产品的韧性和抗冲击强度，而橡胶弹性体(例如EPDM、SEBS或者SBS)等耐分解温度太低(＞250℃就开始分解)，故本发明选择耐高温分解的复合增韧材料：乙烯丙烯酸丁酯(热分解温度为330℃)+拉丝级聚乙烯(热分解温度＞300℃)，虽然其增韧效果没有苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的共聚物好，但是由于超导碳黑的份数减少，韧性相应增加，所以，本发明制备的耐分解PS导电母料的抗冲击强度和韧性仍然能达到产品标准(拉伸强度：≥15MPa，断裂伸长率：≥30％，冲击强度：≥10KJ/M2)。
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
一种耐分解PS导电母料，包括以下重量份的原料：超导碳黑10份、高抗冲聚苯乙烯PS 46份、增韧剂(由10份乙烯丙烯酸丁酯和15份拉丝级聚乙烯复合得到)25份、补强剂(由CaCO3和SiO2按照重量份比1：1复合得到)8份、乙烯基三乙氧基硅烷0.8份、抗氧剂1.2份、EBS1份、EMA 8份；该耐分解PS导电母料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照上述重量份配比称取各个原料；
S2、将高抗冲聚苯乙烯PS、超导碳黑、补强剂、偶联剂、抗氧剂、EBS、EMA依次加入混合设备中于50℃下混合20min，得到混合料A；
S3、设定双螺杆挤出机的各段温度和螺杆转速：下料口段温度为192℃、熔融捏合段温度为220℃、真空排气段温度为200℃、模头温度为222℃，螺杆转速为80r/min，将得到的混合料A置于双螺杆挤出机中挤出并冷却,得到挤出料B；
S4、设定单螺杆挤出机的温度和螺杆转速：单螺杆挤出机的挤出温度为212℃,螺杆转速为25r/min，将得到的挤出料B与增韧体混合均匀，然后置于单螺杆挤出机中挤出并冷却，得到耐分解PS导电母料。
实施例2
一种耐分解PS导电母料，包括以下重量份的原料：超导碳黑7份、高抗冲聚苯乙烯PS 52份、增韧剂(由10份乙烯丙烯酸丁酯和15份拉丝级聚乙烯复合得到)25份、补强剂(由CaCO3和SiO2按照重量份比3：1复合得到)7份、偶联剂0.4份、抗氧剂0.8份、EBS0.8份、EMA 3份；
该耐分解PS导电母料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照上述重量份配比称取各个原料；
S2、将高抗冲聚苯乙烯PS、超导碳黑、补强剂、偶联剂、抗氧剂、EBS、EMA依次加入混合设备中于55℃下混合30min，得到混合料A；
S3、设定双螺杆挤出机的各段温度和螺杆转速：下料口段温度为190℃、熔融捏合段温度为225℃、真空排气段温度为205℃、模头温度为220℃，螺杆转速为60r/min，将得到的混合料A置于双螺杆挤出机中挤出并冷却,得到挤出料B；
S4、设定单螺杆挤出机的温度和螺杆转速：单螺杆挤出机的挤出温度为215℃,螺杆转速为20r/min，将得到的挤出料B与增韧体混合均匀，然后置于单螺杆挤出机中挤出并冷却，得到耐分解PS导电母料。
实施例3
一种耐分解PS导电母料，包括以下重量份的原料：超导碳黑10份、高抗冲聚苯乙烯PS 53份、增韧剂(由8份乙烯丙烯酸丁酯和17份拉丝级聚乙烯复合得到)25份、补强剂(由CaCO3和SiO2按照重量份比4：1复合得到)6份、偶联剂0.3份、抗氧剂1份、EBS 0.7份、EMA 4份；
该耐分解PS导电母料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照上述重量份配比称取各个原料；
S2、将高抗冲聚苯乙烯PS、超导碳黑、补强剂、偶联剂、抗氧剂、EBS、EMA依次加入混合设备中于60℃下混合15min，得到混合料A；
S3、设定双螺杆挤出机的各段温度和螺杆转速：下料口段温度为195℃、熔融捏合段温度为210℃、真空排气段温度为205℃、模头温度为225℃，螺杆转速为50r/min，将得到的混合料A置于双螺杆挤出机中挤出并冷却,得到挤出料B；
S4、设定单螺杆挤出机的温度和螺杆转速：单螺杆挤出机的挤出温度为205℃,螺杆转速为40r/min，将得到的挤出料B与增韧体混合均匀，然后置于单螺杆挤出机中挤出并冷却，得到耐分解PS导电母料。
实施例4
一种耐分解PS导电母料，包括以下重量份的原料：超导碳黑5份、高抗冲聚苯乙烯PS 60份、增韧剂(由10份乙烯丙烯酸丁酯和15份拉丝级聚乙烯复合得到)25份、补强剂(由CaCO3和SiO2按照重量份比1：1复合得到)2份、偶联剂0.5份、抗氧剂1份、EBS 0.5份、EMA 7份；其制备方法同实施例1。
实施例5
一种耐分解PS导电母料，包括以下重量份的原料：超导碳黑10份、高抗冲聚苯乙烯PS 51份、增韧剂(由5份乙烯丙烯酸丁酯和20份拉丝级聚乙烯复合得到)25份、补强剂(由CaCO3和SiO2按照重量份比2：1复合得到)9份、偶联剂0.4份、抗氧剂0.6份、EBS1份、EMA 3份；其制备方法同实施例1。
对比例1
一种PS导电母料，包括以下重量份的原料：超导碳黑15份、高抗冲聚苯乙烯PS 46份、增韧剂(由10份乙烯丙烯酸丁酯和15份拉丝级聚乙烯复合得到)25份、补强剂(由CaCO3和SiO2按照重量份比1：1复合得到)3份、乙烯基三乙氧基硅烷0.8份、抗氧剂1.2份、EBS 1份、EMA 8份；其制备方法同实施例1。
对比例2
一种PS导电母料，包括以下重量份的原料：超导碳黑10份、高抗冲聚苯乙烯PS 60份、增韧剂(由5份乙烯丙烯酸丁酯和5份拉丝级聚乙烯复合得到)10份、补强剂(由CaCO3和SiO2按照重量份比1：1复合得到)9份、乙烯基三乙氧基硅烷0.8份、抗氧剂1.2份、EBS 1份、EMA 8份；其制备方法同实施例1。
对比例3
一种PS导电母料，包括以下重量份的原料：超导碳黑10份、高抗冲聚苯乙烯PS 60份、增韧剂(由5份乙烯丙烯酸丁酯和10份拉丝级聚乙烯复合得到)15份、补强剂(由CaCO3和SiO2按照重量份比1：1复合得到)5份、乙烯基三乙氧基硅烷0.5份、抗氧剂1份、EBS 0.5份、EMA 6份；其制备方法同实施例1。
对比例4
一种PS导电母料，包括以下重量份的原料：导电碳黑18份、高抗冲聚苯乙烯PS 40份、增韧剂(由10份乙烯丙烯酸丁酯和15份拉丝级聚乙烯复合得到)25份、补强剂(由CaCO3和SiO2按照重量份比1：1复合得到)6份、乙烯基三乙氧基硅烷0.8份、抗氧剂1.2份、EBS 1份、EMA 8份；其制备方法同实施例1。
对比例5
一种PS导电母料，包括以下重量份的原料：超导碳黑10份、高抗冲聚苯乙烯PS 46份、增韧剂(橡胶弹性体)25份、补强剂(由CaCO3和SiO2按照重量份比1：1复合得到)8份、乙烯基三乙氧基硅烷0.8份、抗氧剂1.2份、EBS 1份、EMA 8份；其制备方法同实施例1。
对实施例1～5及对比例1～5制得的PS导电母料和对比例3(市售的PS导电母料)进行性能，测试标准如下：
电阻率：采用QUICK/499D型数字超高电阻、微电流测量仪，依据GB/T1410-2006测试；
拉伸强度：采用万能材料试验机，依据ASTM/D638测试；
冲击强度：采用冲击试验机，依据GB/T1043测试；
断裂伸长率：采用万能材料试验机，依据ISO527测试；
TGA(失重、分解)：采用氮气气氛，依据JY/T 014-1996测试。测试结果数据具体参见下表1：
表1
Figure GDA0003647164290000111
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.耐分解PS导电母料，其特征在于，包括按重量百分比计以下原料：超导碳黑5～10％、高抗冲聚苯乙烯PS 30～60％、增韧剂18～30％、补强剂3～9％、偶联剂0.2～0.8％、抗氧剂0.2～1.2％、EBS 0.2～1.2％、EMA 3～8％，所述增韧剂为复合增韧剂，由乙烯丙烯酸丁酯和拉丝级聚乙烯按照一定配比复合得到，其中，乙烯丙烯酸丁酯与拉丝级聚乙烯的重量份百分比为5～10：15～20，所述补强剂为由CaCO3和SiO2按照一定配比复合得到，其中，CaCO3与SiO2的重量份百分比为2～4：1～2，
耐分解PS导电母料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照重量配比称取各个原料；
S2、将高抗冲聚苯乙烯PS、超导碳黑、补强剂、偶联剂、抗氧剂、EBS、EMA依次加入混合设备中进行混合，得到混合料A，所述混合时的温度为50～60℃，混合转速为20～30r/min，混合时间为15～30min；
S3、将步骤S2得到的混合料A置于双螺杆挤出机中挤出并冷却,得到挤出料B，所述双螺杆挤出机的参数设置：下料口段温度为190～195℃、熔融捏合段温度为210～225℃、真空排气段温度为200～205℃、模头温度为220～225℃，螺杆转速为50～80r/min；
S4、向步骤S3得到的挤出料B中加入增韧剂并混合均匀，然后置于单螺杆挤出机中挤出并冷却，得到PS导电母料，所述单螺杆挤出机的挤出温度为200～215℃,螺杆转速为20～60r/min。
2.根据权利要求1所述的耐分解PS导电母料，其特征在于，包括按重量百分比计的以下原料：超导碳黑7～10％、高抗冲聚苯乙烯PS 40～60％、增韧剂20～25％、补强剂3～6％、偶联剂0.3～0.5％、抗氧剂0.5～1％、EBS 0.5～1％、EMA 4～6％。
3.根据权利要求1或2所述的耐分解PS导电母料，其特征在于，所述偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。
4.耐分解PS导电母料的应用，其特征在于，权利要求1-3任一项所述耐分解PS导电母料应用于聚碳酸酯需要高温共挤生产的抗静电材料中。
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