CN113999483A - 一种防尘abs复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防尘ABS复合材料及其制备方法，该ABS复合材料由以下重量份数(％)的原料制成：ABS 61.5～90％，抗静电剂0.2～1.5％，相容剂5～20％,耐热剂5～15％，其他助剂0.1～2％。制备方法是按重量比称取原料，混合后加入双螺杆机中经熔融挤出，造粒。本发明制备工艺简单、成本低廉，得到的ABS复合材料不仅物理机械性能和耐热性能优良，而且具备良好的抗静电和防尘性能，具有广泛的应用前景。

Description

一种防尘ABS复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种防尘ABS复合材料及其制备方法。

背景技术

由于ABS的极性很强，表面容易粘附灰尘，往ABS中添加一定量的抗静电剂，可使得ABS材料表面对灰尘的吸附作用减弱，从而达到防尘的效果。在采矿，纺织，电子元件生产等行业中，防尘ABS材料都有着非常广泛的应用。其中在安防器材行业，如烟雾探测报警器等，对防尘ABS材料的要求更为苛刻，不仅要求防尘效果均匀稳定(防止误报)，还要有耐热好，韧性佳，光洁度高等要求。

市面上常用的一些抗静电剂，如导电炭黑、石墨、碳纳米管等，由于颜色的限制，加上分散困难，对ABS物性和表面光洁度影响极大，并不能很好的应用在防尘ABS上。而近年来市面上推出的一些可以用在浅色塑料上的新型的高分子抗静电剂，如PEBAX MH2030等，不仅价格高昂，添加量大，还对ABS的耐热性能影响极大，也难以推广应用。

目前在防尘ABS上采用比较广泛的技术是，在ABS中添加可析出型的有机抗静电剂，这种抗静电剂一般可分阴离子型抗静电剂、阳离子型抗静电剂与非离子型抗静电剂等，或者几种抗静电剂复合使用。其原理都是利用抗静电剂析出在ABS表面形成一层抗静电保护膜，减少了ABS表面能，从而达到防止吸附灰尘的效果。这种方法虽然也能达到一定的抗静电防尘效果，但防尘效果并不均匀，并且随时间抗静电剂还会慢慢消耗，防尘效果也跟着持续下降，最后完全失效。此外，还会经常出现抗静电剂析出(表面喷霜，发油，发粘)，耐热性能差，发脆等问题，导致此技术方法在安防器材等行业等高端行业上的应用不是太理想。

如何制备一种更为高效的防尘ABS复合材料，满足目前市场上日益增长的使用需求，成为了一个函待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种防尘ABS复合材料及其制备方法。

本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种防尘ABS复合材料，所述ABS复合材料由以下重量份数的原料制成：

在本发明所述防尘ABS复合材料中，所述ABS为丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，所述ABS为分子量为15000-50000的通用型ABS原料。

在本发明所述防尘ABS复合材料中，所述的抗静电剂为离子液体(低温熔融盐)。这里的离子液体可以是有机咪唑盐，如[Im1,4]TfS(1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐)，[Im1,4]DCA(1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐)，[EMIm]TfA(1-乙基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐)等，也可以是无机超强酸强碱盐，如氟锑酸锂，全氟磺酸钾，或高氯酸钠等。首选有机咪唑盐[Im1,4]TfS(1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐)。离子液体作为抗静电剂加入到ABS中，能在聚合物表面形成导电通道，从而降低了聚合物的表面电阻率，达到抗静电和防尘的效果，且该效果持续的时间能非常长久。

在本发明所述防尘ABS复合材料中，所述相容剂为市售通用聚酯型热塑性聚氨酯TPU，硬度为70A-95A。离子液体单独添加在大多数聚合物中，由于相容性差，分散效果不好，造成复合材料抗静电和防尘效果不佳。而热塑性聚氨酯TPU，是离子液体的有效载体，与离子液体有极佳的相容性。TPU的加入，能有效的提高离子液体和ABS聚合物之间的相容性，从而达到良好的抗静电防尘效果，同时又对ABS起到一定的增韧作用。

在本发明所述防尘ABS复合材料中，所述耐热剂为马来酸酐共聚物，这里首选苯乙烯、N-苯基马来酰亚胺、马来酸酐的三元共聚物。由于抗静电剂的加入导致ABS的耐热性急速下降，而耐热剂的加入能极大的弥补这方面的损失。

在本发明所述防尘ABS复合材料中，其他助剂包括抗氧剂、润滑剂、热稳定剂、抗紫外剂、着色剂等，可酌情增减。

本发明的另一个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种耐防尘ABS复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

S1、按以下重量比称取原料：

S2、把ABS、抗静电剂、相容剂、耐热剂及其他助剂按顺序依次或同时加入高速混合机混合均匀；

S3、将步骤S2中得到的混合物置于双螺杆机中，经熔融挤出，造粒，其中，双螺杆机中螺杆长径比为28～48，工艺条件为：一区温度160～200℃，二区温度170～210℃，三区温度180～220℃，四区温度190～230℃，机头温度为190～230℃，料筒停留时间为0.5～2分钟，熔体压力10～20MPa。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

本发明公开的防尘ABS复合材料，具有防尘效果均匀，持续时间长等特点，其原料均为市售，制备工艺简单，成本相对低廉，能满足市场上中高端防尘ABS的应用需求，特别适合于在安防器材行业的应用，该防尘ABS复合材料具有耐热好、韧性佳、光洁度高的特性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明公开的一种防尘ABS复合材料及其制备方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

ABS(丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物)是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，是一种用途极广的热塑性工程塑料。在本发明案例中所采用ABS为LG公司生产，商品牌号为121H，抗静电剂[Im1,4]TfS为巴斯夫公司生产，商品牌号LQ01；相容剂TPU为万华公司生产，商品牌号为WHT-1185；耐热剂苯乙烯、N-苯基马来酰亚胺、马来酸酐的三元共聚物为旭电化公司生产，商品牌号MS-NB；其他助剂为抗氧剂，润滑剂，热稳定剂，抗紫外剂，着色剂等，均为市售。在对比例2中，所采用的对比抗静电剂为复合型脂肪酸聚氧乙烯醚抗静电剂，为科莱恩公司生产，商品牌号HS-1。

实施例1

将重量比78.8％ABS，0.2％[Im1,4]TfS，12％TPU，8％马来酸酐的三元共聚物，和1％的其他助剂，放入搅拌桶中进行充分混合15分钟后，将已混合好的物料放入双螺杆挤出机中熔融混炼，挤出，造粒，双螺杆挤出机的螺杆直径为35mm，螺杆长度与直径的比例设定为32，挤出温度分别为一区温度160℃，二区温度175℃，三区温度190℃，四区温度200℃，机头温度215℃，停留时间1-2min，压力为15MPa。

实施例2

将重量比78.4％ABS，0.6％[Im1,4]TfS，12％TPU，8％马来酸酐的三元共聚物，和1％的其他助剂，放入搅拌桶中进行充分混合18分钟后，将已混合好的物料放入双螺杆挤出机中熔融混炼，挤出，造粒，双螺杆挤出机的螺杆直径为52mm，螺杆长度与直径的比例设定为36，挤出温度分别为一区温度165℃，二区温度180℃，三区温度195℃，四区温度210℃，机头温度225℃，停留时间1-2min，压力为13MPa。

实施例3

将重量比77.5％ABS，1.5％[Im1,4]TfS，12％TPU，8％马来酸酐的三元共聚物，和1％的其他助剂，放入搅拌桶中进行充分混合25分钟后，将已混合好的物料放入双螺杆挤出机中熔融混炼，挤出，造粒，双螺杆挤出机的螺杆直径为65mm，螺杆长度与直径的比例设定为40，挤出温度分别为一区温度175℃，二区温度185℃，三区温度190℃，四区温度205℃，机头温度215℃，停留时间1-2min，压力为16MPa。

实施例4

将重量比87.4％ABS，0.6％[Im1,4]TfS，5％TPU，5％马来酸酐的三元共聚物，和1％的其他助剂，放入搅拌桶中进行充分混合25分钟后，将已混合好的物料放入双螺杆挤出机中熔融混炼，挤出，造粒，双螺杆挤出机的螺杆直径为65mm，螺杆长度与直径的比例设定为40，挤出温度分别为一区温度170℃，二区温度185℃，三区温度195℃，四区温度215℃，机头温度210℃，停留时间1-2min，压力为18MPa。

实施例5

将重量比63.4％ABS，0.6％[Im1,4]TfS，20％TPU，15％马来酸酐的三元共聚物，和1％的其他助剂，放入搅拌桶中进行充分混合22分钟后，将已混合好的物料放入双螺杆挤出机中熔融混炼，挤出，造粒，双螺杆挤出机的螺杆直径为75mm，螺杆长度与直径的比例设定为44，挤出温度分别为一区温度180℃，二区温度190℃，三区温度195℃，四区温度210℃，机头温度215℃，停留时间1-2min，压力为14MPa。

实施例6

将重量比64.5％ABS，1.5％[Im1,4]TfS，18％TPU，15％马来酸酐的三元共聚物，和1％的其他助剂，放入搅拌桶中进行充分混合18分钟后，将已混合好的物料放入双螺杆挤出机中熔融混炼，挤出，造粒，双螺杆挤出机的螺杆直径为60mm，螺杆长度与直径的比例设定为32，挤出温度分别为一区温度185℃，二区温度195℃，三区温度200℃，四区温度215℃，机头温度225℃，停留时间1-2min，压力为18MPa。

对比例1

将重量比90.4％ABS，0.6％[Im1,4]TfS，8％马来酸酐的三元共聚物，和1％的其他助剂，放入搅拌桶中进行充分混合23分钟后，将已混合好的物料放入双螺杆挤出机中熔融混炼，挤出，造粒，双螺杆挤出机的螺杆直径为40mm，螺杆长度与直径的比例设定为40，挤出温度分别为一区温度175℃，二区温度185℃，三区温度195℃，四区温度215℃，机头温度220℃，停留时间1-2min，压力为15MPa。

对比例2

将重量比97％ABS，3％对比抗静电剂HS-1，放入搅拌桶中进行充分混合20分钟后，将已混合好的物料放入双螺杆挤出机中熔融混炼，挤出，造粒，双螺杆挤出机的螺杆直径为60mm，螺杆长度与直径的比例设定为32，挤出温度分别为一区温度170℃，二区温度180℃，三区温度190℃，

四区温度210℃，机头温度220℃，停留时间1-2min，压力为16MPa。

将前6个实施例与2个对比例所制得的ABS复合材料进行测试，其性能评价方式及实行标准为：

将完成造粒的材料在80℃的鼓风烘箱中干燥3－6小时，然后将干燥好的材料在注射成型机上进行注射成型制样，注射成型模温控制在80℃。拉伸强度测试按ASTM D638标准进行，试样尺寸为180×12.7×3.2mm，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能测试按ASTM D790标准进行，试样尺寸为128×13×3.2，弯曲速度为3mm/min，跨距为64mm；悬臂梁冲击强度按ASTM D256标准进行，试样尺寸为63.5×12.7×4.2mm,缺口尺寸为试样厚度的五分之一。热变型温度测试按ASTM D648标准进行，试样尺寸为128×13×6.4mm。表面电阻率按ASTMD257的标准进行，试样尺寸为100×80×3.2mm。表面光泽度按目测的方法在80×60mm的光面上同等条件对比。防尘效果测试按照安防器材行业企业内部标准进行，具体方法为，在80×60mm的光洁试样表面均匀倒满烟灰，然后自然倾倒掉表面烟灰，对比观察试样表面烟灰的粘附量及其分布均匀度，按照“不合格”，“一般”，“良好”，“优秀”四个级别进行划分。

实施例和对比例的综合力学性能通过测试所得的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度热变型温度及表面电阻率和防尘效果进行评判，结果如表1所示。表1中备注如下：×不合格；+一般；++良好；+++优秀。

表1.实施例和对比例参数表

从实施例1，实施例2和实施例3对比来看，添加相同分量的TPU时，随着离子液体[Im1,4]TfS的增加，表面电阻率下降，材料的防尘效果变好。但是过量的离子液体[Im1,4]TfS，起不到任何积极的作用。同理，从实施例2，实施例4和实施例5来看，添加相同分量的离子液体[Im1,4]TfS，随着相容剂TPU含量的增加，表面电阻率下降，材料的防尘效果变好。但是过量的TPU，不仅没有积极的作用，还会使得材料的外观变差。

从实施例2和实施例6来看，同时增加离子液体[Im1,4]TfS和TPU的用量，虽然能降低材料的表面电阻率，但是材料的防尘效果提升不明显，而且还降低了物理性能、热变形温度和材料的表面光泽度，得不偿失。因此总体上看，实施例2是一个比较合理的配比。

从实施例2和对比例1来看，若不添加TPU作为相容剂，其表面电阻率和防尘效果都会大打折扣，并且冲击强度也有所降低。从实施例2和对比例2来看，本发明在物理性能和耐热性能，与及防尘效果都比采用添加市售抗静电剂HS-1的方法要优秀，并且6个月后的防尘效果也依然稳定。

综上所述，本发明所制备的防尘ABS复合材料，不仅物理机械性能和耐热性能优秀，具有抗静电防尘效果均匀，持续时间长等特点，其制备工艺简单，成本相对低廉，能满足市场上中高端防尘ABS的应用需求，特别适合于在安防器材行业的应用，具有良好的发展前景。

以上对本发明所提供的一种防尘ABS复合材料进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种防尘ABS复合材料，其特征在于，所述ABS复合材料由以下重量份数的原料制成：

2.根据权利要求1所述的防尘ABS复合材料，其特征在于，所述ABS为丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，采用分子量为15000-50000的通用型ABS原料。

3.根据权利要求1所述的防尘ABS复合材料，其特征在于，所述抗静电剂为离子液体，所述离子液体为低温熔融盐，选自有机咪唑盐或者无机超强酸强碱盐。

4.根据权利要求1所述的防尘ABS复合材料，其特征在于，所述相容剂为热塑性聚氨酯材料TPU，硬度为70A-95A。

5.根据权利要求1所述的防尘ABS复合材料，其特征在于，所述耐热剂为马来酸酐共聚物。

6.根据权利要求5所述的防尘ABS复合材料，其特征在于，所述马来酸酐共聚物为苯乙烯、N-苯基马来酰亚胺、马来酸酐的三元共聚物。

7.根据权利要求1所述的防尘ABS复合材料，其特征在于，所述其他助剂包括抗氧剂、润滑剂、分散剂、抗紫外剂、着色剂。

8.一种耐防尘ABS复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

S1、按以下重量比称取原料：

S2、把ABS、抗静电剂、相容剂、耐热剂及其他助剂按顺序依次或者同时加入高速混合机混合均匀；

S3、将步骤S2中得到的混合物置于双螺杆机中，经熔融挤出，造粒，其中，双螺杆机中螺杆长径比为28～48，工艺条件为：一区温度160～200℃，二区温度170～210℃，三区温度180～220℃，四区温度190～230℃，机头温度为190～230℃，料筒停留时间为0.5～2分钟，熔体压力10～20MPa。

Images