CN114181490B - 一种阻燃抗静电abs/sma/pa复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种阻燃抗静电ABS/SMA/PA复合材料及其制备方法,其包括以下原料组分：ABS树脂、SMA树脂、PA树脂、环保溴系阻燃剂、阻燃协效剂、抗静电剂、增韧剂以及其他助剂；所述ABS树脂、SMA树脂、PA树脂、环保溴系阻燃剂、阻燃协效剂与抗静电剂的重量比为(20～50):(12～25)：(5～10):(12～20):(3～5):(10～25)；所述SMA树脂的马来酸酐含量为16％～20％；所述抗静电剂为亲水性聚合物，抗静电剂为聚醚酯酰胺类抗静电剂。

Description

一种阻燃抗静电ABS/SMA/PA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，特别涉及一种阻燃抗静电ABS/SMA/PA复合材料及其制备方法。

背景技术

ABS树脂具有优异的力学性能和冲击性能、尺寸稳定性较好、耐磨性能优良、使用温度范围较宽，是目前产量最大、使用范围最广的热塑性工程塑料之一，已经在家电、电子电器等产品领域中得到广泛应用。然而ABS树脂的氧指数只有18，属于易燃材料；同时ABS具有良好的电绝缘性能，其表面电阻一般在10¹³～10¹⁵Ω·m，但当与其他物质接触或者摩擦后容易聚集静电荷，导致吸尘、电击、火花放电，严重的甚至会引起火灾和爆炸。

如何解决材料的抗静电问题，为市场提供抗静电材料一直是研究的热点，目前常用的制备抗静电材料的方式主要有三种，一是添加炭黑、金属粉等抗静电剂，二是添加表面活性剂，三是添加高分子类抗静电剂。方法一制得的材料颜色较深，无法满足浅色产品需求。方法二制得的材料会由于抗静电剂的迁移而造成制品表面雾化，而且此类材料的抗静电效果与周围环境的水分含量关系较大，抗静电效果不稳定。方法三制得的材料抗静电性能稳定，是近年来的研究热点，但是抗静电剂的加入会对材料的物理机械性能造成较大的影响，同时成本很高。

因此，如何制备一种既有良好且稳定的抗静电性能，又兼具良好的物理机械性能和阻燃性能，同时材料颜色能够满足浅色产品需求的材料以适应市场需求正是本领域迫切需要解决的问题。

发明内容

为解决上述背景技术提到的问题：现有抗静电材料无法满足浅色产品需求、抗静电效果不稳定、抗静电剂的加入对材料的物理机械性能造成较大的影响等问题,本发明提供一种阻燃抗静电ABS/SMA/PA复合材料，该阻燃抗静电ABS/SMA/PA复合材料能够保持阻燃ABS优异的力学性能和阻燃性能，同时具有低的表面电阻，且产品颜色浅，可以生产各种彩色产品，特别适用于电子电器、家电、OA设备等领域。

本发明提供一种阻燃抗静电ABS/SMA/PA复合材料，其包括以下原料组分：ABS树脂、SMA树脂、PA树脂、环保溴系阻燃剂、阻燃协效剂、抗静电剂、增韧剂以及其他助剂；所述ABS树脂、SMA树脂、PA树脂、环保溴系阻燃剂、阻燃协效剂与抗静电剂的重量比为(20～50):(12～25)：(5～10):(12～20):(3～5):(10～25)；所述SMA树脂的马来酸酐含量为16％～20％；所述抗静电剂为亲水性聚合物，抗静电剂为聚醚酯酰胺类抗静电剂。

本发明采用ABS树脂、SMA树脂与PA树脂制得ABS/SMA/PA复合材料，ABS树脂具有力学性能优异、尺寸稳定性较好、耐磨性能优良、使用温度范围较宽等优点；SMA树脂分子结构中具有非极性的芳环基和极性的酸酐基，因此与多种极性或非极性材料(如PS、AS、ABS、PC和PA等)以及玻纤相容性较好，同时SMA树脂具有较高的热变形温度，其与ABS共混可制得性能优良的复合材料，本发明通过添加一定配比的高组分SMA树脂，能够提高材料的刚性，改善ABS树脂和抗静电剂的相容性，从而提高材料的抗静电效果；同时，其中还加入了一定量的PA树脂，PA树脂具有优异的机械性能和耐高温性能，其分子链上含有酰胺基，能与聚醚酯酰胺类抗静电剂形成分子间作用力，提高材料的耐温性能，因此能够有效提高材料的白度值；同时，本发明选用聚醚酯酰胺作为永久型抗静电剂，制得的ABS/SMA/PA复合材料的抗静电性能优异，产品颜色浅，可用于各种颜色的产品，此类抗静电剂分子量大，不易析出，表面不存起霜的风险；并且，本发明选用马来酸酐含量为16％～20％的SMA树脂，材料的力学性能和抗静电效果与SMA树脂种类有关，选用的SMA树脂中马来酸酐的接枝率高，能够提高抗静电剂与基体树脂的相容性；

此外，本发明具体限定ABS树脂、SMA树脂、PA树脂与抗静电剂等原料组分的配比，通过ABS树脂、SMA树脂与PA树脂以特定配比协效作用以达到所需性能：当配比超出本发明限定范围，则将导致ABS/SMA/PA复合材料性能难以达到所需性能，例如当SMA树脂占比低于本发明限定范围，则材料的力学性能和抗静电性能不佳，不满足使用要求，当PA树脂占比低于本发明限定范围，则材料的表面电阻值明显上升，抗静电性能不佳，且材料的白度值明显下降；

综上，本发明通过ABS树脂、SMA树脂、PA树脂、环保溴系阻燃剂、阻燃协效剂、增韧剂等原料组分与特定种类的抗静电剂(聚醚酯酰胺类抗静电剂)配合，并具体限定ABS树脂、SMA树脂、PA树脂与抗静电剂等原料组分的配比以及限定SMA树脂中的马来酸酐含量，使得所制得的阻燃抗静电ABS/SMA/PA复合材料，能够保持阻燃ABS优异的力学性能和阻燃性能，同时具有低的表面电阻，抗静电效果优异，且产品颜色浅，可以生产各种彩色产品，特别适用于电子电器、家电、OA设备等领域。

在一实施例中，所述其他助剂包括抗氧剂和润滑剂；按重量份计，所述ABS树脂20～50份，SMA树脂12～25份，PA树脂5～10份，环保溴系阻燃剂12～20份，阻燃协效剂3～5份，抗静电剂10～25份，增韧剂2～8份，抗氧剂0.1～0.5份,润滑剂0.1～0.5份。

在一实施例中，所述ABS树脂为苯乙烯、丁二烯和丙烯腈的共聚物，所述ABS树脂中的丁二烯的含量为20％～30％，在220℃，10kg负荷测试条件下其熔体流动速率为5～10g/10min。其中，所述丁二烯含量指的是质量含量。

在一实施例中，所述PA树脂为中粘度PA6树脂，粘度为2.65～2.85。

在一实施例中，所述环保溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂、四溴双酚A、溴代三嗪中的一种或多种组合。

在一实施例中，所述阻燃协效剂为三氧化二锑、五氧化二锑、锑酸钠、硅酸盐中的一种或多种组合。

在一实施例中，所述增韧剂为高胶粉、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、氯化聚乙烯中的一种或多种组合。

在一实施例中，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或多种组合。

在一实施例中，所述润滑剂为硬酯酸钙、季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬酯酸酰胺中的一种或多种组合。

本发明还提供一种如上所述的阻燃抗静电ABS/SMA/PA复合材料的制备方法,其包括以下步骤：

S100、按一定重量称取ABS树脂、SMA树脂、PA树脂、环保溴系阻燃剂、阻燃协效剂、抗静电剂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂进行混合，混合均匀后得到混合物M；

S200、将混合物M投入到双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机中经共混熔融挤出造粒后，制得所述阻燃抗静电ABS/SMA/PA复合材料。

与现有的技术相比，本发明具有以下技术效果：

本发明提供的阻燃抗静电ABS/SMA/PA复合材料能够保持阻燃ABS优异的力学性能和阻燃性能，同时具有低的表面电阻，抗静电效果好；且产品颜色浅，添加的抗静电剂分子量大不易析出，表面不存起霜的风险，该ABS/SMA/PA复合材料可以生产各种彩色产品，特别适用于电子电器、家电、OA设备等领域。

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。

本发明还提供一种阻燃抗静电ABS/SMA/PA复合材料的制备方法,其包括以下步骤：

(1)按一定重量称取ABS树脂、SMA树脂、PA树脂、环保溴系阻燃剂、阻燃协效剂、抗静电剂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂投入在高速混合机中搅拌2～5分钟进行混合，混合均匀后得到混合物M；

(2)将混合物M投入到双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机中经共混熔融挤出造粒后，制得所述阻燃抗静电ABS/SMA/PA复合材料。其中，熔融挤出温度为180℃～230℃，双螺杆挤出机的螺杆长径比为(35～50):1,螺杆转速为(350～450)rpm。

本发明还提供一种阻燃抗静电ABS/SMA/PA复合材料的原料组分配方,其中，按重量份计，所述ABS树脂20～50份，SMA树脂12～25份，PA树脂5～10份，环保溴系阻燃剂12～20份，阻燃协效剂3～5份，抗静电剂10～25份，增韧剂2～8份，抗氧剂0.1～0.5份,润滑剂0.1～0.5份。

本发明还提供如表1所示的实施例和对比例的配方(单位：重量份)：

表1

表1中，实施例1-3和对比例1-4中，所述ABS树脂均选自由台化公司提供的牌号为AE8000的ABS树脂，所述ABS树脂中的丁二烯的含量为20％～30％，在220℃，10kg负荷测试条件下其熔体流动速率为6.5g/10min；环保溴系阻燃剂选自由韩国宇进提供的牌号为FR245的环保溴系阻燃剂，其为溴代三嗪；阻燃协效剂选自由常德辰州锑品有限公司提供的三氧化二锑；增韧剂选自科利化工提供的氯化聚乙烯；抗氧剂为利安隆提供的抗氧剂1076和抗氧剂168按质量比1:1复配而得的混合物；润滑剂选自发基化学提供的硬脂酸钙。

在实施例1-3和对比例1-2、4中，SMA树脂均选自由华雯公司提供的牌号为SMA-700的SMA树脂；在对比例3中，SMA树脂均选自由华雯公司提供的牌号为SMA-800的SMA树脂；所述SMA-700的马来酸酐含量为20％，所述SMA-800的马来酸酐含量为8％

实施例1-3和对比例1-3中，PA树脂均选自由海阳锦纶提供的牌号HY2800A的PA6树脂，粘度为2.7；

实施例1-3和对比例1、3-4中，抗静电剂选自由日本三洋提供的聚醚酯酰胺类抗静电剂6500；对比例2中，抗静电剂选自季铵盐基丙烯酸酯类抗静电剂SE-01；

根据表1配方，将实施例和对比例中的原料组分按照以下制备方法制得ABS/SMA/PA复合材料，制备步骤为：

(1)按一定重量称取ABS树脂、SMA树脂、PA树脂、环保溴系阻燃剂、阻燃协效剂、抗静电剂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂投入在高速混合机中搅拌2分钟进行混合，混合均匀后得到混合物M；

(2)将混合物M投入到双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机中经共混熔融挤出造粒后，制得所述阻燃抗静电ABS/SMA/PA复合材料。其中，双螺杆挤出机的各区温度从1到9区依次为100℃、180℃、190℃、200℃、190℃、190℃、180℃、180℃、190℃,机头温度为200℃，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1,螺杆转速为350rpm。

将实施例和对比例中制得的ABS/SMA/PA复合材料在相同测试条件下，进行相关性能指标的测试，测试结果如下表2所示：

表2

表2中，实施例和对比例制得的ABS/SMA/PA复合材料，按照测试标准制备样条并测试，其中,拉伸强度的测试标准为IS0527-2，试样尺寸为1A型(标距115mm、平行部分10mm×4mm),拉伸速度50mm/min；弯曲强度和弯曲模量测试标准为ISO178，试样尺寸为80mm×10mm×4mm，弯曲速度2mm/min；阻燃性能测试标准为UL94，其中试样厚度d为1.6mm和3.2mm；简支梁冲击强度测试标准为ISO179-1，试样尺寸为80mm×10mm×4mm(如有缺口，则缺口保留宽度8mm)；抗静电性能通过表面电阻表征，采用的标准为国标GB/T1410-2006《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》；白度值用色差仪测试，对比材料的L值。

从表2的测试结果可以得出：

实施例1-3制备的阻燃抗静电ABS/SMA/PA复合材料具有较好的力学性能和阻燃效果，其阻燃性能达到V0,且表面电阻可到10⁹次方以下，满足抗静电要求,同时，产品白度值得到显著提高，产品颜色浅，可以适用生产各种彩色产品，特别适用于电子电器、家电、OA设备等领域。

对比例1与实施例1相比，区别仅在于对比例1将ABS树脂的占比增加，将SMA树脂的占比降低，测试结果表明：对比例1的拉伸强度、弯曲强度等力学性能显著下降，表面电阻明显上升，抗静电性能不佳。可知，本发明添加一定量的SMA树脂之后材料的强度和抗静电性能可以得到显著提高；

对比例2与实施例2相比，区别仅在于对比例2将聚醚酯酰胺类抗静电剂6500替换为季铵盐基丙烯酸酯类抗静电剂，测试结果表明：对比例2的表面电阻明显上升，抗静电性能变差，且材料的白度值明显下降；可知，本发明通过添加聚醚酯酰胺类抗静电剂，可以有效提高材料的抗静电效果和材料的白度值；

对比例3与实施例3相比，区别仅在于对比例3将SMA-700替换为SMA-800，测试结果表明：对比例3的力学性能下降，且表面电阻明显上升，抗静电性能变差；可知，材料的力学性能和抗静电效果与SMA树脂种类有关，SMA树脂中马来酸酐的接枝率高，能够提高抗静电剂与基体树脂的相容性；

对比例4与实施例2相比，区别仅在于对比例2将PA树脂替换为ABS树脂，不添加PA树脂，测试结果表明：对比例4中的表面电阻值明显上升，抗静电性能变差，且材料的白度值明显下降；可知，本发明中添加PA树脂之后材料的白度值得到显著提高。

需要说明的是：

除了上述具体实施例体现的实际选择外，所述ABS树脂、SMA树脂、PA树脂、环保溴系阻燃剂、阻燃协效剂与抗静电剂的重量比在(20～50):(12～25)：(5～10):(12～20):(3～5):(10～25)范围内均可以，包括但不限于上述实施例体现的实际选择；

除了上述具体实施例体现的实际选择外，所述ABS树脂为苯乙烯、丁二烯和丙烯腈的共聚物，所述ABS树脂可以选自丁二烯含量在20％～30％、熔体流动速率为5～10g/10min(220℃/10kg)的ABS树脂，其丁二烯含量、熔体流动速率参数在上述范围内均可以，包括但不限于上述实施例体现的实际选择；

除了上述具体实施例体现的实际选择外，所述PA树脂可以选自中粘度PA6树脂，其粘度在2.65～2.85，包括但不限于上述实施例体现的实际选择；

除了上述具体实施例体现的实际选择外，所述环保溴系阻燃剂可以选自十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂、四溴双酚A、溴代三嗪中的一种或多种组合，包括但不限于上述实施例体现的实际选择；

除了上述具体实施例体现的实际选择外，所述阻燃协效剂可以选自三氧化二锑、五氧化二锑、锑酸钠、硅酸盐中的一种或多种组合，包括但不限于上述实施例体现的实际选择；

除了上述具体实施例体现的实际选择外，所述增韧剂可以选自高胶粉、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、氯化聚乙烯中的一种或多种组合，包括但不限于上述实施例体现的实际选择；

除了上述具体实施例体现的实际选择外，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或多种组合，其中，所述抗氧剂可以采用上述抗氧剂组分(抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168)按其他配比复配而成，包括但不限于上述实施例体现的实际选择；以抗氧剂1076和抗氧剂168按质量比1:1复配为较佳选择；

除了上述具体实施例体现的实际选择外，所述润滑剂可以选自硬酯酸钙、季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬酯酸酰胺中的一种或多种组合，包括但不限于上述实施例体现的实际选择；

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种阻燃抗静电ABS/SMA/PA复合材料，其特征在于，包括以下原料组分：ABS树脂、SMA树脂、PA树脂、环保溴系阻燃剂、阻燃协效剂、抗静电剂、增韧剂以及其他助剂;

所述ABS树脂、SMA树脂、PA树脂、环保溴系阻燃剂、阻燃协效剂与抗静电剂的重量比为（20～50）:（12～25）：（5～10）:（12～20）:（3～5）:（10～25）；

所述SMA树脂的马来酸酐含量为16%～20%；所述抗静电剂为亲水性聚合物，抗静电剂为聚醚酯酰胺类抗静电剂；所述PA树脂为中粘度PA6树脂，粘度为2.65～2.85。

2.根据权利要求1所述的阻燃抗静电ABS/SMA/PA复合材料, 其特征在于：所述其他助剂包括抗氧剂和润滑剂；

按重量份计，所述ABS树脂20～50份，SMA树脂12～25份，PA树脂5～10份，环保溴系阻燃剂12～20份，阻燃协效剂3～5份，抗静电剂10～25份，增韧剂2～8份，抗氧剂0.1～0.5份,润滑剂0.1～0.5份。

3.根据权利要求1所述的阻燃抗静电ABS/SMA/PA复合材料, 其特征在于：所述ABS 树脂中的丁二烯质量含量为20%～30%，在220℃ ，10kg负荷测试条件下其熔体流动速率为（5～10）g/10min。

4.根据权利要求1所述的阻燃抗静电ABS/SMA/PA复合材料, 其特征在于：所述环保溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂、四溴双酚A、溴代三嗪中的一种或多种组合。

5.根据权利要求1所述的阻燃抗静电ABS/SMA/PA复合材料, 其特征在于：所述阻燃协效剂为三氧化二锑、五氧化二锑、锑酸钠、硅酸盐中的一种或多种组合。

6.根据权利要求1所述的阻燃抗静电ABS/SMA/PA复合材料, 其特征在于：所述增韧剂为高胶粉、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、氯化聚乙烯中的一种或多种组合。

7.根据权利要求2所述的阻燃抗静电ABS/SMA/PA复合材料, 其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或多种组合。

8.根据权利要求2所述的阻燃抗静电ABS/SMA/PA复合材料, 其特征在于：所述润滑剂为硬酯酸钙、季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬酯酸酰胺中的一种或多种组合。

9.一种如权利要求2所述的阻燃抗静电ABS/SMA/PA复合材料的制备方法, 其特征在于，包括以下步骤：

S100、按一定重量称取ABS树脂、SMA树脂、PA树脂、环保溴系阻燃剂、阻燃协效剂、抗静电剂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂进行混合，混合均匀后得到混合物M;

S200、将混合物M投入到双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机中经共混熔融挤出造粒后，制得所述阻燃抗静电ABS/SMA/PA复合材料。