CN114702811A - 一种抗静电钢琴黑pc/abs合金及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗静电钢琴黑PC/ABS合金及其制备方法与应用。PC/ABS合金包括以下组分：聚碳酸酯树脂、ABS树脂、功能分散剂、改性黑色粉、抗氧剂、耐候剂、润滑剂。本发明向PC/ABS合金体系中引入支化型苯乙烯马来酸酐共聚物，其与氨基活化多壁碳纳米管结合，避免团聚；支化型苯乙烯马来酸酐共聚物中苯乙烯部分和ABS树脂共混后聚碳酸酯作为连续相，ABS树脂和连接有多壁碳纳米管的支化型苯乙烯马来酸酐共聚物作为分散相，达到良好的分散效果；氨基活化多壁碳纳米管使用少量即实现高黑度、低L值，呈现出钢琴黑效果，制品无麻点，且凭借其优良导电特性，避免静电富集，实现抗静电。

Description

一种抗静电钢琴黑PC/ABS合金及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及工程塑料技术领域，尤其是一种抗静电钢琴黑PC/ABS合金及其制备方法与应用。

背景技术

随着温室效应及自然环境恶化的不断加强，国家制定了相关的行动计划，绿色环保已经进一步成为社会的主流观念和趋势。因此，工艺简单、成本更低、尤其是更加绿色环保可替代喷涂的免喷涂材料越来越受到汽车、家电、玩具等领域终端客户的青睐，各大材料生产厂家也不断致力于免喷涂材料的研究和应用开发。免喷涂材料按照外观效果可分为钢琴黑、珠光色、金属色、闪烁点等，其中，钢琴黑可以营造出更佳高端、高贵、明亮的效果，且成型缺陷相对更少，是应用潜力最为广泛的一类。

聚碳酸酯树脂(PC)具有高光泽、高耐热、高强度、高抗冲的性能特点，是一种非常重要的工程塑料；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物树脂(ABS)兼具三种组份的优越性能，具有优良的耐化学稳定性、抗冲击强度和良好的加工性能，由PC和ABS制备的合金材料，兼具两者的性能优点，是钢琴黑免喷涂材料的优良基材。实现钢琴黑效果最重要的是把材料染色成黑色，且黑度L值尽量低。传统炭黑粒子之间存在偶极、氢键和静电力作用产生的相互吸引力，很容易发生团聚，在注塑成型中团聚的颗粒容易在制品表面形成“麻点”。有机染料虽然可以溶解于基体树脂之中，不存在分散问题，但由于染料自身分子结构稳定性较差，着色后难以保证材料的耐光稳定性，使用一段时间后出现褪色、发蓝、发灰等问题。除此以外，常规PC/ABS合金材料的表面电阻较高，电绝缘性较强，使用过程中表面积累的电荷无法耗散，不仅容易吸附灰尘影响美观和降低高端品质感，且电荷还容易对制品内部电子元器件造成不可逆的破坏。

在现有的技术中，中国专利CN105885380A公开了一种可永久抗静电的 PC/ABS合金及其制备方法，采用惰性气体与ITO抗静电剂共挤，使ITO表面形成惰化层，与PC/ABS熔融共混制备永久抗静电PC/ABS，不仅能达到良好的抗静电效果，还可以有效抑制金属离子对PC的降解；中国专利CN102702673A 公开了一种汽车内饰件用抗静电PC/ABS合金及其制备方法，通过几种无机盐混合形成的复合抗静电剂的添加来实现抗静电效果；中国专利CN105482415A 公开了一种抗静电PC/ABS改性材料及其制备方法，通过将炭黑和碳纤维按照一定的比例混合得到的混合物来提升材料的抗静电性能。以上报道中均未对所获得PC/ABS合金材料均不具有钢琴黑，并且所使用的各种抗静电剂添加量均比较高，对合金材料本身的基础性能造成影响。

发明内容

基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种抗静电钢琴黑PC/ABS合金及其制备方法与应用。采用该PC/ABS合金得到的制品外观为钢琴黑，无麻点，具有优异的抗静电性能，光稳定性良好。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种抗静电钢琴黑PC/ABS 合金，包括以下重量份计的组分：聚碳酸酯树脂55-75份、ABS树脂15-35份、功能分散剂3-8份、改性黑色粉1-2份、抗氧剂0.1-0.3份、耐候剂0.5-1.5份、润滑剂0.2-0.5份。

优选地，所述抗静电钢琴黑PC/ABS合金包括以下重量份计的组分：聚碳酸酯树脂58-62份、ABS树脂25-30份、功能分散剂4-5份、改性黑色粉1-2份、抗氧剂0.1-0.3份、耐候剂0.5-1.5份、润滑剂0.2-0.5份。

优选地，所述聚碳酸酯树脂在ISO 1133-1:2011测试标准，300℃、1.2kg条件下的熔体流动速率为6-30g/10min。

优选地，所述ABS树脂在ISO 1133-1:2011测试标准，220℃、10kg条件下熔体流动速率为7-35g/10min。当聚碳酸酯树脂和ABS树脂的熔融指数在上述范围内且按一定重量份数复配时，可以保证制备得到混合均匀且没有相分离的树脂基体，且加工性能良好，在此基础上通过添加合适的功能分散剂、改性黑色粉、抗氧剂、耐候剂、润滑剂，可以在保证材料力学性能的同时，综合提高材料的抗静电性能，光稳定性，得到的制品外观为钢琴黑，无麻点。

优选地，所述功能分散剂为支化型苯乙烯马来酸酐共聚物；更优选地，所述支化型苯乙烯马来酸酐共聚物中，马来酸酐含量为12-21wt％，支化度为5-12。支化型苯乙烯马来酸酐共聚物，其中的-COOH基团再特定环境下可以与氨基活化多壁碳纳米管中的氨基相互结合，将支化型苯乙烯马来酸酐共聚物与氨基活化多壁碳纳米管连接起来，凭借独特的树状结构而将多壁碳纳米管相互撑离分散，避免团聚。本申请采用以上马来酸酐含量和支化度的支化型苯乙烯马来酸酐共聚物，采用以下活性氨基含量的氨基活化多壁碳纳米管，可以达到最好的结合及分散效果。同时，支化型苯乙烯马来酸酐共聚物中苯乙烯部分和PC/ABS 合金中ABS部分的相容性很好，共混后PC作为连续相，而ABS树脂和连接有多壁碳纳米管的支化型苯乙烯马来酸酐共聚物作为分散相，达到良好的分散效果。本申请中功能分散剂的支化度采用核磁共振测试。

优选地，所述改性黑色粉为氨基活化多壁碳纳米管；更优选地，所述氨基活化多壁碳纳米管的电阻率为500-1200μΩ·m，活性氨基含量为2-6％。氨基活化多壁碳纳米管一方面替代炭黑母粒，凭借良分散特点，使用少量即可将基体染黑，实现高黑度、低L值，呈现出钢琴黑效果，避免添加过多而导致的团聚，制品外观良好，无麻点；另一方面凭借其低体积电阻和优良导电特性，在基体树脂中构建丰富的导电通路，从而将制品表面的电荷迅速传递走，避免静电富集，实现抗静电。

优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂；更优选地，所述抗氧剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、双(2，4-二叔丁基)季四醇二亚磷酸酯、三(2，4-二叔丁基苯基) 亚磷酸酯、季戊四醇双亚磷酸酯二(十八醇)酯中的一种或几种。

优选地，所述耐候剂为苯并三唑类紫外光吸收剂与中性受阻胺类光稳定剂的组合物；更优选地，所述苯并三唑类紫外光吸收剂为2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6- 二(1-甲基-1-苯基乙基)酚。中性受阻胺类光稳定剂不仅不会影响PC性能，而且与苯并三唑类紫外线吸收剂复配具有加成作用。其自身具有憎水基团，避免将水分带入PC，解决了PC加工降解问题。除此之外，中性受阻胺类光稳定剂还具有提高长期热稳定性的效果。

优选地，所述的润滑剂为硅烷聚合物、硬脂酸丁酯、硬脂酸、脂肪酸盐、脂肪酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡的一种或几种。

上述抗静电钢琴黑PC/ABS合金的制备方法，包括以下步骤：将聚碳酸酯树脂、ABS树脂、功能分散剂、改性黑色粉、抗氧剂、耐候剂、润滑剂混合均匀，得到的预混料经过熔融，分散，共混，挤出拉条、冷却、干燥、切粒，得到抗静电钢琴黑PCABS合金。

优选地，所述混合均匀为采用高速混合机混合5-10分钟。

优选地，所述抗静电钢琴黑PCABS合金制备采用的设备为双螺杆挤出机，螺杆转速为500～600转/分钟，加工温度为190～250℃；采用双真空，真空度为：-0.075～-0.08MPa。

上述抗静电钢琴黑PC/ABS合金在制备免喷涂塑料装饰件中的应用。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明的PC/ABS合金制品外观为钢琴黑，具有良好的抗静电性能，无麻点，光稳定性良好。本发明向PC/ABS合金体系中引入支化型苯乙烯马来酸酐共聚物，其中的-COOH基团再特定环境下可以与氨基活化多壁碳纳米管中的氨基相互结合，将支化型苯乙烯马来酸酐共聚物与氨基活化多壁碳纳米管连接起来，凭借独特的树状结构而将多壁碳纳米管相互撑离分散，避免团聚；同时，支化型苯乙烯马来酸酐共聚物中苯乙烯部分和PC/ABS合金中ABS部分的相容性很好，共混后PC作为连续相，而ABS树脂和连接有多壁碳纳米管的支化型苯乙烯马来酸酐共聚物作为分散相，达到良好的分散效果；氨基活化多壁碳纳米管一方面替代炭黑母粒，凭借良分散特点，使用少量即可将基体染黑，实现高黑度、低L值，呈现出钢琴黑效果，避免添加过多而导致的团聚，制品外观良好，无麻点；另一方面凭借其低体积电阻和优良导电特性，在基体树脂中构建丰富的导电通路，从而将制品表面的电荷迅速传递走，避免静电富集，实现抗静电。本发明的PC/ABS合金非常适合于制备免喷涂装饰件。

附图说明

图1为材料灰度变化前后对比图；其中，1为1级，2为2级，3为3级，4 为4级，5为5级。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

现对实施例及对比例所用原料做如下说明：

聚碳酸酯1：三菱，牌号为PC H-3000F，熔体流动速率为30g/10min；

聚碳酸酯2：万华化学集团股份有限公司，牌号为PC 2100，熔体流动速率为10g/10min；

聚碳酸酯3：日本三菱，牌号为PC 7030PJ，熔体流动速率为3g/10min；

ABS树脂1：上海高桥石化有限公司，牌号为ABS 3513，熔体流动速率为 8g/10min；；

ABS树脂2：韩国锦湖石油化学株式会社，牌号为ABS 750，熔体流动速率为35g/10min

ABS树脂3：上海高桥石化有限公司，牌号为ABS 3504，熔体流动速率为 5g/10min；

支化型苯乙烯马来酸酐共聚物1：嘉兴华雯化工股份有限公司，牌号为 HWSMA-Z10，马来酸酐含量为16％，支化度为10；

支化型苯乙烯马来酸酐共聚物2：嘉兴华雯化工股份有限公司，牌号为 HWSMA-Z06，马来酸酐含量为10％，支化度为9；

支化型苯乙烯马来酸酐共聚物3：嘉兴华雯化工股份有限公司，牌号为 HWSMA-Z03，马来酸酐含量为14％，支化度为3；

直链苯乙烯马来酸酐共聚物1：嘉兴华雯化工股份有限公司，牌号为 SMA-725，马来酸酐含量为23％，支化度为0；

氨基活化多壁碳纳米管1：山东大展纳米材料有限公司，牌号为NGC-005，电阻率为600-800μΩ·m，活性氨基含量为5wt％；

氨基活化多壁碳纳米管2：山东大展纳米材料有限公司，牌号为NGC-003，电阻率为1500-2000μΩ·m，活性氨基含量为3wt％；

氨基活化多壁碳纳米管3：山东大展纳米材料有限公司，牌号为NGC-001，电阻率为700-900μΩ·m，活性氨基含量为1wt％；

普通通导电炭黑：卡博特公司，牌号M717；

抗氧剂：受阻酚抗氧剂，RIANOX 1010，市售；亚磷酸酯类抗氧剂，RIANOX 168，市售；二者质量比为1：1；

耐候剂1：2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二(1-甲基-1-苯基乙基)酚，市售，Tinuvin234；中性受阻胺光稳定剂，市售，Chiguard 5050；二者质量比为1：1；

耐候剂2：2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二(1-甲基-1-苯基乙基)酚，市售，Tinuvin234；

润滑剂：硬脂酸酯类，市售，牌号为PETS-AHS。

下述实施例和对比例中，如无特别说明，非发明点组分(抗氧剂、润滑剂) 均通过市售获得，且平行实验中使用的是相同的非发明点组分(抗氧剂、润滑剂)。

实施例1-14及对比例1-11

实施例1-14和对比例1-11的PC/ABS合金组分及重量份选择如表1、表2 所示。

实施例1-14和对比例1-11的PC/ABS合金制备方法包括如下步骤：将聚碳酸酯树脂、ABS树脂、功能分散剂、改性黑色粉、抗氧剂、耐候剂、润滑剂加入高速混合机中混合8分钟，得到的预混料通过喂料机投入双螺杆挤出机中，通过熔融，分散，共混，然后经过挤出拉条，冷却，干燥，切粒，得到抗静电钢琴黑PC/ABS合金。双螺杆挤出机的螺杆转速为550转/分钟，加工温度为220℃，采用双真空，真空度为：-0.078Mpa。

表1组成配方(重量份)

表2组成配方(重量份)

性能测试

将实施例1-14和对比例1-11的PC/ABS合金在鼓风烘箱中100℃干燥4小时，用注塑成型机注塑成标准样条及样板，将注塑好的样条在50±5％的相对湿度、23±2℃的温度环境下放置24小时后进行性能测试。

测试方法：

(1)灰度：参照ISO 4892-2:2013标准进行测试，测试5周期；评价测试前后灰度变化等级，分为1-5级，1级变化最明显最差，5级变化最小最好；1 级变化前后对比如图1中1所示，2级变化前后对比如图1中2所示，3级变化前后对比如图1中3所示，4级变化前后对比如图1中4所示，5级变化前后对比如图1中5所示。

(2)光泽度：参照ISO 2813-2014标准，测试角度20°；

(3)黑度L值：设备：爱色丽7000A，高光板；

(4)表面电阻：参考ISO 3915-1981标准进行测试；

(5)麻点数量：注塑50*40mm样板，在光学显微镜下放大100倍，计数总麻点数量。

实施例1-14和对比例1-11的PC/ABS合金性能测试结果见表3、表4。

表3测试结果

表4测试结果

以上检测数据结果显示，本发明的PC/ABS合金材料的黑度L值在24.7-26.9 之间，光泽度达到81以上，麻点数目在14个以下，证明了PC/ABS合金可达到良好的钢琴黑效果，制品无麻点。另外，检测数据证明了PC/ABS合金制品表面电阻低于10E9，具有良好的抗静电性能，光稳定性良好，灰度等级≥4级。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种抗静电钢琴黑PC/ABS合金，其特征在于，包括以下重量份计的组分：聚碳酸酯树脂55-75份、ABS树脂15-35份、功能分散剂3-8份、改性黑色粉1-2份、抗氧剂0.1-0.3份、耐候剂0.5-1.5份、润滑剂0.2-0.5份。

2.根据权利要求1所述抗静电钢琴黑PC/ABS合金，其特征在于，所述抗静电钢琴黑PC/ABS合金包括以下重量份计的组分：聚碳酸酯树脂58-62份、ABS树脂25-30份、功能分散剂4-5份、改性黑色粉1-2份、抗氧剂0.1-0.3份、耐候剂0.5-1.5份、润滑剂0.2-0.5份。

3.根据权利要求1或2所述抗静电钢琴黑PC/ABS合金，其特征在于，

所述功能分散剂为支化型苯乙烯马来酸酐共聚物；

所述改性黑色粉为氨基活化多壁碳纳米管。

4.根据权利要求3所述抗静电钢琴黑PC/ABS合金，其特征在于，

所述支化型苯乙烯马来酸酐共聚物中，，马来酸酐含量为12-21wt％，支化度为5-12；

所述氨基活化多壁碳纳米管的电阻率为500-1200μΩ·m，活性氨基含量为2-6％。

5.根据权利要求1或2所述抗静电钢琴黑PC/ABS合金，其特征在于，

所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂；

所述耐候剂为苯并三唑类紫外光吸收剂与中性受阻胺类光稳定剂的组合物；

所述的润滑剂为硅烷聚合物、硬脂酸酯、硬脂酸、脂肪酸盐、脂肪酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡的一种或几种。

6.根据权利要求5所述抗静电钢琴黑PC/ABS合金，其特征在于，

所述聚碳酸酯的熔体流动速率为6-30g/10min；

所述抗氧剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、双(2，4-二叔丁基)季四醇二亚磷酸酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、季戊四醇双亚磷酸酯二(十八醇)酯中的一种或几种；

所述苯并三唑类紫外光吸收剂为2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二(1-甲基-1-苯基乙基)酚。

7.根据权利要求1或2所述抗静电钢琴黑PC/ABS合金，其特征在于，所述ABS树脂的熔体流动速率为7-35g/10min。

8.权利要求1-7任一项所述抗静电钢琴黑PC/ABS合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚碳酸酯树脂、ABS树脂、功能分散剂、改性黑色粉、抗氧剂、耐候剂、润滑剂混合均匀，得到的预混料经过熔融，分散，共混，挤出拉条、冷却、干燥、切粒，得到抗静电钢琴黑PCABS合金。

9.根据权利要求8所述抗静电钢琴黑PC/ABS合金的制备方法，其特征在于，所述抗静电钢琴黑PCABS合金制备采用的设备为双螺杆挤出机，螺杆转速为500～600转/分钟，加工温度为190～250℃；采用双真空，真空度为：-0.075～-0.08Mpa。

10.权利要求1-7任一项所述抗静电钢琴黑PC/ABS合金在制备免喷涂塑料装饰件中的应用。

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