CN115058044A - 一种抗静电hips材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗静电HIPS材料及其制备方法，涉及到抗静电HIPS材料的技术领域，包括聚苯乙烯44％～47.5％、聚丁二烯40％～30％、N‑二甲基丙烯酰胺三元共聚物1％～2％、丁二烯0.5％～1％、烷基锂0.3～0.8％、聚氨酯0.5％～1％、石墨烯6.2％～6.7％、三异丁基铝3％～4％、三氟化硼丁醚络合物0.8％～1.3％、钴系聚丁二烯0.2％～0.7％。本发明根据上述的数据可以看出表一到表五中拉伸的强度、弯曲强度和延展强度是不断的升高，但材料的密度确是在降下，从而使得抗静电HIPS材料的材料在减少质量的同时材料本身的强度却有所提高，能够使得材料有较强的韧性与抗冲击能力，并且有较好的阻燃性与抗静电能力，能够承受较高的温度而不会大幅度的收缩。
Description
技术领域
本发明涉及抗静电HIPS材料的技术领域，特别涉及一种抗静电HIPS材料及其制备方法。
背景技术
HIPS是聚苯乙烯材料制成，聚苯乙烯是通过在聚苯乙烯中添加聚丁基橡胶颗粒的办法生产的一种抗冲击的聚苯乙烯产品，这种聚苯乙烯产品会添加微米级橡胶颗粒并通过枝接的办法把聚苯乙烯和橡胶颗粒连接在一起，当受到冲击时，裂纹扩展的尖端应力会被相对柔软的橡胶颗粒释放掉，因此裂纹的扩展受到阻碍，抗冲击性得到了提高，聚苯乙烯是一种用途广泛的脆性塑料，正在使用的计算机的外壳、透明的塑料水杯、包装用的泡沫塑料都是由聚苯乙烯制成的。
现在的HIPS材料阻燃性与抗静电能力较差，并且一些零件在需要做到抗静电能力的同时也需要具有抗干扰的能力，但现在的HIPS材料对抗干扰的能力较差，并且抗冲击性较低收缩率较大，因此，本申请提供了一种抗静电HIPS材料及其制备方法来满足需求。
发明内容
本申请的目的在于提供一种抗静电HIPS材料及其制备方法，可有效解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种抗静电HIPS材料，包括聚苯乙烯44％～47.5％、聚丁二烯40％～30％、N-二甲基丙烯酰胺三元共聚物1％～2％、丁二烯0.5％～1％、烷基锂0.3～0.8％、聚氨酯0.5％～1％、石墨烯6.2％～6.7％、三异丁基铝3％～4％、三氟化硼丁醚络合物0.8％～1.3％、钴系聚丁二烯0.2％～0.7％、活化剂3％～4％、吡啶络合物0.5％～1％。
优选的，所述三异丁基铝可用环烷酸镍、二乙基锌、三丁基铝或三乙基铝中任意一种代替。
优选的，所述氟化硼丁醚络合物可用氟化氢进行代替。
优选的，所述活化剂采用有机过氧化物、卤素、醇和有机卤化物中其中任意一种。
一种抗静电HIPS材料的方法，包括如下步骤：
步骤一、将聚苯乙烯、聚丁二烯、N-二甲基丙烯酰胺三元共聚物、丁二烯、烷基锂、三异丁基铝、三氟化硼丁醚络合物、钴系聚丁二烯、活化剂、吡啶络合物送入熔炼釜进行熔炼，然后对熔炼的材料采用间歇工艺或者连续工艺其中一种方式进行加工，两种工艺首先都会将材料进行预聚合，预聚完成后，在间歇工艺种HIPS材料以悬浮的形式继续进行聚合，而连续工艺种HIPS材料以溶液形式进行聚合；
步骤二、将熔炼的HIPS材料送入乳化机进行搅拌30min-60min，并保持温度在10℃，搅拌后的HIPS材料送入压铸机进行定型；
步骤三、将聚氨酯和石墨烯进行搅拌，搅拌完成后的溶液通过滤纸进行过滤气泡，过滤后的浆料涂抹在定型的HIPS材料上，然后送入上模机进行压膜成型；
步骤四、将压膜成型的材料进行裁剪，裁剪过后送入烘干箱采用90℃高温烘干15分钟得到成品。
优选的，在保证熔炼釜中的温度在40℃～90℃后，将材料按照步骤一中的顺序依次送入到熔炼釜中，材料可根据顺序依次缓慢加入，也可根据不同的单体溶解度分批次加入，需要注意的是材料在加入熔炼釜的过程中进行搅拌，并持续搅拌30min-60min。
优选的，在步骤二中的乳化机搅拌的转动叶片形状与直径需复合预乳化要求，防止搅拌中生产过多气泡。
综上，本发明的技术效果和优点：
1、本发明根据上述的数据可以看出表一到表五中拉伸的强度、弯曲强度和延展强度是不断的升高，但材料的密度确是在降下，从而使得抗静电HIPS材料的材料在减少质量的同时材料本身的强度却有所提高，能够使得材料有较强的韧性与抗冲击能力，并且有较好的阻燃性与抗静电能力，能够承受较高的温度而不会大幅度的收缩；
2、本发明中，在HIPS材料的表面涂抹混合石墨烯的混合液通过上述的工艺步骤进行加工，使得材料具有较好的抗静电能力，并且因为在HIPS材料的表面涂抹的石墨烯混合料经过加工与HIPS材料吸附在一起在起到抗静电效果的同时，也具有较好的防电磁干扰能力。
具体实施方式
本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
实施例一
一种抗静电HIPS材料，包括聚苯乙烯44％、聚丁二烯40％、N-二甲基丙烯酰胺三元共聚物1％、丁二烯0.5％、烷基锂0.3％、聚氨酯0.5％、石墨烯6.2％、三异丁基铝3％、三氟化硼丁醚络合物0.8％、钴系聚丁二烯0.2％、活化剂3％、吡啶络合物0.5％。
三异丁基铝可用环烷酸镍、二乙基锌、三丁基铝或三乙基铝中任意一种代替。
氟化硼丁醚络合物可用氟化氢进行代替。
活化剂采用有机过氧化物、卤素、醇和有机卤化物中其中任意一种。
一种抗静电HIPS材料的方法，包括如下步骤：
步骤一、将聚苯乙烯、聚丁二烯、N-二甲基丙烯酰胺三元共聚物、丁二烯、烷基锂、三异丁基铝、三氟化硼丁醚络合物、钴系聚丁二烯、活化剂、吡啶络合物送入熔炼釜进行熔炼，然后对熔炼的材料采用间歇工艺或者连续工艺其中一种方式进行加工，两种工艺首先都会将材料进行预聚合，预聚完成后，在间歇工艺种HIPS材料以悬浮的形式继续进行聚合，而连续工艺种HIPS材料以溶液形式进行聚合；
步骤二、将熔炼的HIPS材料送入乳化机进行搅拌30min-60min，并保持温度在10℃，搅拌后的HIPS材料送入压铸机进行定型；
其中，在搅拌的乳化剂溶液中，为了防止一次性加入导致的乳化机内部浓度过大，形成预乳液体系不稳定，预乳化初试搅拌速度应适当调慢一些，并逐渐提速，界面张力梯度是乳化剂能发挥良好作用的重要原因，对预乳化液的形成很关键，如果乳化剂形成的膜以较低速度被拉伸，则液滴形成比较容易，而预乳化最高搅拌速度亦不应太高，防止单体液滴被分散过细，造成其表面自由能较大，影响后期稳定性。
在工业化生产中，预乳液一旦制备好即可应用切勿储存，在实验室做开发实验时，制备的预乳液可以储存1～2天，但保持低温环境，因为低温环境可以降低液滴的表面自由能，使得体系稳定。
预乳液性能检测预乳化液的稳定性要好，在聚合过程中不能分层，而且泡沫不能过多，可用玻璃棒蘸取少量预乳化液，观察玻璃棒表面的预乳化液分布是否均匀，有无单体珠滴凝聚，有无气泡，预乳化液的粘度应该适中，单体的预乳化程度应适宜，可取样测粘度，以反应过程内不发生分层的乳液粘度值作为指标。
值得说明的是，制作成型HIPS相对密度为1.05～1.07，热变形温度80～90℃，HIPS的拉伸强度约为14～31MPa，伸长率为36～65％，随温度的降低、应变速率的增加而增加，与橡胶增韧体系相同。
HIPS的性质有点像黏弹性固体，当暴露在恒定拉伸应力下会产生蠕变。蠕变随分子量的升高而降低，并通常随橡胶含量的升高而增加，HIPS的蠕变行为强烈依赖于平均分子量(Mw)。
弯曲强度为30～52MPa，冲击强度0.1～0.17N/M，维卡软化点85～110℃，熔体指数为3～10g/10min。
HIPS部件的耐热性依赖于它们的形状、生产条件、热源类型和加热持续时间，也受HIPS级别的影响。
步骤三、将聚氨酯和石墨烯进行搅拌，搅拌完成后的溶液通过滤纸进行过滤气泡，过滤后的浆料涂抹在定型的HIPS材料上，然后送入上模机进行压膜成型；
进一步的，聚氨酯和石墨烯在搅拌的过程中搅拌幅度不应过大，搅拌过后的石墨烯混料倒入折叠呈漏斗形状的滤纸中，然后通过滤纸缓慢过滤石墨烯混料，从而将其中的气泡过滤去除，过滤的石墨烯混料通过上模机在成型的HIPS材料上进行涂抹成型，而涂抹的厚度为1～3毫米。
步骤四、将压膜成型的材料进行裁剪，裁剪过后送入烘干箱采用90℃高温烘干15分钟得到成品。
其中，制作完成的抗静电HIPS材料，有较好的抗静电性能并且耐冲击性能也得提高，耐冲击性能主要是聚苯乙烯和聚丁二烯在活化剂与N-二甲基丙烯酰胺三元共聚物反应过程中结合，在结合的过程中产生与橡胶颗粒相同的弹性当受到冲击时，裂纹扩展的尖端应力会被相对柔软的HIPS材料释放掉。因此裂纹的扩展受到阻碍，抗冲击性得到了提高。
在保证熔炼釜中的温度在40℃～90℃后，将材料按照步骤一中的顺序依次送入到熔炼釜中，材料可根据顺序依次缓慢加入，也可根据不同的单体溶解度分批次加入，需要注意的是材料在加入熔炼釜的过程中进行搅拌，并持续搅拌30min-60min。
在步骤二中的乳化机搅拌的转动叶片形状与直径需复合预乳化要求，防止搅拌中生产过多气泡。
实施例二
一种抗静电HIPS材料，包括聚苯乙烯44.7％、聚丁二烯38％、N-二甲基丙烯酰胺三元共聚物1.2％、丁二烯0.6％、烷基锂0.4％、聚氨酯0.6％、石墨烯6.3％、三异丁基铝3.2％、三氟化硼丁醚络合物0.9％、钴系聚丁二烯0.3％、活化剂3.2％、吡啶络合物0.6％。
三异丁基铝可用环烷酸镍、二乙基锌、三丁基铝或三乙基铝中任意一种代替。
氟化硼丁醚络合物可用氟化氢进行代替。
活化剂采用有机过氧化物、卤素、醇和有机卤化物中其中任意一种。
实施例三
一种抗静电HIPS材料，包括聚苯乙烯45.75％、聚丁二烯35％、N-二甲基丙烯酰胺三元共聚物1.5％、丁二烯0.75％、烷基锂0.55％、聚氨酯0.75％、石墨烯6.45％、三异丁基铝3.5％、三氟化硼丁醚络合物1.05％、钴系聚丁二烯0.45％、活化剂3.5％、吡啶络合物0.75％。
三异丁基铝可用环烷酸镍、二乙基锌、三丁基铝或三乙基铝中任意一种代替。
氟化硼丁醚络合物可用氟化氢进行代替。
活化剂采用有机过氧化物、卤素、醇和有机卤化物中其中任意一种。
实施例四
一种抗静电HIPS材料，包括聚苯乙烯46.8％、聚丁二烯32％、N-二甲基丙烯酰胺三元共聚物1.8％、丁二烯0.9％、烷基锂0.7％、聚氨酯0.9％、石墨烯6.6％、三异丁基铝3.8％、三氟化硼丁醚络合物1.2％、钴系聚丁二烯0.6％、活化剂3.8％、吡啶络合物0.9％。
三异丁基铝可用环烷酸镍、二乙基锌、三丁基铝或三乙基铝中任意一种代替。
氟化硼丁醚络合物可用氟化氢进行代替。
活化剂采用有机过氧化物、卤素、醇和有机卤化物中其中任意一种。
实施例五
一种抗静电HIPS材料，包括聚苯乙烯47.5％、聚丁二烯30％、N-二甲基丙烯酰胺三元共聚物2％、丁二烯1％、烷基锂0.8％、聚氨酯1％、石墨烯6.7％、三异丁基铝4％、三氟化硼丁醚络合物1.3％、钴系聚丁二烯0.7％、活化剂4％、吡啶络合物1％。
三异丁基铝可用环烷酸镍、二乙基锌、三丁基铝或三乙基铝中任意一种代替。
氟化硼丁醚络合物可用氟化氢进行代替。
所述活化剂采用有机过氧化物、卤素、醇和有机卤化物中其中任意一种。
对上述实施例一至五中不同配料比例所生产出来的抗静电HIPS材料采用国家指定检测标准编号的方法进行检测。
表一
表二
| 项目 | 试验方法 | 单位 | 指标 | 结果 |
| 拉伸强度 | GB/T1040 | MPa | ≧20 | 25.45 |
| 断裂伸长率 | GB/T1040 | ％ | ≧18 | 19.52 |
| 弯曲强度 | GB/T9341 | MPa | ≧30 | 33.05 |
| 延展强度 | GB/T1040 | MPa | ≧20 | 22.13 |
| Lzod冲击强度(缺口) | GB/T1843 | Kj/m<sup>2</sup> | ≧5.5 | 9.25 |
| 热变形温度 | GB/T1634 | ℃ | ≧85 | 91 |
| 密度 | GB/T1033 | G/m<sup>3</sup> | 1.15±0.05 | 1.18 |
| 收缩率 | GB/T15585 | ％ | 0.4～0.6 | 0.53 |
| 溶体流动速率MI(条件12) | GB/T3682 | G/min | ≧5.0 | 5.23 |
| 阻燃性 | UL 94-1996 | Class | 5V | 合格 |
| 抗静电性 | G/ZZ-0a001.00 | I | 3A | 合格 |
表三
表四
| 项目 | 试验方法 | 单位 | 指标 | 结果 |
| 拉伸强度 | GB/T1040 | MPa | ≧20 | 27 |
| 断裂伸长率 | GB/T1040 | ％ | ≧18 | 20 |
| 弯曲强度 | GB/T9341 | MPa | ≧30 | 34.25 |
| 延展强度 | GB/T1040 | MPa | ≧20 | 23.15 |
| Lzod冲击强度(缺口) | GB/T1843 | Kj/m<sup>2</sup> | ≧5.5 | 9.75 |
| 热变形温度 | GB/T1634 | ℃ | ≧85 | 93.5 |
| 密度 | GB/T1033 | G/m<sup>3</sup> | 1.15±0.05 | 1.15 |
| 收缩率 | GB/T15585 | ％ | 0.4～0.6 | 0.56 |
| 溶体流动速率MI(条件12) | GB/T3682 | G/min | ≧5.0 | 5.4 |
| 阻燃性 | UL 94-1996 | Class | 5V | 合格 |
| 抗静电性 | G/ZZ-0a001.00 | I | 3A | 合格 |
表五
| 项目 | 试验方法 | 单位 | 指标 | 结果 |
| 拉伸强度 | GB/T1040 | MPa | ≧20 | 28 |
| 断裂伸长率 | GB/T1040 | ％ | ≧18 | 21 |
| 弯曲强度 | GB/T9341 | MPa | ≧30 | 34.85 |
| 延展强度 | GB/T1040 | MPa | ≧20 | 23.75 |
| Lzod冲击强度(缺口) | GB/T1843 | Kj/m<sup>2</sup> | ≧5.5 | 9.8 |
| 热变形温度 | GB/T1634 | ℃ | ≧85 | 94 |
| 密度 | GB/T1033 | G/m<sup>3</sup> | 1.15±0.05 | 1.14 |
| 收缩率 | GB/T15585 | ％ | 0.4～0.6 | 0.56 |
| 溶体流动速率MI(条件12) | GB/T3682 | G/min | ≧5.0 | 5.4 |
| 阻燃性 | UL 94-1996 | Class | 5V | 合格 |
| 抗静电性 | G/ZZ-0a001.00 | I | 3A | 合格 |
根据上述的数据可以看出表一到表五中拉伸的强度、弯曲强度和延展强度是不断的升高，但材料的密度确是在降下，从而使得抗静电HIPS材料的材料在减少质量的同时材料本身的强度却有所提高，能够使得材料有较强的韧性与抗冲击能力，并且有较好的阻燃性与抗静电能力，能够承受较高的温度而不会大幅度的收缩。
因为在HIPS材料的表面涂抹混合石墨烯的混合液通过上述的工艺步骤进行加工，使得材料具有较好的抗静电能力，并且因为在HIPS材料的表面涂抹的石墨烯混合料经过加工与HIPS材料吸附在一起在起到抗静电效果的同时，也具有较好的防电磁干扰能力。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种抗静电HIPS材料，其特征在于：包括聚苯乙烯44％～47.5％、聚丁二烯40％～30％、N-二甲基丙烯酰胺三元共聚物1％～2％、丁二烯0.5％～1％、烷基锂0.3～0.8％、聚氨酯0.5％～1％、石墨烯6.2％～6.7％、三异丁基铝3％～4％、三氟化硼丁醚络合物0.8％～1.3％、钴系聚丁二烯0.2％～0.7％、活化剂3％～4％、吡啶络合物0.5％～1％。
2.根据权利要求1所述的一种抗静电HIPS材料，其特征在于：所述三异丁基铝可用环烷酸镍、二乙基锌、三丁基铝或三乙基铝中任意一种代替。
3.根据权利要求1所述的一种抗静电HIPS材料，其特征在于：所述氟化硼丁醚络合物可用氟化氢进行代替。
4.根据权利要求1所述的一种抗静电HIPS材料，其特征在于：所述活化剂采用有机过氧化物、卤素、醇和有机卤化物中其中任意一种。
5.一种制备权利要求1-4中任意一项所述的抗静电HIPS材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将聚苯乙烯、聚丁二烯、N-二甲基丙烯酰胺三元共聚物、丁二烯、烷基锂、三异丁基铝、三氟化硼丁醚络合物、钴系聚丁二烯、活化剂、吡啶络合物送入熔炼釜进行熔炼，然后对熔炼的材料采用间歇工艺或者连续工艺其中一种方式进行加工，两种工艺首先都会将材料进行预聚合，预聚完成后，在间歇工艺种HIPS材料以悬浮的形式继续进行聚合，而连续工艺种HIPS材料以溶液形式进行聚合；
步骤二、将熔炼的HIPS材料送入乳化机进行搅拌30min-60min，并保持温度在10℃，搅拌后的HIPS材料送入压铸机进行定型；
步骤三、将聚氨酯和石墨烯进行搅拌，搅拌完成后的溶液通过滤纸进行过滤气泡，过滤后的浆料涂抹在定型的HIPS材料上，然后送入上模机进行压膜成型；
步骤四、将压膜成型的材料进行裁剪，裁剪过后送入烘干箱采用90℃高温烘干15分钟得到成品。
6.根据权利要求5所述的一种抗静电HIPS材料的方法，其特征在于：在保证熔炼釜中的温度在40℃～90℃后，将材料按照步骤一中的顺序依次送入到熔炼釜中，材料可根据顺序依次缓慢加入，也可根据不同的单体溶解度分批次加入，需要注意的是材料在加入熔炼釜的过程中进行搅拌，并持续搅拌30min-60min。
7.根据权利要求5所述的一种抗静电HIPS材料的方法，其特征在于，在步骤二中的乳化机搅拌的转动叶片形状与直径需复合预乳化要求，防止搅拌中生产过多气泡。
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