CN115368721B - 一种抗静电母粒及其制备方法和应用 - Google Patents

一种抗静电母粒及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗静电母粒，按重量份计，包括以下组分：羧酸基离聚体20‑50份；AS树脂10‑45份；抗静电剂20‑60份；蜡类聚合物2‑8份。本发明的抗静电母粒，应用于ABS/PC合金中能够实现抗静电表面电阻均匀，并且保持良好的力学性能。

Description

一种抗静电母粒及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种抗静电母粒及其制备方法和应用。
背景技术
聚碳酸酯的抗静电技术主要通过添加抗静电剂来实现。但是，一方面，抗静电剂直接添加存在分散不均、难加工的缺陷，另一方面，抗静电剂需要富集在制件的表面才能够形成足够均匀、密集的导电网络。传统的抗静电母粒能够一定程度改善分散性能，但是没法解决同一制件不同位置差异的问题。如果通过增加抗静电剂含量的方法又会造成局部分散不均，增加电击穿的风险，并且影响力学性能。
进一步的，PC/ABS合金材料多为多相体系，抗静电剂在不同组分中具有选择分散的特性，因此现有技术难以将抗静电剂均匀的分散在PC/ABS合金的基体中。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种抗静电母粒，应用于ABS/PC合金中能够实现抗静电表面电阻均匀，并且保持良好的力学性能。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种抗静电母粒，按重量份计，包括以下组分：
羧酸基离聚体 20-50份；
AS树脂 10-45份；
抗静电剂 20-60份；
蜡类聚合物 2-8份。
优选的，按重量份计，包括以下组分：
羧酸基离聚体 25-40份；
AS树脂 20-35份；
抗静电剂 30-50份；
蜡类聚合物 3-6份。
所述的羧酸基离聚体为乙烯/甲基丙烯酸类共聚物，其中甲基丙烯酸单元中的25mol%-90mol%的羧基被金属离子中和；优选的，甲基丙烯酸单元中的40mol%-80mol%的羧基被金属离子中和。
羧基被金属离子中和的量可以根据酸碱滴定或者傅里叶红外检测仪测试后根据羧酸盐的特征吸收峰面积推算羧酸被离子中和的量。
所述的金属离子选自钠离子、锌离子、镁离子、钾离子中的至少一种，所述的羧酸基离聚体的熔融指数在0.5-6g/10min之间，测试条件为190℃、2.16kg。
所述的AS树脂中AN含量为18-36wt%；优选的，AS树脂中AN含量为25-28wt%。AS树脂为苯乙烯-丙烯腈共聚物，可以通过调节苯乙烯单体（S）、丙烯腈单体（AN）的含量来调节AS树脂的特性。本发明选取不同AN含量的AS树脂，以提高抗静电剂在PC/ABS合金树脂基体中的均匀分散性。
所述的抗静电剂选自乙氧基化烷基胺、乙氧基月桂酰胺、甘油酸酯、高级醇硫酸酯盐、聚环氧乙烷、聚醚酯酰胺、聚醚酯酰亚胺中的至少一种；优选的，所述的抗静电剂选自聚环氧乙烷、聚醚酯酰胺中的至少一种。
所述的蜡类聚合物选自聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、马来酸酐改性聚乙烯蜡、低分子量共聚酰胺蜡中的一种或者几种；优选的，所述的蜡类聚合物选自氧化聚乙烯蜡、马来酸酐改性聚乙烯蜡中的至少一种。
为了提升抗静电母粒得到其他性能，可以选择性的加入一定量的助剂。按重量份计，还包括0-2份助剂；所述的助剂选自抗氧剂、润滑剂中的至少一种。
本发明的抗静电母粒的制备方法，包括以下步骤：按照配比，将羧酸基离聚体、AS树脂、抗静电剂、蜡类聚合物混和均匀后通过双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆温度为200-270℃，转速范围是180-500r/min。
本发明的抗静电母粒的应用，用于制备抗静电PC/ABS合金，按重量份计，包括以下组分：
PC树脂 25-75份；
ABS树脂 25-75份；
抗静电母粒 10-45份。
本发明的抗静电母粒对于PC树脂、ABS树脂没有特别的限制。
本发明具有如下有益效果：
为了解决抗静电剂在PC/ABS的多相体系中的分散不均匀性，本发明提供了一种抗静电母粒，第一、利用了抗静电剂在羧酸离子基团的羧酸基离聚体中分散性良好，第二、由于羧酸基离聚体与ABS树脂的相容性差，因此添加AS树脂能提高羧酸基离聚体和ABS的相容性使其倾向于ABS树脂的表面，第三、羧酸基离聚体与PC树脂具有一定相容性并且更倾向于分散在PC树脂表面，使得本发明的抗静电母粒应用于PC/ABS合金后能够使得抗静电剂在PC/ABS合金的表面均匀、高密度的分散，同时在内部形成均匀的抗静电网络，解决了合金不同位置分散导致的表面电阻率差异问题，同时能够保持良好的力学性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明所用原料来源如下：
PC树脂：牌号PC S-2000F，重均分子量22000-25000。
ABS树脂：牌号为ABS 8391；
AS树脂A：AN含量为26.5wt%，牌号SAN NF2200 AK；
AS树脂B：AN含量为19.5wt%，牌号SAN 310 N TR；
AS树脂C：AN含量为35wt%，牌号SAN 350 N；
AS树脂D：AN含量为17wt%，牌号SAN 310TR；
羧酸基离聚体A：主链为乙烯/甲基丙烯酸共聚物，熔融指数3.5g/10min，测试条件为190℃、2.16kg，甲基丙烯酸单元的78mol%的羧基被钠离子中和。
羧酸基离聚体B：主链为乙烯/甲基丙烯酸共聚物，熔融指数1.4g/10min，测试条件为190℃、2.16kg，甲基丙烯酸单元的45mol%的羧基被锌离子中和。
羧酸基离聚体C：主链为乙烯/甲基丙烯酸共聚物，熔融指数5.9g/10min，测试条件为190℃、2.16kg，甲基丙烯酸单元的26mol%的羧基被锌离子中和。
羧酸基离聚体D：主链为乙烯/甲基丙烯酸共聚物，熔融指数4.0g/10min，测试条件为190℃、2.16kg，甲基丙烯酸单元的86mol%的羧基被锌离子中和。
抗静电剂A：聚环氧乙烷，厂家Sanyo Chemical industries；
抗静电剂B：聚醚酯酰胺，厂家IonPhasE；
抗静电剂C：乙氧基月桂酰胺，厂家Adeka；
蜡类聚合物A：氧化聚乙烯蜡，厂家Honeywell；
蜡类聚合物B：马来酸酐改性聚乙烯蜡，三井化学；
蜡类聚合物C：低分子量共聚酰胺蜡，SUNMIDE 50，厂家Evonik；
A系列和B系列抗静电母粒的制备方法：按照配比，将羧酸基离聚体、AS树脂、抗静电剂、蜡类聚合物混和均匀后通过双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆温度为200-270℃，转速范围是180-500r/min。
实施例和对比例PC/ABS合金的制备方法：PC树脂、ABS树脂、抗静电母粒（或抗静电剂）混合均匀，再通过双螺杆挤出机挤出造粒（螺杆转速为180-450r/min，温度区间为200-270℃），得到PC/ABS合金。
各项测试方法：
（1）悬臂梁缺口冲击强度：按照标准ISO 180进行测试，测试温度 23℃。
（2）表面电阻：按照标准ASTM D257进行测试。
表1：A 1-4抗静电母粒各组分配比（重量份）
A1 A2 A3 A4
羧酸基离聚体A 20 20
羧酸基离聚体B 20
羧酸基离聚体C 20
羧酸基离聚体D 20
AS树脂A 35 35 35 35
AS树脂D
抗静电剂A 40 40 40 40
蜡类聚合物A 5 5 5 5
表2：A 5-9抗静电母粒各组分配比（重量份）
A5 A6 A7 A8 A9
羧酸基离聚体A 20 20 20 20 20
AS树脂A 35 35
AS树脂B 35
AS树脂C 35
AS树脂D 35
抗静电剂A 40 40 40
抗静电剂B 40
抗静电剂C 40
蜡类聚合物A 5 5 5 5 5
表3：A 10-15抗静电母粒各组分配比（重量份）
A10 A11 A12 A13 A14 A15
羧酸基离聚体A 20 20 25 35 40 50
AS树脂A 35 35 35 30 20 15
抗静电剂A 40 40 35 50 34 55
蜡类聚合物A 5 6 3 8
蜡类聚合物B 5
蜡类聚合物C 5
表4：B抗静电母粒各组分配比（重量份）
B1 B2 B3 B4 B5
羧酸基离聚体A 20 20 10 70
AS树脂A 35 35 35 35
抗静电剂A 40 40 40 40 40
蜡类聚合物A 5 5 5 5
表5：实施例和对比例PC/ABS合金各组分配比（重量份）及测试结果
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
PC树脂 50 50 50 50 50
ABS树脂 50 50 50 50 50
抗静电母粒，种类 A1 A2 A3 A4 A5
抗静电母粒，添加量 30 30 30 30 30
抗静电剂 - - - - -
表面电阻-正面Ω 10^9 10^9 10^8 10^9 10^8
表面电阻-反面Ω 10^9 10^9 10^9 10^10 10^9
悬臂梁缺口冲击强度kJ/m2 40 36 33 35 41
续表5：
实施例6 实施例7 实施例8 实施例9
PC树脂 50 50 50 50
ABS树脂 50 50 50 50
抗静电母粒，种类 A6 A7 A8 A9
抗静电母粒，添加量 30 30 30 30
抗静电剂 - - - -
表面电阻-正面Ω 10^10 10^8 10^10 10^9
表面电阻-反面Ω 10^11 10^9 10^10 10^10
悬臂梁缺口冲击强度kJ/m2 34 38 43 39
由实施例1-4可知，羧酸基离聚体优选甲基丙烯酸单元中的40mol%- 80mol%的羧基被金属离子中和，不仅正反面电阻值更稳定，而且悬臂梁缺口冲击强度更好。
由实施例1/5/6/7可知，AS树脂优选AN含量为25-28wt%，正反面电阻值更稳定。
由实施例1/8/9可知，抗静电剂优选聚环氧乙烷、聚醚酯酰胺，不仅正反面电阻值更稳定，而且悬臂梁缺口冲击强度更好。
续表5：
实施例10 实施例11 实施例12 实施例13 实施例14 实施例15
PC树脂 50 50 50 50 50 50
ABS树脂 50 50 50 50 50 50
抗静电母粒，种类 A10 A11 A12 A13 A14 A15
抗静电母粒，添加量 30 30 34.3 29.3 34.3 27.9
抗静电剂 - - - - - -
表面电阻-正面Ω 10^9 10^9 10^9 10^9 10^9 10^9
表面电阻-反面Ω 10^9 10^10 10^9 10^9 10^9 10^10
悬臂梁缺口冲击强度kJ/m2 46 43 42 49 54 41
由实施例1/10/11可知，蜡类聚合物优选氧化聚乙烯蜡、马来酸酐改性聚乙烯蜡，虽然使用低分子量共聚酰胺蜡的实施例9悬臂梁缺口冲击强度数值较高，但是氧化聚乙烯蜡、马来酸酐改性聚乙烯蜡对于电阻分散均匀性更好。
由实施例1/12-15可知，在优选的配比范围内正反面电阻值更稳定，悬臂梁缺口冲击强度数值也较高。
续表5：
对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5 对比例6
PC树脂 50 50 50 50 50 50
ABS树脂 50 50 50 50 50 50
抗静电母粒，种类 B1 B2 B3 B4 B5 -
抗静电母粒，添加量 24 28.6 19.7 27.3 44.4 -
抗静电剂 - - - - - 12
表面电阻-正面Ω 10^7 10^9 10^8 10^7 10^8 10^7
表面电阻-反面Ω 10^9 10^11 10^10 10^9 10^11 10^9
悬臂梁缺口冲击强度kJ/m2 33 38 34 35 42 22
由对比例1可知，不添加羧酸基离聚体的抗静电母粒，正反面电阻值差别大，而且电阻值较低。
由对比例2可知，蜡类聚合物明显影响抗静电剂的分布。
由对比例3可知，抗静电母粒中不添加AS树脂，不仅正反面电阻值差别大，而且悬臂梁缺口冲击强度低。
由对比例4/5可知，羧酸基离聚体添加量过低或过高，也很难实现抗静电剂的特定分布（电阻值也较低）。
由对比例6可知，直接添加抗静电剂，不仅正反面电阻值不稳定，而且破坏了PC/ABS合金的力学性能。

Claims (13)

1.一种抗静电母粒，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
羧酸基离聚体 20-50份；
AS树脂 10-45份；
抗静电剂 20-60份；
蜡类聚合物 2-8份；
所述的羧酸基离聚体为乙烯/甲基丙烯酸类共聚物，其中甲基丙烯酸单元中的25mol%-90mol%的羧基被金属离子中和，所述的金属离子选自钠离子、锌离子、镁离子、钾离子中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的抗静电母粒，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
羧酸基离聚体 25-40份；
AS树脂 20-35份；
抗静电剂 30-50份；
蜡类聚合物 3-6份。
3.根据权利要求1所述的抗静电母粒，其特征在于，甲基丙烯酸单元中的40mol%-80mol%的羧基被金属离子中和。
4.根据权利要求3所述的抗静电母粒，其特征在于，所述的羧酸基离聚体的熔融指数在0.5-6g/10min之间，测试条件为190℃、2.16kg。
5.根据权利要求1所述的抗静电母粒，其特征在于，所述的AS树脂中AN含量为18-36wt%。
6.根据权利要求5所述的抗静电母粒，其特征在于，AS树脂中AN含量为25-28wt%。
7.根据权利要求1所述的抗静电母粒，其特征在于，所述的抗静电剂选自乙氧基化烷基胺、乙氧基月桂酰胺、甘油酸酯、高级醇硫酸酯盐、聚环氧乙烷、聚醚酯酰胺、聚醚酯酰亚胺中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的抗静电母粒，其特征在于，所述的抗静电剂选自聚环氧乙烷、聚醚酯酰胺中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的抗静电母粒，其特征在于，所述的蜡类聚合物选自聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、马来酸酐改性聚乙烯蜡、低分子量共聚酰胺蜡中的一种或者几种。
10.根据权利要求9所述的抗静电母粒，其特征在于，所述的蜡类聚合物选自氧化聚乙烯蜡、马来酸酐改性聚乙烯蜡中的至少一种。
11.根据权利要求1所述的抗静电母粒，其特征在于，按重量份计，还包括0-2份助剂；所述的助剂选自抗氧剂、润滑剂中的至少一种。
12.权利要求1-11任一项所述的抗静电母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照配比，将羧酸基离聚体、AS树脂、抗静电剂、蜡类聚合物混和均匀后通过双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆温度为200-270℃，转速范围是180-500r/min。
13.权利要求1-11任一项所述的抗静电母粒的应用，其特征在于，用于制备抗静电PC/ABS合金，按重量份计，包括以下组分：
PC树脂 25-75份；
ABS树脂 25-75份；
抗静电母粒 10-45份。
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