CN116396584A - 一种抗静电再生pc/abs合金材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于复合材料回收制备技术领域，涉及一种抗静电再生PC/ABS合金材料及其制备方法。本发明通过使用废弃耐热ABS材料，利用废弃耐热ABS材料中的α‑甲基苯乙烯(MS)、马来酸酐(MA)和马来酰亚胺(MI)作为PC和ABS两相相容剂，在不添加额外相容剂的情况下解决了PC和ABS的相容性问题，本发明通过PC和ABS材质的废弃电子载带材料使用，利用废弃电子载带材料中抗静电剂的效果使得本发明PC/ABS材料具有了良好的抗静电效果。

Description

一种抗静电再生PC/ABS合金材料及其制备方法

技术领域

本发明属于复合材料回收制备技术领域，涉及一种抗静电再生PC/ABS合金材料及其制备方法。

背景技术

PC/ABS树脂是一种综合性能较好的工程塑料，具有优良的电性能、耐寒性能、耐油性能及化学介质稳定性能，有良好的加工性能和尺寸稳定性能。

PC/ABS树脂已被广泛应用于家电、建筑、汽车、办公用品等行业。但PC/ABS的抗静电性较差，如果可以提高PC/ABS的抗静电性，将会进一步开拓PC/ABS树脂在汽车、办公机器、电子等领域的应用。虽然市场上的一些PC/ABS抗静电产品，但抗静电欠佳。也有厂家通过在产品表面喷上一层抗静电油在产品表面层来达到抗静电性，但抗静电效果上限只有在10的9-10次方，另外时间越长抗静电效果越差，树脂的加工性能变差，另外市场上的抗静电PC/ABS的冲击强度一般在20KJ/m²左右，也在很大程度上限制了ABS树脂的应用范围。

同时随着电子产品的日益增加，抗静电材料的使用越来越广泛，但大量的使用确很难得到良好的回收，并且现有技术中尚无直接通过回收再生来制作抗静电PC/ABS材料，因此开发一种废弃抗静电材料的回收技术和方法是非常具有意义和前景的。

现有技术方案中，抗静电PC/ABS材料绝大部分为原生PC和ABS材料添加不同类型的抗静电剂进行改性实现，属于非循环塑料范畴，并且也无法实现100％再生的抗静电PC/ABS；少量抗静电再生PC/ABS材料技术方案中再生成分比例在50～90％之间，并且都通过直接添加抗静电剂方案，和原生材料的抗静电技术方案类似，目前也无法实现100％再生的静电PC/ABS，详见如下现有技术方案：

中国专利申请文件(公开号：CN105778459A)公开了一种壳体材料用PC/ABS功能化再生合金及其制备工艺，其组分及重量份数如下：PC/ABS回收料50～90份，阻燃剂0～15份，增容剂2～12份，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物5～10份，扩链剂0.5～2份，聚四氟乙烯粉0～1份，抗静电剂2～10份，抗氧剂0.1～0.5份。其所制备材料虽然实现PC/ABS回收料的循环再利用，但该发明材料实际回收料用量只有50～90％，并且制作过程加入了大量不同类型的助剂导致产品成本上升以及环保性下降。

中国专利申请文件(CN111393822A)公开了一种壳体材料用PC/ABS合金塑料及其制备方法，其重量组分如下：PC/ABS回收粉料70-100份、紫外线吸收剂0.1-0.5份、阻燃剂1-3份、增韧剂KNY01 0.01-0.1份、增韧剂1105A 0.1-0.3份、热稳定剂1-2份、增容剂0.5-1.5份。该发明的PC/ABS合金其各项指标能满足或超过国家家电行业的材料标准，但是该发明专利实际技术方案和案例为体现抗静电技术和性能表征方案。

中国专利申请文件(CN105368030A)公开了抗静电PC/ABS合金及其制备方法，其主要通过将活化后的多壁碳纳米管与超支化聚酯季铵盐进行接枝后作为复合抗静电剂，与聚碳酸酯熔融共混制成抗静电母粒，最后将抗静电母粒与聚碳酸酯及丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物熔融共混，制成抗静电PC/ABS合金。该发明所制得地PC/ABS合金具有良好的刚性、韧性，复合抗静电的加入赋予了合金永久抗静电性，同时复合抗静电剂中季铵盐基团的存在使合金具有良好的抑菌性能。其所制备的合金可用于制备汽车内饰件、电动工具外壳、矿工安全帽等，但该发明的技术方案为原生材料添加抗静电助剂实现，属于常规的原生材料改性方案，无法实现100％再生抗静电。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种具有优异抗静电性能，机械性能媲美原生PC/ABS的一种抗静电再生PC/ABS合金材料。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种抗静电再生PC/ABS合金材料，合金材料包括如下质量份数的原料：19-83.8份废弃聚碳酸酯切片、10-50份废弃ABS切片、5-20份废弃电子载带切片、1-10份再生抗静电母粒、0.1-0.5份抗UV剂、0.1-0.5份抗氧剂。

作为优选，所述废弃聚碳酸酯切片为聚碳酸酯板材、车灯、水桶、唱片中的至少一种。

作为优选，所述废弃ABS切片为汽车空调出风口、吹风机外壳、微波炉边框、散热格栅中的至少一种；

进一步优选，废弃聚碳酸酯切片和废弃ABS切片分别经过前处理工艺，前处理工艺包括废弃物收集、分类、破碎、清洗、除杂、干燥。

作为优选，废弃ABS切片的热变形温度大于等于90℃。

耐热ABS是通过在ABS树脂中引入α-甲基苯乙烯(MS)、马来酸酐(MA)和马来酰亚胺(MI)来提高ABS的耐热性能，目前的途径主要有两种：1.将MS、MI等作为第三单体与苯乙烯、丙烯腈共聚，增加基体树脂刚性，提高其Tg；2.把耐热性更好的苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)或苯乙烯-马来酰亚胺共聚物(SMI)作为共混组分加入到ABS树脂中。本发明采用废弃聚碳酸酯材料和废弃耐热ABS材料进行复合制作PC/ABS合金，利用了废弃耐热ABS材料中含有的α-甲基苯乙烯(MS)、马来酸酐(MA)和马来酰亚胺(MI)来作为废弃PC和废弃ABS的相容剂，增加了PC和ABS的两相界面相融性，在不添加相容剂的情况下，制备了物理性能优异的废弃PC/ABS合金材料，在保证材料性能的同时，降低了材料的制作成本，并且实现了100％回收再生的PC/ABS合金材料体系。

在上述的一种抗静电再生PC/ABS合金材料中，废弃电子载带切片包括抗静电ABS和抗静电PC中至少一种制备而成。

作为优选，废弃电子载带切片经过前处理工艺，前处理工艺包括废弃物收集、分类、破碎、清洗、除杂、干燥。

电子载带是一种应用于电子包装领域的带状产品，具有抗静电性能，主流的电子载带为PC和ABS载带，主要为三层结构，中间层为PC材料确保载带的刚性，上下层为抗静电ABS材料，用于保护电子元器件防止电击穿。本发明将废弃电子载带引入PC/ABS配方体系中，可以直接提升PC/ABS材料的抗静电性能，并且采用再生抗静电母粒进行配合，可以进一步提升材料的抗静电性能，同时电子载带是一种炭黑含量非常高的回收材料，因此本发明材料可以在不添加黑色母的情况下，就可以达到高黑亮的染色效果。

在上述的一种抗静电再生PC/ABS合金材料中，抗UV剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2-羟基-3,5双(a,a-二甲基苄基)苯基)苯并三唑中的至少一种。

作为优选，抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂300中至少一种。

在上述的一种抗静电再生PC/ABS合金材料中，再生抗静电母粒包括如下质量份数的原料：94.5～99.7份废弃AS切片、0.2～5.0份抗静电剂、0.1～0.5份抗氧剂。

作为优选，废弃AS切片为冰箱抽屉、车灯壳、滤水壶中的至少一种，

进一步优选，废弃AS切片经过前处理工艺，前处理工艺包括废弃物收集、分类、破碎、清洗、除杂、干燥。

在上述的一种抗静电再生PC/ABS合金材料中，抗静电剂为单壁碳纳米管和炭黑中的至少一种。

在上述的一种抗静电再生PC/ABS合金材料中，再生抗静电母粒制备方法包括如下步骤：将废弃AS切片、抗静电剂和抗氧剂均匀混合后投入双螺杆挤出机中进行挤出造粒。

作为优选，双螺杆挤出机具有两个抽真空口，第一处在熔融段开始处，第二处在计量段处。

在上述的一种抗静电再生PC/ABS合金材料中，双螺杆挤出机螺杆转速为150～200rpm；挤出机具有10个控温区，温控区1～2的温度为180～200℃，温控区3～4的温度为180～210℃，温控区5～6的温度为180～220℃，温控区7～8的温度为180～230℃，温控区9～10的温度为180～230℃。

本发明还提供了一种上述抗静电再生PC/ABS合金材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：将废弃聚碳酸酯切片、废弃ABS切片、废弃电子载带切片、再生抗静电母粒、抗UV剂和抗氧剂进行均匀混合，然后投入双阶螺杆挤出机进行挤出造粒得抗静电再生PC/ABS合金材料。

在上述的一种抗静电再生PC/ABS合金材料的制备方法中，双阶螺杆挤出机分为主机和子机，主机为单螺杆挤出机，子机为双螺杆挤出机。

作为优选，双阶螺杆挤出机的主机为

的单螺杆挤出机，子机为D65的双螺杆挤出机，采用这种组合的作用主要是主机单螺杆喂料量大，且更容易吃入废弃塑料回收的破碎切片，同时可以将材料的热剪切破坏降到最低，而子机采用双螺杆可以进一步进行塑化和共混，并且可以将材料压的更加密实。

上述的一种抗静电再生PC/ABS合金材料的制备方法中，主机螺杆转速为250～500rpm，各区的温度为230～280℃；子机的螺杆转速为200～500rpm，各区的温度设置在230～280℃。

本发明制备的抗静电PC/ABS合金材料使用的原料为废弃回收材料为主，主要是破碎状态的破碎片，具有形状、大小不一的特性，如果采用单螺杆挤出机会导致PC和ABS塑化和混合效果不佳的问题，而采用双螺杆挤出机会因为对废弃材料的过渡剪切导致材料性能下降，以及不规则的原料形状会导致双螺杆难下料问题。因此本发明采用主机单螺杆和子机双螺杆，非常好的解决了上述两个问题，实现了在确保废弃PC和废弃ABS材料下料、塑化和混合效果，并且将热剪切损耗降低到最低。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明通过使用废弃耐热ABS材料，利用废弃耐热ABS材料中的α-甲基苯乙烯(MS)、马来酸酐(MA)和马来酰亚胺(MI)作为PC和ABS两相相容剂，在不添加额外相容剂的情况下解决了PC和ABS的相容性问题；

2.本发明通过PC和ABS材质的废弃电子载带材料使用，利用废弃电子载带材料中抗静电剂的效果使得本发明PC/ABS材料具有了良好的抗静电效果。

3.本发明通过主机单螺杆和子机双螺杆的子母机组合，利用单螺杆强大的吃料能力和低剪切力，既包装了废弃材料的吃料难的问题，同时又保证了废弃材料被过渡的热剪切严重破坏性能的问题，而子机的双螺杆可以确保PC和ABS以及相关助剂的良好混合。

4.本发明利用废弃原料进行再生PC/ABS合金材料，在保证材料性能的同时，大大降低了材料的制作成本，并且实现了100％回收再生的PC/ABS合金材料体系。

附图说明

图1为实施例1双阶螺杆挤出机示意图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

抗UV剂为2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑。

抗氧剂为抗氧剂168。

抗静电剂为单壁碳纳米管。

实施例1-5：

S1、按照表1所述配置原料；

S2、将废弃AS切片、抗静电剂和抗氧剂均匀混合后投入双螺杆挤出机中进行挤出造粒得再生抗静电母粒，其中双螺杆挤出机螺杆转速为180rpm；挤出机具有10个控温区，温控区1～2的温度为165℃，温控区3～4的温度为185℃，温控区5～6的温度为205℃，温控区7～8的温度为215℃，温控区9～10的温度为230℃。

S3、将废弃聚碳酸酯切片、废弃ABS切片、废弃电子载带切片、再生抗静电母粒、抗UV剂和抗氧剂进行均匀混合，然后投入双阶螺杆挤出机进行挤出造粒得抗静电再生PC/ABS合金材料。其中双阶螺杆挤出机如图1所示，主机为单螺杆挤出机，子机为双螺杆挤出机；主机螺杆转速为300rpm，各区的温度为275℃；子机的螺杆转速为350rpm，各区的温度设置在260℃。

实施例6：

与实施例1的区别，仅在于，步骤S3双阶螺杆挤出机主机和子机皆为单螺杆挤出机。

实施例7：

与实施例1的区别，仅在于，步骤S3双阶螺杆挤出机主机和子机皆为双螺杆挤出机。

实施例8：

与实施例1的区别，仅在于，步骤S3子机为单螺杆挤出机，主机为双螺杆挤出机。

对比例1-5：

与实施例1的区别，仅在于，原料配比如表2所示。

表1：实施例1-5原料配比

表2：对比例1-5原料配比

表3：实施例1-5、对比例1-5制备的PC/ABS合金材料性能检测结果

从上述结果可知，本发明产品物性根据ISO标准对熔融指数、IZOD缺口冲击、拉伸强度、断裂伸长、弯曲强度、弯曲模量、颜色、光泽度和表面电阻率进行表征，详见表3中数据。实施例1～5的熔指在17～2g/10min之间，冲击强度均在45及以上，机械性能接近原生PC/ABS材料的性能，同时黑度在30以内，光泽度在106及以上，外观呈现高黑亮效果，表面电阻率达到10⁵～10⁸Ω之间，在最佳抗静电材料的电阻值。

综上所述，本发明通过废弃聚碳酸酯切片、废弃ABS切片和废弃电子载带切片复配及相应助剂的协同下，制备了100％再生含量的PC/ABS合金材料，并且抗静电效果优异，同时具有媲美原生PC/ABS机械性能。

本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内；同时本发明方案所有列举或者未列举的实施例中，在同一实施例中的各个参数仅仅表示其技术方案的一个实例(即一种可行性方案)，而各个参数之间并不存在严格的配合与限定关系，其中各参数在不违背公理以及本发明述求时可以相互替换，特别声明的除外。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种抗静电再生PC/ABS合金材料，其特征在于，合金材料包括如下质量份数的原料：19-83.8份废弃聚碳酸酯切片、10-50份废弃ABS切片、5-20份废弃电子载带切片、1-10份再生抗静电母粒、0.1-0.5份抗UV剂、0.1-0.5份抗氧剂。

2.根据权利要求1所述的一种抗静电再生PC/ABS合金材料，其特征在于，废弃电子载带切片包括抗静电ABS和抗静电PC中至少一种制备而成。

3.根据权利要求1所述的一种抗静电再生PC/ABS合金材料，其特征在于，抗UV剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2-羟基-3,5双(a,a-二甲基苄基)苯基)苯并三唑中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种抗静电再生PC/ABS合金材料，其特征在于，再生抗静电母粒包括如下质量份数的原料：94.5～99.7份废弃AS切片、0.2～5.0份抗静电剂、0.1～0.5份抗氧剂。

5.根据权利要求4所述的一种抗静电再生PC/ABS合金材料，其特征在于，抗静电剂为单壁碳纳米管和炭黑中的至少一种。

6.根据权利要求4所述的一种抗静电再生PC/ABS合金材料，其特征在于，再生抗静电母粒制备方法包括如下步骤：将废弃AS切片、抗静电剂和抗氧剂均匀混合后投入双螺杆挤出机中进行挤出造粒。

7.根据权利要求6所述的一种抗静电再生PC/ABS合金材料，其特征在于，双螺杆挤出机螺杆转速为150～200rpm；挤出机具有10个控温区，温控区1～2的温度为180～200℃，温控区3～4的温度为180～210℃，温控区5～6的温度为180～220℃，温控区7～8的温度为180～230℃，温控区9～10的温度为180～230℃。

8.一种如权利要求1所述抗静电再生PC/ABS合金材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：将废弃聚碳酸酯切片、废弃ABS切片、废弃电子载带切片、再生抗静电母粒、抗UV剂和抗氧剂进行均匀混合，然后投入双阶螺杆挤出机进行挤出造粒得抗静电再生PC/ABS合金材料。

9.根据权利要求8所述的一种抗静电再生PC/ABS合金材料的制备方法，其特征在于，双阶螺杆挤出机分为主机和子机，主机为单螺杆挤出机，子机为双螺杆挤出机。

10.据权利要求9所述的一种抗静电再生PC/ABS合金材料的制备方法，其特征在于，主机螺杆转速为250～500rpm，各区的温度为230～280℃；子机的螺杆转速为200～500rpm，各区的温度设置在230～280℃。

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