CN110615953B - 一种新型抗静电abs复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种新型抗静电abs复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明为高分子材料领域，公开了一种抗静电ABS复合材料及其制备方法。所述的抗静电ABS复合材料包括以下组分及重量份含量：ABS粉料22‑25份、SAN树脂65‑75份、相容剂5‑10份、抗静电剂2‑5份、抗氧剂0.1‑0.3份。本发明以ABS为基体树脂、将碳纳米管作为抗静剂，同时引入离子液作为ABS树脂与碳纳米管的相容剂，使碳纳米管在ABS树脂内部能够良好分散并形成导电通路，使ABS复合材料具有优异的抗静电性，抗冲击性和流动性，其电阻率由1016降至105Ω。该复合材料可广泛应用于对材料抗静电性能要求较高的仪表设备、医疗器材等领域。

Description

一种新型抗静电ABS复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体涉及到一种抗静电ABS复合材料及其制备方法。
背景技术
ABS树脂是一种性能优越的热塑性高分子材料，具有高抗冲性、高刚性、耐化学性和耐低温性等优异性能。ABS加工尺寸稳定，表面光泽度好，易于涂装、着色、喷涂金属、电镀等二次加工，可广泛应用于机械工业、汽车工业、电子电器工业和仪表工业等各个领域。ABS的发展趋势是向着高性能、多功能的专用树脂发展，以期提高产品的附加值和市场竞争力。通用ABS树脂的体积电阻率一般为5×1016Ω，其内部的静电荷易累积产生微电流从而影响产品的正常使用，限制了ABS的应用。在现有技术中，抗静电ABS是在ABS的基础上，引入一些抗静电剂，或表面喷涂金属材料来使ABS树脂达到抗静电效果。
中国专利CN107915946A公开了一种抗静电高韧性ABS复合材料。向ABS中加入经硅烷偶联剂处理的纳米氮化钛，将甲基丙烯酸环氧丙酯接枝到EPDM上，形成EPDM-g-GMA，解决了EPDM与ABS相容性问题，但并未对其力学性能进行进一步探究。
中国专利CN107955567A公开了一种抗静电ABS复合物及其制备方法与应用。向ABS中加入抗静电剂金属盐和聚氧乙烯，同时引入粘结改性剂乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯和粘结协效剂松节油使复合材料粘结度高。但其表面电阻率最优仅为108Ω，仍需进一步优化。
在实际应用中，抗静电剂与ABS树脂存在着相容性差、易团聚、易产生应力集中区等缺点，使树脂内部难以形成导电通路，并且导致其力学性能大幅度下降。为此，本发明专利提出了一种新型抗静电ABS复合材料及其制备方法，利用离子液中的咪唑环结构与碳纳米管形成阳离子-π相互作用，使碳纳米管在ABS中能够良好分散，从而达到抗静电的效果，同时离子液的引入还能维持材料的力学性能。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种新型抗静电ABS树脂，能够使ABS 具有良好的抗静电性以及力学性能，解决上述技术背景中所提出的问题。
一种抗静电ABS复合材料及其制备方法，其特征是：抗静电ABS复合材料制备方法将以下原材料或组分按重量份计：ABS粉料22-25份、SAN树脂65-75份、相容剂5-10份、抗静电剂2-5份、抗氧剂0.1-0.3份；将以上原料放入烘箱去湿干燥，按重量份配比称重，再将原料加入搅拌机搅拌均匀后，于挤出机中挤出，料条经循环水槽冷却硬化，经切粒机切割造粒得到小粒子成品。
所述的ABS粉料为聚丁二烯胶乳接枝苯乙烯和丙烯腈的共聚物，经接枝凝聚、洗涤干燥后使用。
所述的SAN树脂中苯乙烯含量为75%，丙烯腈含量为25%。
所述的相容剂为氯化1-十六烷基-3-甲基咪唑、溴化1-十六烷基-3-甲基咪唑、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐中的至少一种，但不限于以上几种。
所述的抗静电剂为碳纳米管，其外径为20-30nm，内径为5-10nm，长度为10-30μm，比表面积大于110m2/g。
所述的抗氧剂为抗氧剂618。
所述的挤出机为双螺杆挤出机，其各温区温度控制范围为200-220°C，螺杆转速为150-450rpm。
本发明有益效果
碳纳米管是一种纳米级管状结构材料，具备良好的导电性和机械强度。ABS抗静电复合材料将碳纳米管类碳填料作为抗静电剂，引入至ABS树脂中，为使其在树脂内具备良好的分散性，同时引入离子液作为ABS树脂与碳纳米管之间的相容剂。碳纳米管由于自身结构特征与离子液形成π-阳离子相互作用，使材料的微观结构由海岛结构转变为连续相结构。利用抗静电剂与相容剂之间的协同作用，使碳纳米管在ABS复合材料内形成导电网络导出静电荷，以达到抗静电的效果。本发明所提出的ABS复合材料性能优越，工艺简单，可实现工业化生产，具备良好的应用前景。
附图说明
图1 实施例与对比例中ABS复合材料样条进行性能测试数据图。
具体实施方式
下面将详细地描述本发明的各种实施例与对比例。以下示例中若无特殊说明，所述试剂均为常规试剂，所述试验方法均为常规方法。
本发明公开的抗静电ABS复合材料中，抗静电剂的加入降低了复合材料的电导率，使材料具备优异的抗静电性质；添加适量的相容剂，使抗静电剂在树脂中均匀分散，减少了ABS内部因抗静电剂团聚而形成的应力集中区，提高ABS复合材料的力学性能。
下面通过具体实施例和对比例对本发明做进一步说明。
一种抗静电ABS复合材料及其制备方法，其特征是：抗静电ABS复合材料制备方法将以下原材料或组分按重量份计：ABS粉料22-25份、SAN树脂65-75份、相容剂5-10份、抗静电剂2-5份、抗氧剂0.1-0.3份；将以上原料放入烘箱去湿干燥，按重量份配比称重，再将原料加入搅拌机搅拌均匀后，于挤出机中挤出，料条经循环水槽冷却硬化，经切粒机切割造粒得到小粒子成品。
其中所用的ABS粉料为聚丁二烯胶乳接枝苯乙烯和丙烯腈的共聚物，经接枝凝聚，洗涤干燥后使用。
所用的SAN树脂中的苯乙烯含量75%，丙烯腈含量25%。
所用的相容剂为氯化1-十六烷基-3-甲基咪唑（相容剂1）、溴化1-十六烷基-3-甲基咪唑（相容剂2）、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐（相容剂3）中的至少一种，但不限于以上几种。
所用的抗静电剂为碳纳米管，其外径为20-30nm，内径为5-10nm，长度为10-30μm，比表面积大于110m2/g。
所用的抗氧剂为抗氧剂618。
下面结合实施例与对比例详细来说明本发明。这里出示的示例中，任何具体数值应被解释为仅仅为示例性的，并不作为限制考虑。
实施例1
按重量份计，分别称取23份ABS粉料、70份SAN树脂、5份相容剂1、2份抗静电剂、0.1份抗氧剂。
上述实施例的制造方法：将以上原料按重量份配比称重，放入烘箱去湿干燥，再将原料加入搅拌机搅拌均匀，于双螺杆挤出机中挤出，挤出机的各温区范围为200-220°C，螺杆转速为150-450rpm。挤出后的料条经循环水槽冷却硬化，经切粒机切割造粒得到小粒子成品。将ABS复合材料通过注塑机注塑，得到样条进行性能测试。
实施例2
按重量份计，分别称取23份ABS粉料、70份SAN树脂、5份相容剂2、2份抗静电剂、0.2份抗氧剂。
上述实施例的制造方法：将以上原料按重量份配比称重，放入烘箱去湿干燥，再将原料加入搅拌机搅拌均匀，于双螺杆挤出机中挤出，挤出机的各温区范围为200-220°C，螺杆转速为150-450rpm。挤出后的料条经循环水槽冷却硬化，经切粒机切割造粒得到小粒子成品。将ABS复合材料通过注塑机注塑，得到样条进行性能测试。
实施例3
按重量份计，分别称取23份ABS粉料、70份SAN树脂、5份相容剂3、2份抗静电剂、0.3份抗氧剂。
上述实施例的制造方法：将以上原料按重量份配比称重，放入烘箱去湿干燥，再将原料加入搅拌机搅拌均匀，于双螺杆挤出机中挤出，挤出机的各温区范围为200-220°C，螺杆转速为150-450rpm。挤出后的料条经循环水槽冷却硬化，经切粒机切割造粒得到小粒子成品。将ABS复合材料通过注塑机注塑，得到样条进行性能测试。
实施例4
按重量份计，分别称取22份ABS粉料、69份SAN树脂、6份相容剂1、3份抗静电剂、0.2份抗氧剂。
上述实施例的制造方法：将以上原料按重量份配比称重，放入烘箱去湿干燥，再将原料加入搅拌机搅拌均匀，于双螺杆挤出机中挤出，挤出机的各温区范围为200-220°C，螺杆转速为150-450rpm。挤出后的料条经循环水槽冷却硬化，经切粒机切割造粒得到小粒子成品。将ABS复合材料通过注塑机注塑，得到样条进行性能测试。
实施例5
按重量份计，分别称取20份ABS粉料、65份SAN树脂、10份相容剂1、5份抗静电剂、0.1份抗氧剂。
上述实施例的制造方法：将以上原料按重量份配比称重，放入烘箱去湿干燥，再将原料加入搅拌机搅拌均匀，于双螺杆挤出机中挤出，挤出机的各温区范围为200-220°C，螺杆转速为150-450rpm。挤出后的料条经循环水槽冷却硬化，经切粒机切割造粒得到小粒子成品。将ABS复合材料通过注塑机注塑，得到样条进行性能测试。
对比例1
按重量份计，分别称取25份ABS粉料、75份SAN树脂、0.2份抗氧剂。
上述实施例的制造方法：将以上原料按重量份配比称重，放入烘箱去湿干燥，再将原料加入搅拌机搅拌均匀，于双螺杆挤出机中挤出，挤出机的各温区范围为200-220°C，螺杆转速为150-450rpm。挤出后的料条经循环水槽冷却硬化，经切粒机切割造粒得到小粒子成品。将ABS复合材料通过注塑机注塑，得到样条进行性能测试。
对比例2
按重量份计，分别称取24份ABS粉料、71份SAN树脂、5份相容剂、0.3份抗氧剂。
上述实施例的制造方法：将以上原料按重量份配比称重，放入烘箱去湿干燥，再将原料加入搅拌机搅拌均匀，于双螺杆挤出机中挤出，挤出机的各温区范围为200-220°C，螺杆转速为150-450rpm。挤出后的料条经循环水槽冷却硬化，经切粒机切割造粒得到小粒子成品。将ABS复合材料通过注塑机注塑，得到样条进行性能测试。
对比例3
按重量份计，分别称取25份ABS粉料、72份SAN树脂、3份抗静电剂、0.1份抗氧剂。
上述实施例的制造方法：将以上原料按重量份配比称重，放入烘箱去湿干燥，再将原料加入搅拌机搅拌均匀，于双螺杆挤出机中挤出，挤出机的各温区范围为200-220°C，螺杆转速为150-450rpm。挤出后的料条经循环水槽冷却硬化，经切粒机切割造粒得到小粒子成品。将ABS复合材料通过注塑机注塑，得到样条进行性能测试。
将上述实施例与对比例中ABS复合材料样条进行性能测试，测试数据见附图。
从表中实施例S1-S5和对比例C1-C3中可以看出，实施例S1-S3在相同条件下添加相容剂1的复合材料，与添加相容剂2和3的复合材料相比综合性能要好；对比例C2未添加抗静电剂的ABS复合材料不具备抗静电能力；对比例C3未添加相容剂使ABS复合材料冲击性能下降50%左右；实施例S1-S5中 ABS复合材料与对比例C1-C3相比表面电阻率降低了至少9个数量级，复合材料已具备了优异的抗静电性，其冲击性能和流动性能与未添加任何助剂的对比例C1相比有了良好的维持和优化。
本发明的一种新型抗静电复合材料具有优异的综合性能，在保证其具备优异抗静电性能的同时，其力学性能基本保持不变。

Claims (5)

1.一种抗静电ABS复合材料的制备方法，其特征是：抗静电ABS复合材料制备方法将以下原材料或组分按重量份计：ABS粉料22-25份、SAN树脂65-75份、相容剂5-10份、抗静电剂2-5份、抗氧剂0.1-0.3份；将以上原料放入烘箱去湿干燥，重量份配比称重，再将原料加入搅拌机搅拌均匀后，于挤出机中挤出，料条经循环水槽冷却硬化，经切粒机切割造粒得到小粒子成品；
所述的相容剂为氯化1-十六烷基-3-甲基咪唑、溴化1-十六烷基-3-甲基咪唑、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐中的一种；
所述的抗静电剂为碳纳米管，其外径为20-30nm，内径为5-10nm，长度为10-30μm，比表面积大于110m2/g。
2.根据权利要求1所述的一种抗静电ABS复合材料的制备方法，其特征是：所述ABS粉料为聚丁二烯胶乳接枝苯乙烯和丙烯腈的共聚物，经接枝凝聚、洗涤干燥后使用。
3.根据权利要求1所述的一种抗静电ABS复合材料的制备方法，其特征是：所述的SAN树脂中苯乙烯含量为75％，丙烯腈含量为25％。
4.根据权利要求1所述的一种抗静电ABS复合材料的制备方法，其特征是：所述的抗氧剂为抗氧剂618。
5.根据权利要求1所述的一种抗静电ABS复合材料的制备方法，其特征是：所述的挤出机为双螺杆挤出机，其各温区温度控制范围为200-220℃，螺杆转速为150-450rpm。
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