CN117844167B - 基于石墨烯改性的abs抗静电塑料及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及抗静电塑料技术领域，具体为基于石墨烯改性的ABS抗静电塑料及其制备工艺。包括以下步骤：步骤1：使用异氰酸酯基ABS、吡啶酮酸改性氧化石墨烯，制备得到改性石墨烯；步骤2：ABS抗静电塑料的制备：将ABS树脂、聚碳酸酯、改性石墨烯、相容剂、交联剂、抗氧化剂干燥后混合均匀，得到原料；将原料在螺杆挤出机中熔融挤出，得到ABS抗静电塑料。所述ABS抗静电塑料的原料包括以下组分：按重量份数计，100份ABS树脂、25~35份聚碳酸酯、6~8份改性石墨烯、6~9份相容剂、0.5~0.8份交联剂、0.2~0.5份抗氧化剂。方案中，制备得到的ABS抗静电塑料具有优异的抗静电性和抗冲击性能。
Description
技术领域
本发明涉及抗静电塑料技术领域，具体为基于石墨烯改性的ABS抗静电塑料及其制备工艺。
背景技术
ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）是一种应用十分普遍的工程塑料，具有良好加工性和良好力学性能；被广泛应用于汽车、电子通信、航天航空、国防等多个领域。但是ABS树脂本身存在一些缺点：其表面电阻率为4×1015Ω，具有高绝缘性，抗静电性能较差，使得其在一些领域的应用受到限制。另一方面，其还存在耐热性较差的问题，抗冲击性能在一些应用领域也需要进一步提高。
现有技术中，通常会引入抗静电剂如石墨烯等提高ABS塑料的抗静电性能，但是无机填料引入量小于5wt%时，抗静电性能增加有限，而当引入量超过5wt%时，由于石墨烯存在团聚问题，使得其在ABS树脂中的分散性变差，导致力学性能下降明显。另一方面，通常会引入无定型热塑性树脂聚碳酸酯与ABS树脂取长补短，从而提高ABS塑料的耐热性和抗冲击性能；但是两者之间存在相容性问题，导致力学性能下降。
综上所述，解决上述问题，制备基于石墨烯改性ABS抗静电塑料具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供基于石墨烯改性的ABS抗静电塑料及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
基于石墨烯改性的ABS抗静电塑料的制备工艺，包括以下步骤：
步骤1：改性石墨烯的制备：
S11：（1）将2,4-甲苯二异氰酸酯加入至反应瓶中，氮气氛围下，升温至40℃~60℃，滴加丙烯酸羟乙酯，反应4~6小时，降温，得到改性异氰酸酯；（2）将ABS树脂加入至甲苯中，氮气氛围下，升温至120℃~125℃，加入含改性异氰酸酯、过氧化二异丙苯的甲苯混合溶液，反应4~5小时，使用甲醇沉淀、纯化，得到异氰酸酯基ABS；
S12：将无水柠檬酸、半胱氨酸依次加入至去离子水中溶解，得到混合溶液；将混合溶液置于鼓风干燥箱中，在130℃~140℃干燥12~24小时，纯化，得到吡啶酮酸；
S13：将氧化石墨烯超声分散在氯仿中，氮气氛围下，依次加入三乙胺、六亚甲基二异氰酸酯、吡啶铜酸，在40℃~50℃下反应2~4小时；加入异氰酸酯基ABS-氯仿溶液，升温至60℃~65℃，反应6~8小时，降温、纯化，得到改性石墨烯；
步骤2：ABS抗静电塑料的制备：将ABS树脂、聚碳酸酯、改性石墨烯、相容剂、交联剂、抗氧化剂干燥后混合均匀，得到原料；将原料在螺杆挤出机中熔融挤出，得到ABS抗静电塑料。
进一步方案中，所述ABS抗静电塑料的原料包括以下组分：按重量份数计，100份ABS树脂、25~35份聚碳酸酯、6~8份改性石墨烯、6~9份相容剂、0.5~0.8份交联剂、0.2~0.5份抗氧化剂。
进一步方案中，步骤1的S11中，改性异氰酸酯中，2,4-甲苯二异氰酸酯和丙烯酸羟乙酯的摩尔比为1:（0.8~1）；异氰酸酯基ABS中，ABS树脂、改性异氰酸酯、过氧化二异丙苯的质量比为2.5:（0.4~0.45）:（0.05~0.075）。
进一步方案中，步骤1的S12中，吡啶铜酸中，无水柠檬酸与半胱氨酸的摩尔比为1:1。
进一步方案中，步骤1的S13中，改性石墨烯的原料包括以下组分：按重量份数计，5份氧化石墨烯、4.5~5份三乙胺、3~4份六亚甲基二异氰酸酯、2~2.5份吡啶铜酸、2.5~3.5份异氰酸酯基ABS。
进一步方案中，所述聚碳酸酯的制备工艺包括以下步骤：
S21：将吡啶铜酸加入到四氢呋喃中，设置温度为-10℃~-5℃，缓慢加入H4AlLi，氮气氛围下，搅拌反应8~10小时；加入12wt%~15wt%的NaOH溶液，继续搅拌30~40分钟，使用乙酸乙酯萃取、纯化，得到吡啶铜醇；
S22：室温下，将碳酸二苯酯、异山梨醇、吡啶铜醇、三缩四乙二醇、双端羟基聚丁二烯、依次加入反应釜中，氮气氛围下，加入催化剂，在110~120℃下反应2~3小时，逐渐升温至220℃~240℃的同时降压至30pa~50pa，继续反应25~35分钟，降温，得到聚碳酸酯。
进一步方案中，所述聚碳酸酯的原料包括以下组分：按重量份数计，18~20份碳酸二苯酯、6~8份异山梨醇、1~2份吡啶铜醇、3~4份三缩四乙二醇、0.4~0.6份双端羟基聚丁二烯。
进一步方案中，吡啶铜醇中，吡啶铜酸、H4AlLi的质量比为1:（0.5~0.6）；吡啶铜酸与NaOH溶液的比例为1mg:（0.6~0.8mL）。
进一步方案中，螺杆挤出机的转速为200rpm~250rpm，各温区温度200℃~210℃、220℃~240℃、240℃~250℃、250℃~260℃、260℃~270℃，加料转速为30rpm~60rpm。
进一步方案中，基于石墨烯改性的ABS抗静电塑料的制备工艺制备得到的ABS抗静电塑料。
与现有技术相比，本申请的有益效果如下：
（1）引入超过5wt%的改性石墨烯作为抗静电剂，保证在ABS抗静电塑料的原料中的分散性和相容性，从而提高ABS抗静电塑料的抗静电性能和力学性能。
方案中，改性石墨烯是以异氰酸酯基ABS、吡啶酮酸在基于异氰酸酯与羧基反应的基础上，双物质修饰氧化石墨烯表面制备得到的。其中，异氰酸酯基ABS是利用2,4-甲苯二异氰酸酯中一个异氰酸酯基与丙烯酸羟乙酯中羟基反应，得到含有不饱和键的改性异氰酸酯，然后利用不饱和键在过氧化二异丙苯的引发下接枝ABS树脂制备得到的，由于其改性，有效抑制了其团聚，有效增加了改性石墨烯与ABS树脂的相容性，从而有效保证了其在ABS抗静电塑料的均匀分散性，保证了力学性能。
其中，在使用异氰酸酯基ABS改性的前一步，利用六亚甲基二异氰酸酯的两个异氰酸酯基团，以及吡啶酮酸与氧化石墨烯之间存在π-π堆积，有效将吡啶酮酸插接在氧化石墨烯上，由于吡啶酮酸中含有π共轭，与氧化石墨烯之间可以产生π-π堆积的相互作用，从而提高了氧化石墨烯的导电性；另一方面，其结构中含有硫原子，具有较强的亲电性，将吡啶酮酸改性氧化石墨烯，可以增加石墨烯表面的电荷密度，从而进一步提高其抗静电性能。此外，由于小分子吡啶酮酸的先接枝，有利于较大分子量异氰酸酯基ABS的插层。
（2）进一步引入了含有吡啶铜醇和双端羟基聚丁二烯的聚碳酸酯，进一步提高ABS抗静电塑料的抗静电性能和抗冲击性能。
方案中，将吡啶酮酸在H4AlLi的催化下形成吡啶酮醇，并将其引入聚碳酸酯中，有效促进电荷转移，从而提高抗静电性能。同时增加与改性石墨烯的相容性，从而利用改性氧化石墨烯的物理作用，促进聚碳酸酯与ABS树脂的相容界面作用，增加分散性。另一方面还引入了双端羟基聚丁二烯，利用相似链段促进与ABS树脂的相似相容性，同时其具有韧性可以增加聚碳酸酯的韧性。以此，相较于引入常见的聚碳酸酯，本申请中的聚碳酸酯的引入具有更高的相容性和抗静电性能、抗冲击性。
具体实施方式
下面将对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。
需要说明的是，以下份数为质量份，本发明所有涉及的原料的购买厂家没有任何特殊的限制示例性地包括：2,4-甲苯二异氰酸酯的CAS号为584-84-9、丙烯酸羟乙酯的CAS号为818-61-1、无水柠檬酸的CAS号为77-92-9、半胱氨酸的CAS号为52-90-4、六亚甲基二异氰酸酯的CAS号为822-06-0、三缩四乙二醇的CAS号为112-60-7；三(2-丙烯酰氧乙基)异氰脲酸酯的CAS号为40220-08-4；双端羟基聚丁二烯的平均分子量为5000，品牌为宏元新材料；抗氧化剂为抗氧化剂1135，品牌为恒昌；相容剂为SMA相容剂，品牌为星原化工；氧化石墨烯的品牌为奥创，货号为777676；ABS树脂的牌号为PA-757，品牌为奇美。
实施例1：基于石墨烯改性的ABS抗静电塑料的制备工艺，包括以下步骤：
步骤1：S11：（1）将2,4-甲苯二异氰酸酯加入至反应瓶中，氮气氛围下，升温至55℃，滴加丙烯酸羟乙酯，反应6小时，降温，得到改性异氰酸酯；2,4-甲苯二异氰酸酯和丙烯酸羟乙酯的摩尔比为1:1；（2）将2.5份ABS树脂加入至50份甲苯中，氮气氛围下，升温至120℃，加入含改性异氰酸酯、过氧化二异丙苯的甲苯混合溶液（0.42份改性异氰酸酯、0.06份过氧化二异丙苯、30份甲苯），反应5小时，使用甲醇沉淀、纯化，得到异氰酸酯基ABS；
S12：将无水柠檬酸、半胱氨酸依次加入至去离子水中溶解，得到混合溶液；将混合溶液置于鼓风干燥箱中，在130℃干燥18小时，纯化，得到吡啶酮酸；无水柠檬酸与半胱氨酸的摩尔比为1:1；
S13：将5份氧化石墨烯超声分散在50份氯仿中，氮气氛围下，依次加入5份三乙胺、3.5份六亚甲基二异氰酸酯、2.5份吡啶铜酸，在50℃下反应4小时；加入异氰酸酯基ABS-氯仿溶液（3份异氰酸酯基ABS和10份氯仿），升温至60℃，反应6小时，降温、纯化，得到改性石墨烯；
步骤2：S21：将10份吡啶铜酸加入到50份四氢呋喃中，设置温度为-10℃，缓慢加入5份H4AlLi，氮气氛围下，搅拌反应10小时；加入14wt%的NaOH溶液（NaOH溶液与吡啶铜酸的比例为1mg:0.6mL），继续搅拌30分钟，使用乙酸乙酯萃取、纯化，得到吡啶铜醇；
S22：室温下，将20份碳酸二苯酯、7份异山梨醇、1.5份吡啶铜醇、3份三缩四乙二醇、0.5份双端羟基聚丁二烯、依次加入反应釜中，氮气氛围下，加入1-丁基-3-甲基咪唑乳酸盐（占碳酸二苯酯的0.005mol%），在120℃下反应2小时，逐渐升温至220℃的同时降压至50pa，继续反应30分钟，降温，得到聚碳酸酯；
步骤3：将100份ABS树脂、30份聚碳酸酯、8份改性石墨烯、8份SMA相容剂、0.5份三(2-丙烯酰氧乙基)异氰脲酸酯、0.5份抗氧化剂1135干燥后混合均匀，得到原料；将原料在螺杆挤出机中，设置螺杆挤出机的转速为250rpm，各温区温度200℃、220℃、240℃、250℃、260℃，加料转速为50rpm，熔融挤出，得到ABS抗静电塑料。
实施例2：基于石墨烯改性的ABS抗静电塑料的制备工艺，包括以下步骤：
步骤1：S11：（1）将2,4-甲苯二异氰酸酯加入至反应瓶中，氮气氛围下，升温至55℃，滴加丙烯酸羟乙酯，反应6小时，降温，得到改性异氰酸酯；2,4-甲苯二异氰酸酯和丙烯酸羟乙酯的摩尔比为1:1；（2）将2.5份ABS树脂加入至50份甲苯中，氮气氛围下，升温至120℃，加入含改性异氰酸酯、过氧化二异丙苯的甲苯混合溶液（0.42份改性异氰酸酯、0.06份过氧化二异丙苯、30份甲苯），反应5小时，使用甲醇沉淀、纯化，得到异氰酸酯基ABS；
S12：将无水柠檬酸、半胱氨酸依次加入至去离子水中溶解，得到混合溶液；将混合溶液置于鼓风干燥箱中，在130℃干燥18小时，纯化，得到吡啶酮酸；无水柠檬酸与半胱氨酸的摩尔比为1:1；
S13：将5份氧化石墨烯超声分散在50份氯仿中，氮气氛围下，依次加入5份三乙胺、3份六亚甲基二异氰酸酯、2份吡啶铜酸，在50℃下反应4小时；加入异氰酸酯基ABS-氯仿溶液（3.5份异氰酸酯基ABS和10份氯仿），升温至60℃，反应6小时，降温、纯化，得到改性石墨烯；
步骤2：S21：将10份吡啶铜酸加入到50份四氢呋喃中，设置温度为-10℃，缓慢加入5份H4AlLi，氮气氛围下，搅拌反应10小时；加入14wt%的NaOH溶液（NaOH溶液与吡啶铜酸的比例为1mg:0.6mL），继续搅拌30分钟，使用乙酸乙酯萃取、纯化，得到吡啶铜醇；
S22：室温下，将20份碳酸二苯酯、7份异山梨醇、1.5份吡啶铜醇、3份三缩四乙二醇、0.5份双端羟基聚丁二烯、依次加入反应釜中，氮气氛围下，加入1-丁基-3-甲基咪唑乳酸盐（占碳酸二苯酯的0.005mol%），在120℃下反应2小时，逐渐升温至220℃的同时降压至50pa，继续反应30分钟，降温，得到聚碳酸酯；
步骤3：将100份ABS树脂、25份聚碳酸酯、8份改性石墨烯、6份SMA相容剂、0.5份三(2-丙烯酰氧乙基)异氰脲酸酯、0.2份抗氧化剂1135干燥后混合均匀，得到原料；将原料在螺杆挤出机中，设置螺杆挤出机的转速为250rpm，各温区温度200℃、220℃、240℃、250℃、260℃，加料转速为50rpm，熔融挤出，得到ABS抗静电塑料。
实施例3：基于石墨烯改性的ABS抗静电塑料的制备工艺，包括以下步骤：
步骤1：S11：（1）将2,4-甲苯二异氰酸酯加入至反应瓶中，氮气氛围下，升温至55℃，滴加丙烯酸羟乙酯，反应6小时，降温，得到改性异氰酸酯；2,4-甲苯二异氰酸酯和丙烯酸羟乙酯的摩尔比为1:1；（2）将2.5份ABS树脂加入至50份甲苯中，氮气氛围下，升温至120℃，加入含改性异氰酸酯、过氧化二异丙苯的甲苯混合溶液（0.42份改性异氰酸酯、0.06份过氧化二异丙苯、30份甲苯），反应5小时，使用甲醇沉淀、纯化，得到异氰酸酯基ABS；
S12：将无水柠檬酸、半胱氨酸依次加入至去离子水中溶解，得到混合溶液；将混合溶液置于鼓风干燥箱中，在130℃干燥18小时，纯化，得到吡啶酮酸；无水柠檬酸与半胱氨酸的摩尔比为1:1；
S13：将5份氧化石墨烯超声分散在50份氯仿中，氮气氛围下，依次加入4.5份三乙胺、4份六亚甲基二异氰酸酯、2.5份吡啶铜酸，在50℃下反应4小时；加入异氰酸酯基ABS-氯仿溶液（2.5份异氰酸酯基ABS和10份氯仿），升温至60℃，反应6小时，降温、纯化，得到改性石墨烯；
步骤2：S21：将10份吡啶铜酸加入到50份四氢呋喃中，设置温度为-10℃，缓慢加入5份H4AlLi，氮气氛围下，搅拌反应10小时；加入14wt%的NaOH溶液（NaOH溶液与吡啶铜酸的比例为1mg:0.6mL），继续搅拌30分钟，使用乙酸乙酯萃取、纯化，得到吡啶铜醇；
S22：室温下，将20份碳酸二苯酯、7份异山梨醇、1.5份吡啶铜醇、3份三缩四乙二醇、0.5份双端羟基聚丁二烯、依次加入反应釜中，氮气氛围下，加入1-丁基-3-甲基咪唑乳酸盐（占碳酸二苯酯的0.005mol%），在120℃下反应2小时，逐渐升温至220℃的同时降压至50pa，继续反应30分钟，降温，得到聚碳酸酯；
步骤3：将100份ABS树脂、35份聚碳酸酯、6份改性石墨烯、9份SMA相容剂、0.8份三(2-丙烯酰氧乙基)异氰脲酸酯、0.5份抗氧化剂1135干燥后混合均匀，得到原料；将原料在螺杆挤出机中，设置螺杆挤出机的转速为250rpm，各温区温度200℃、220℃、240℃、250℃、260℃，加料转速为50rpm，熔融挤出，得到ABS抗静电塑料。
对比例1：基于实施例1，将氧化石墨烯使用3-异氰酸丙烯改性，具体更改为：S13：将5份氧化石墨烯超声分散在50份氯仿中，氮气氛围下，依次加入5份三乙胺、5.5份3-异氰酸丙烯，升温至60℃，反应6小时，降温、纯化，得到改性石墨烯；其余与实施例1相同。
对比例2：基于实施例1，将氧化石墨烯单一使用吡啶铜酸改性，具体更改为：S13：将5份氧化石墨烯超声分散在50份氯仿中，氮气氛围下，依次加入5份三乙胺、3.5份六亚甲基二异氰酸酯、5.5份吡啶铜酸，升温至60℃，反应6小时，降温、纯化，得到改性石墨烯；其余与实施例1相同。
对比例3：基于实施例1，将氧化石墨烯单一使用异氰酸酯基ABS改性，具体更改为：S13：将5份氧化石墨烯超声分散在50份氯仿中，氮气氛围下，依次加入5份三乙胺、5.5份异氰酸酯基ABS-10份氯仿的混合溶液，升温至60℃，反应6小时，降温、纯化，得到改性石墨烯；其余与实施例1相同。
对比例4：将聚碳酸酯更换为聚碳酸酯-CD402，品牌为德国拜耳，其余与实施例1相同。
实验1：将实施例1~3和对比例1~4制备得到的ABS抗静电塑料进行性能测试；
（1）参照GB/T1040.1的标准方法，以拉伸速率为10mm/min，测试其抗拉强度；
（2）参照GB/T1410的标准方法，以样品尺寸为10cm×10cm×1mm的样品，在23℃下湿度为33%下放置一段时间，使用体积表面电阻测定仪检测其体积电阻率；所得数据如下所示：
结论：由实施例1~3的数据表明：方案中通过对石墨烯改性有效增强了其在ABS抗静电塑料中的分散性，在保证力学性能的基础上，有效增强了抗静电性能。将实施例1的数据与对比例1~4比较，数据表明：当对比例1中氧化石墨烯使用3-异氰酸丙烯改性，尽管丙烯基可以产生反应交联，但是仍存在分散性问题，导致力学性能下降，同时由于未含有共轭的吡啶酮酸，使得抗静电性能也明显下降；对比例2中，由于单一使用吡啶铜酸改性石墨烯，使得分散性下降，使得力学性能下降；对比例3中，由于单一使用异氰酸酯基ABS改性，使得抗静电性能下降；同时由于减弱了与聚碳酸酯之间的作用，使得力学性能下降；对比例4中，由于使用的是聚碳酸酯-CD402，使得相容性下降，从而导致力学性能下降。
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 (6)
1.基于石墨烯改性的ABS抗静电塑料的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：改性石墨烯的制备：
S11：（1）将2,4-甲苯二异氰酸酯加入至反应瓶中，氮气氛围下，升温至40℃~60℃，滴加丙烯酸羟乙酯，反应4~6小时，降温，得到改性异氰酸酯；（2）将ABS树脂加入至甲苯中，氮气氛围下，升温至120℃~125℃，加入含改性异氰酸酯、过氧化二异丙苯的甲苯混合溶液，反应4~5小时，使用甲醇沉淀、纯化，得到异氰酸酯基ABS；
S12：将无水柠檬酸、半胱氨酸依次加入至去离子水中溶解，得到混合溶液；将混合溶液置于鼓风干燥箱中，在130℃~140℃干燥12~24小时，纯化，得到吡啶酮酸；
S13：将氧化石墨烯超声分散在氯仿中，氮气氛围下，依次加入三乙胺、六亚甲基二异氰酸酯、吡啶酮酸，在40℃~50℃下反应2~4小时；加入异氰酸酯基ABS-氯仿溶液，升温至60℃~65℃，反应6~8小时，降温、纯化，得到改性石墨烯；
步骤2：聚碳酸酯的制备：
S21：将吡啶酮酸加入到四氢呋喃中，设置温度为-10℃~-5℃，缓慢加入H4AlLi，氮气氛围下，搅拌反应8~10小时；加入12wt%~15wt%的NaOH溶液，继续搅拌30~40分钟，使用乙酸乙酯萃取、纯化，得到吡啶酮醇；
S22：室温下，将碳酸二苯酯、异山梨醇、吡啶酮醇、三缩四乙二醇、双端羟基聚丁二烯、依次加入反应釜中，氮气氛围下，加入催化剂，在110~120℃下反应2~3小时，逐渐升温至220℃~240℃的同时降压至30pa~50pa，继续反应25~35分钟，降温，得到聚碳酸酯；
步骤3：ABS抗静电塑料的制备：将ABS树脂、聚碳酸酯、改性石墨烯、相容剂、交联剂、抗氧化剂干燥后混合均匀，得到原料；将原料在螺杆挤出机中熔融挤出，得到ABS抗静电塑料；
所述ABS抗静电塑料的原料包括以下组分：按重量份数计，100份ABS树脂、25~35份聚碳酸酯、6~8份改性石墨烯、6~9份相容剂、0.5~0.8份交联剂、0.2~0.5份抗氧化剂；
所述改性石墨烯的原料包括以下组分：按重量份数计，5份氧化石墨烯、4.5~5份三乙胺、3~4份六亚甲基二异氰酸酯、2~2.5份吡啶酮酸、2.5~3.5份异氰酸酯基ABS；
所述聚碳酸酯的原料包括以下组分：按重量份数计，18~20份碳酸二苯酯、6~8份异山梨醇、1~2份吡啶酮醇、3~4份三缩四乙二醇、0.4~0.6份双端羟基聚丁二烯。
2.根据权利要求1所述的基于石墨烯改性的ABS抗静电塑料的制备工艺，其特征在于：步骤1的S11中，改性异氰酸酯中，2,4-甲苯二异氰酸酯和丙烯酸羟乙酯的摩尔比为1:（0.8~1）；异氰酸酯基ABS中，ABS树脂、改性异氰酸酯、过氧化二异丙苯的质量比为2.5:（0.4~0.45）:（0.05~0.075）。
3.根据权利要求1所述的基于石墨烯改性的ABS抗静电塑料的制备工艺，其特征在于：步骤1的S12中，吡啶酮酸中，无水柠檬酸与半胱氨酸的摩尔比为1:1。
4.根据权利要求1所述的基于石墨烯改性的ABS抗静电塑料的制备工艺，其特征在于：吡啶酮醇中，吡啶酮酸、H4AlLi的质量比为1:（0.5~0.6）；吡啶酮酸与NaOH溶液的比例为1mg:（0.6~0.8mL）。
5.根据权利要求1所述的基于石墨烯改性的ABS抗静电塑料的制备工艺，其特征在于：螺杆挤出机的转速为200rpm~250rpm，各温区温度200℃~210℃、220℃~240℃、240℃~250℃、250℃~260℃、260℃~270℃，加料转速为30rpm~60rpm。
6.根据权利要求1~5任一项所述的基于石墨烯改性的ABS抗静电塑料的制备工艺制备得到的ABS抗静电塑料。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN87100387A (zh) * | 1986-01-20 | 1987-08-19 | 杏林制药株式会社 | 喹诺酮羧酸衍生物的制备方法 |
| CN101020658A (zh) * | 2007-02-14 | 2007-08-22 | 杭州师范学院 | 喹诺酮主环化合物的合成方法 |
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| CN108530699A (zh) * | 2018-05-15 | 2018-09-14 | 四川大学 | 一种聚合物改性石墨烯复合材料的制备方法 |
| CN111393826A (zh) * | 2020-05-08 | 2020-07-10 | 江苏新奥碳纳米材料应用技术研究院有限公司 | 石墨烯增强导电pc/abs合金及其制备方法 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN87100387A (zh) * | 1986-01-20 | 1987-08-19 | 杏林制药株式会社 | 喹诺酮羧酸衍生物的制备方法 |
| CN101020658A (zh) * | 2007-02-14 | 2007-08-22 | 杭州师范学院 | 喹诺酮主环化合物的合成方法 |
| CN103073749A (zh) * | 2013-01-10 | 2013-05-01 | 苏州安鸿泰新材料有限公司 | 含dopo和层离石墨烯的纳米复合阻燃剂的制备方法与应用 |
| CN108530699A (zh) * | 2018-05-15 | 2018-09-14 | 四川大学 | 一种聚合物改性石墨烯复合材料的制备方法 |
| CN111393826A (zh) * | 2020-05-08 | 2020-07-10 | 江苏新奥碳纳米材料应用技术研究院有限公司 | 石墨烯增强导电pc/abs合金及其制备方法 |
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