本發(fā)明屬于高分子領(lǐng)域，具體涉及一種高效抗靜電PC/ABS復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：塑料一般都具有良好的絕緣性能，并因此在很多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，例如電線電纜、電子電氣等。但是隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，在某些領(lǐng)域塑料的絕緣性能反而變成了不利因素，塑料的絕緣性導(dǎo)致塑料制品表面積累的靜電荷無法得到釋放，進(jìn)而形成靜電壓，容易吸附灰塵等污物，靜電電壓達(dá)到一定程度后，會(huì)產(chǎn)生靜電放電(ESD)與電擊現(xiàn)象。在電子行業(yè)中，各種精密儀器和精密電子元件會(huì)由于靜電擊穿而損壞甚至報(bào)廢，另外，在一些接觸易燃易爆物的工礦企業(yè)中，靜電放電如果得不到有效的防護(hù)，會(huì)產(chǎn)生更嚴(yán)重的后果，一旦出現(xiàn)事故可能就會(huì)危及現(xiàn)場工人的生命，并造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。另一方面，隨著現(xiàn)代電子工業(yè)的發(fā)展，電磁波干擾(EMI)和射頻干擾(RFI)成為了新的“環(huán)境污染”問題，精密電子元器件之間的微電流很容易受到這樣的復(fù)雜電磁環(huán)境的影響，產(chǎn)生誤動(dòng)作、圖像障礙等故障。于是人們開始研究如何改善塑料的抗靜電性能。目前主要有兩種方法，一種是改進(jìn)分子結(jié)構(gòu)，即制備結(jié)構(gòu)型抗靜電塑料，另一種是與可抗靜電的填料復(fù)合，即制備復(fù)合型抗靜電塑料。雖然結(jié)構(gòu)型抗靜電高分子的發(fā)展速度很快，但是抗靜電高分子的電導(dǎo)率穩(wěn)定性直接影響著其實(shí)用性。比如碘摻雜的聚乙炔的在空氣中暴露1000h后，其抗靜電率會(huì)下降一個(gè)數(shù)量級(jí)，而碘摻雜的聚苯乙炔在空氣中暴露250h后，其基本失去抗靜電性。復(fù)合型抗靜電塑料是指在塑料基體中加入抗靜電填料(如碳黑、石墨、碳纖維、碳納米管、金屬粉末、金屬纖維等)，通過分散復(fù)合、層積復(fù)合等不同的方式加工后得到的一種復(fù)合材料。這種抗靜電復(fù)合材料，可以通過密煉機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)混煉后得到。這種材料具有性能穩(wěn)定、加工工藝簡單可控、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)廣泛的被用在通信終端、計(jì)算機(jī)、汽車電話、收款機(jī)等設(shè)備上。隨著社會(huì)不斷的進(jìn)步，電子、電器制造技術(shù)的不斷發(fā)展，抗靜電塑料的應(yīng)用越來越多，需求量越來越大，而且對(duì)抗靜電塑料的要求也越來越高，比如：(1)如何能夠在保持優(yōu)異的抗靜電性能和屏蔽性能的前提下，盡可能地降低抗靜電填料的用量，以達(dá)到提高加工性能、降低生產(chǎn)成本的目的；(2)如何能盡可能的提高復(fù)合抗靜電塑料的抗靜電性能，而又保持良好的加工性能和力學(xué)性能；(3)如何使抗靜電塑料在具備抗靜電塑料的同時(shí)，也具有優(yōu)秀的阻燃、耐熱、耐磨、耐腐蝕、高導(dǎo)熱等其他性能；(4)新的高效抗靜電填料和新的抗靜電塑料制備工藝的開發(fā)，等等越來越受到研究人員的關(guān)注?？轨o電性能與所用抗靜電填料的粒度、結(jié)構(gòu)、品種、吸油值、孔隙率及填充量等諸多因素有關(guān)，大量的研究表面，尺寸越小，粒子比表面積越大，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，表面的活性基團(tuán)數(shù)目越少，表面極性越強(qiáng)，所制備的抗靜電塑料的抗靜電性能就會(huì)越好。此外，分散情況和連續(xù)相的形成狀態(tài)對(duì)抗靜電性能也有較大影響，因此選擇合適的加工分散方法很重要，為了提高抗靜電填料在基體材料中的分散性及填料與基體材料的親和性，往往需要用助劑對(duì)抗靜電填料進(jìn)行表面處理，混煉需要進(jìn)過密煉或擠出機(jī)混合造粒兩道工序。碳納米管在1991年被正式認(rèn)識(shí)，其上碳原子的P電子形成大范圍的離域π鍵，由于共軛效應(yīng)顯著，碳納米管具有良好的抗靜電性能。理論預(yù)測其抗靜電性能取決于其管徑和管壁的螺旋角。當(dāng)CNTs的管徑大于6nm時(shí)，抗靜電性能下降；當(dāng)管徑小于6nm時(shí)，CNTs可以被看成具有良好抗靜電性能的一維量子導(dǎo)線。有報(bào)道說Huang通過計(jì)算認(rèn)為直徑為0.7nm的碳納米管具有超導(dǎo)性，盡管其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度只有1.5×10-4K，但是預(yù)示著碳納米管在超導(dǎo)領(lǐng)域的應(yīng)用前景。因此，在塑料里摻入少量的碳納米管，就能使塑料具備良好的抗靜電性；但是碳材料由于表面惰性和片層之間具有很強(qiáng)的范德華力，因此分散極為困難。如何在復(fù)合材料中有效分散碳材料成為了抗靜電材料研究的一個(gè)熱點(diǎn)，目前對(duì)此并沒有有效的解決方案。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的就是為了針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中抗靜電復(fù)合材料中的上述問題問題，難以滿足更高要求場合的需求和穩(wěn)定性的需求，而提出一種簡單有效，使用方便的高效抗靜電PC/ABS復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：第一方面，本發(fā)明提供了一種高效抗靜電PC/ABS復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括以下重量百分?jǐn)?shù)計(jì)的各組分：優(yōu)選地，所述的相容劑為芳香族乙烯基單體、丙烯腈系單體和甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)共聚而成的三元共聚物。優(yōu)選地，所述的三元共聚物的數(shù)均分子量為50000～90000，235℃/2.16kg的熔體指數(shù)為5～15g/10min。分子量過大，粘度高，不利于加工，且三元共聚物制造困難。優(yōu)選地，所述的三元共聚物中芳香族乙烯基單體的含量為50wt％～85wt％，丙烯腈系單體的含量為10wt％～40wt％，甲基丙烯酸縮水甘油酯的含量為2wt％～30wt％。丙烯腈含量過低，三元共聚物熱穩(wěn)定性降低，過高則聚合過程不易控制。甲基丙烯酸縮水甘油酯含量過低，活性官能團(tuán)數(shù)量太少，不利于導(dǎo)電劑浸潤；過多則聚合過程困難，且過高的官能團(tuán)含量會(huì)造成PC反應(yīng)過度，形成交聯(lián)，不利于力學(xué)性能。優(yōu)選地，所述芳香族乙烯基單體包括苯乙烯系單體，所述的丙烯腈系單體包括丙烯腈單體或α-甲基丙烯腈單體，所述的甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)的含量為5wt％～25wt％。更優(yōu)選地，所述的苯乙烯系單體包括苯乙烯單體、α-甲基苯乙烯單體、α-氯苯乙烯單體或p-甲基苯乙烯單體，所述的丙烯腈系單體為丙烯腈單體，所述的甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)的用量為5wt％～20wt％。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的苯乙烯系單體為苯乙烯單體。更優(yōu)選地，所述三元共聚物包括ST-AN-GMA三元共聚物。優(yōu)選地，所述分散劑為芳香族乙烯基單體、丙烯腈系單體共聚而成的無規(guī)共聚物。優(yōu)選地，所述無規(guī)共聚物中芳香族乙烯基單體的含量為50wt％～85wt％，丙烯腈系單體的含量為10wt％～40wt％。優(yōu)選地，所述的芳香族乙烯基單體包括苯乙烯系單體，所述的丙烯腈系單體包括丙烯腈單體或α-甲基丙烯腈單體。更優(yōu)選地，所述的苯乙烯系單體包括苯乙烯單體、α-甲基苯乙烯單體、α-氯苯乙烯單體或p-甲基苯乙烯單體，所述的丙烯腈系單體為丙烯腈單體。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的苯乙烯系單體為苯乙烯單體。更優(yōu)選地，所述無規(guī)共聚物包括ST-AN共聚物。優(yōu)選地，所述無規(guī)共聚物的數(shù)均分子量為10000～30000，190℃/5kg的熔體指數(shù)為40～100g/10min。優(yōu)選地，所述抗靜電劑為具有納米結(jié)構(gòu)的碳材料，包括碳納米管，納米碳纖維，石墨烯片中的一種或幾種的混合物。優(yōu)選地，所述碳納米管的平均直徑<20nm,平均長度1-20μm，平均壁層數(shù)<15。第二方面，本發(fā)明提供了一種高效抗靜電PC/ABS復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、將抗靜電劑、相容劑、分散劑按比例混合均勻，通過雙螺桿擠出機(jī)，控制加工溫度190～230℃，轉(zhuǎn)速180～600rpm，制備成高效抗靜電母粒；S2、將制備的高效抗靜電母粒與聚碳酸酯、ABS按照比例共混后，經(jīng)雙螺桿擠出，控制加工溫度220～280℃，轉(zhuǎn)速180～600rpm，出料后，經(jīng)水冷，切粒機(jī)造粒后得到所述高效抗靜電PC/ABS復(fù)合材料。本發(fā)明制備得到復(fù)合材料抗靜電性能優(yōu)異，力學(xué)性能保持良好，制品外觀優(yōu)良?，F(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：1.具有相容化作用的三元共聚物反應(yīng)活性高，與PC或者ABS具有熱力學(xué)相容，官能團(tuán)能與分子量是普通聚合物級(jí)別，因此與聚合物共擠熱穩(wěn)定性良好。2.具有相容化作用的三元共聚物可以與PC反應(yīng)，有效提高PC或者PC/ABS的耐熱性與水解穩(wěn)定性。3.使用方便，不需母?；膊淮嬖诙挝廴?。4.本發(fā)明的分散劑與PC或者ABS具有熱力學(xué)相容，相比市場上同類產(chǎn)品分子量高，不容易發(fā)生析出現(xiàn)象，不會(huì)造成PC的降解等副作用。5.本發(fā)明的分散劑具有優(yōu)異的塑化效果，與市場上同類產(chǎn)品相比，更易塑化，更有利于碳納米管的分散。6.為高效抗靜電母粒的制備提供了一種適用的方法。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1～4和對(duì)比例1～3所述實(shí)施例按照以下重量百分?jǐn)?shù)計(jì)的組分稱取原料：聚碳酸酯：40～70％；ABS：5～40％；碳納米管：0.5～10％；ST-AN-GMA三元共聚物作為相容劑：0.5～5％；ST-AN共聚物作為分散劑：5-25％。其中，所述碳納米管的平均直徑<20nm,平均長度1-20μm，平均壁層數(shù)<15。所述ST-AN-GMA三元共聚物中，ST含量為70wt％，AN含量為25wt％，GMA含量為5wt％。所述ST-AN共聚物中，數(shù)均分子量為10000～30000，190℃/5kg的熔體指數(shù)為40～100g/10min，ST含量為75wt％，AN含量為25wt％。各實(shí)施例和對(duì)比例的具體組分及重量百分?jǐn)?shù)如表1所示。將碳納米管、ST-AN-GMA三元共聚物作為相容劑、ST-AN共聚物作為分散劑按比例混合均勻，通過雙螺桿擠出機(jī)，控制加工溫度190～230℃，轉(zhuǎn)速180～600rpm，制備成高效抗靜電母粒；將上述方法制備的高效抗靜電母粒與聚碳酸酯、ABS按照比例共混后，經(jīng)雙螺桿擠出，控制加工溫度220～280℃，轉(zhuǎn)速180～600rpm，出料后，經(jīng)水冷，切粒機(jī)造粒后得到所述高效抗靜電PC/ABS復(fù)合材料。表1.實(shí)施方案配比效果驗(yàn)證：將上述實(shí)施例和對(duì)比例進(jìn)行拉伸強(qiáng)度、缺口沖擊強(qiáng)度和表面電阻的測試。結(jié)果如表2所示。表2.實(shí)施方案性能對(duì)比項(xiàng)目拉伸強(qiáng)度/MPa缺口沖擊強(qiáng)度/J/m表面電阻Ω實(shí)施例1694279*1010實(shí)施例2784163*109實(shí)施例3833597*108實(shí)施例4843476*108實(shí)施例5353408*1010實(shí)施例6672791*1010實(shí)施例7423147*109對(duì)比例1564956*1012對(duì)比例2502901*1010對(duì)比例3382657*1011對(duì)比例4352071*1010對(duì)比例5412135*1011對(duì)比例6272361*1010由表2的結(jié)果可知，比較實(shí)施例與對(duì)比例1-3可得出，本發(fā)明采用抗靜電劑、相容劑和分散劑的結(jié)合，才能使PC/ABS復(fù)合材料兼具優(yōu)異的電性能和力學(xué)性能。而從實(shí)施例2與對(duì)比例3、4、5的比較得出，抗靜電劑、相容劑或分散劑的含量過高均會(huì)導(dǎo)致電性能或力學(xué)性能的降低。綜上所述，本發(fā)明制備的高效抗靜電PC/ABS復(fù)合材料具有優(yōu)異的電性能與力學(xué)性能。本發(fā)明具體應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)指出，以上實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而并不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。對(duì)于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3