本發明屬于高分子領域，具體涉及一種高效抗靜電PC/ABS復合材料及其制備方法。
背景技術：
：塑料一般都具有良好的絕緣性能，并因此在很多領域得到了廣泛應用，例如電線電纜、電子電氣等。但是隨著社會的發展和科技的進步，在某些領域塑料的絕緣性能反而變成了不利因素，塑料的絕緣性導致塑料制品表面積累的靜電荷無法得到釋放，進而形成靜電壓，容易吸附灰塵等污物，靜電電壓達到一定程度后，會產生靜電放電(ESD)與電擊現象。在電子行業中，各種精密儀器和精密電子元件會由于靜電擊穿而損壞甚至報廢，另外，在一些接觸易燃易爆物的工礦企業中，靜電放電如果得不到有效的防護，會產生更嚴重的后果，一旦出現事故可能就會危及現場工人的生命，并造成重大的經濟損失。另一方面，隨著現代電子工業的發展，電磁波干擾(EMI)和射頻干擾(RFI)成為了新的“環境污染”問題，精密電子元器件之間的微電流很容易受到這樣的復雜電磁環境的影響，產生誤動作、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，一種是改進分子結構，即制備結構型抗靜電塑料，另一種是與可抗靜電的填料復合，即制備復合型抗靜電塑料。雖然結構型抗靜電高分子的發展速度很快，但是抗靜電高分子的電導率穩定性直接影響著其實用性。比如碘摻雜的聚乙炔的在空氣中暴露1000h后，其抗靜電率會下降一個數量級，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)，通過分散復合、層積復合等不同的方式加工后得到的一種復合材料。這種抗靜電復合材料，可以通過密煉機或雙螺桿擠出機混煉后得到。這種材料具有性能穩定、加工工藝簡單可控、安全性高等優點，目前已經廣泛的被用在通信終端、計算機、汽車電話、收款機等設備上。隨著社會不斷的進步，電子、電器制造技術的不斷發展，抗靜電塑料的應用越來越多，需求量越來越大，而且對抗靜電塑料的要求也越來越高，比如：(1)如何能夠在保持優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，以達到提高加工性能、降低生產成本的目的；(2)如何能盡可能的提高復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性能；(3)如何使抗靜電塑料在具備抗靜電塑料的同時，也具有優秀的阻燃、耐熱、耐磨、耐腐蝕、高導熱等其他性能；(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，等等越來越受到研究人員的關注?？轨o電性能與所用抗靜電填料的粒度、結構、品種、吸油值、孔隙率及填充量等諸多因素有關，大量的研究表面，尺寸越小，粒子比表面積越大，結構越復雜，表面的活性基團數目越少，表面極性越強，所制備的抗靜電塑料的抗靜電性能就會越好。此外，分散情況和連續相的形成狀態對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，往往需要用助劑對抗靜電填料進行表面處理，混煉需要進過密煉或擠出機混合造粒兩道工序。碳納米管在1991年被正式認識，其上碳原子的P電子形成大范圍的離域π鍵，由于共軛效應顯著，碳納米管具有良好的抗靜電性能。理論預測其抗靜電性能取決于其管徑和管壁的螺旋角。當CNTs的管徑大于6nm時，抗靜電性能下降；當管徑小于6nm時，CNTs可以被看成具有良好抗靜電性能的一維量子導線。有報道說Huang通過計算認為直徑為0.7nm的碳納米管具有超導性，盡管其超導轉變溫度只有1.5×10-4K，但是預示著碳納米管在超導領域的應用前景。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的范德華力，因此分散極為困難。如何在復合材料中有效分散碳材料成為了抗靜電材料研究的一個熱點，目前對此并沒有有效的解決方案。技術實現要素：本發明的目的就是為了針對現有技術中抗靜電復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復合材料及其制備方法。本發明的目的是通過以下技術方案實現的：第一方面，本發明提供了一種高效抗靜電PC/ABS復合材料，所述復合材料包括以下重量百分數計的各組分：優選地，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。優選地，所述的三元共聚物的數均分子量為50000～90000，235℃/2.16kg的熔體指數為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，活性官能團數量太少，不利于導電劑浸潤；過多則聚合過程困難，且過高的官能團含量會造成PC反應過度，形成交聯，不利于力學性能。優選地，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％。進一步優選地，所述的苯乙烯系單體為苯乙烯單體。更優選地，所述三元共聚物包括ST-AN-GMA三元共聚物。優選地，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共聚物。優選地，所述無規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。進一步優選地，所述的苯乙烯系單體為苯乙烯單體。更優選地，所述無規共聚物包括ST-AN共聚物。優選地，所述無規共聚物的數均分子量為10000～30000，190℃/5kg的熔體指數為40～100g/10min。優選地，所述抗靜電劑為具有納米結構的碳材料，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<15。第二方面，本發明提供了一種高效抗靜電PC/ABS復合材料的制備方法，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，控制加工溫度190～230℃，轉速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，經雙螺桿擠出，控制加工溫度220～280℃，轉速180～600rpm，出料后，經水冷，切粒機造粒后得到所述高效抗靜電PC/ABS復合材料。本發明制備得到復合材料抗靜電性能優異，力學性能保持良好，制品外觀優良?，F有技術相比，本發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活性高，與PC或者ABS具有熱力學相容，官能團能與分子量是普通聚合物級別，因此與聚合物共擠熱穩定性良好。2.具有相容化作用的三元共聚物可以與PC反應，有效提高PC或者PC/ABS的耐熱性與水解穩定性。3.使用方便，不需母粒化，也不存在二次污染。4.本發明的分散劑與PC或者ABS具有熱力學相容，相比市場上同類產品分子量高，不容易發生析出現象，不會造成PC的降解等副作用。5.本發明的分散劑具有優異的塑化效果，與市場上同類產品相比，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。具體實施方式下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。實施例1～4和對比例1～3所述實施例按照以下重量百分數計的組分稱取原料：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<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，數均分子量為10000～30000，190℃/5kg的熔體指數為40～100g/10min，ST含量為75wt％，AN含量為25wt％。各實施例和對比例的具體組分及重量百分數如表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，控制加工溫度190～230℃，轉速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，經雙螺桿擠出，控制加工溫度220～280℃，轉速180～600rpm，出料后，經水冷，切粒機造粒后得到所述高效抗靜電PC/ABS復合材料。表1.實施方案配比效果驗證：將上述實施例和對比例進行拉伸強度、缺口沖擊強度和表面電阻的測試。結果如表2所示。表2.實施方案性能對比項目拉伸強度/MPa缺口沖擊強度/J/m表面電阻Ω實施例1694279*1010實施例2784163*109實施例3833597*108實施例4843476*108實施例5353408*1010實施例6672791*1010實施例7423147*109對比例1564956*1012對比例2502901*1010對比例3382657*1011對比例4352071*1010對比例5412135*1011對比例6272361*1010由表2的結果可知，比較實施例與對比例1-3可得出，本發明采用抗靜電劑、相容劑和分散劑的結合，才能使PC/ABS復合材料兼具優異的電性能和力學性能。而從實施例2與對比例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導致電性能或力學性能的降低。綜上所述，本發明制備的高效抗靜電PC/ABS復合材料具有優異的電性能與力學性能。本發明具體應用途徑很多，以上所述僅是本發明的優選實施方式。應當指出，以上實施例僅用于說明本發明，而并不用于限制本發明的保護范圍。對于本
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進，這些改進也應視為本發明的保護范圍。當前第1頁1 2 3