本發(fā)明涉及PC/ABS復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種具有優(yōu)良外觀及靜電耗散阻燃性能的復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
聚合物一般具有良好的電絕緣性能，在工業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品應(yīng)用中，經(jīng)常會出現(xiàn)摩擦和剝離的過程。這就會給這些高分子材料帶來靜電危害，如導(dǎo)致精密儀器失真、電子元件報廢、失火和發(fā)生爆炸等事故。
PC/ABS樹脂是一種性能優(yōu)良的合金材料，有著優(yōu)良的物理力學(xué)性能、表面硬度、較高的強度及流動性，且有一定的耐熱性，已廣泛的應(yīng)用于電氣電子設(shè)備材料、計算機、手機、打印機、住宅材料、汽車材料和其他工業(yè)領(lǐng)域的部件制造用材料。但PC/ABS樹脂缺點是阻燃性能較差，且有著很高的電絕緣性，所以目前要在PC/ABS合金中加入各種改性劑改善其性能，阻燃PC/ABS合金作為其中一種重要的改性方向。
PC/ABS工程塑料因其本身體積電阻大，極易產(chǎn)生靜電，因此在一些領(lǐng)域的使用受到限制。在半導(dǎo)體和汽車工業(yè)中，靜電荷的積累會導(dǎo)致對電子部件的永久性損壞并且可以導(dǎo)致危險的狀況，因此阻燃PC/ABS合金的抗靜電性能成為市場的需求。為提高材料的抗靜電性，通常會加入抗靜電劑去改善材料的電導(dǎo)性，以減少在生產(chǎn)時和在使用時形成的表面電荷。一般抗靜電劑分為內(nèi)部和外部抗靜電劑，外部抗靜電劑是在加工之后施加到塑料模制物上，內(nèi)部抗靜電劑作為添加劑添加到塑料模塑料中，而在聚碳酸酯使用的內(nèi)部抗靜電劑會讓PC發(fā)生降解性能嚴重下降，且發(fā)生變色等缺陷。在EP1290106B1在塑料中使用全氟烷基磺酸的季銨鹽作為抗靜電劑，但是該抗靜電劑價格高昂，且PC熱穩(wěn)定性下降，嚴重限制了該發(fā)明的實際應(yīng)用。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的，就是為了解決上述問題而提供了一種具有優(yōu)良外觀及靜電耗散阻燃性能的復(fù)合材料及其制備方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：
本發(fā)明的一種具有優(yōu)良外觀及靜電耗散阻燃性能的復(fù)合材料包括以下組分及重量份數(shù)：
所述ABS樹脂為乳液聚合法制備所得的粘均分子量為8000～150000的ABS樹脂；該ABS樹脂中丁二烯形成的橡膠的含量為5～30wt％，丙烯腈形成的鏈段含量為10～30wt％，苯乙烯形成的鏈段含量為40～70wt％，且該ABS樹脂中丁二烯形成的橡膠的數(shù)均粒徑為150～800nm，優(yōu)選為200～500nm，此處丁二烯形成的橡膠的數(shù)均粒徑是通過掃描電子顯微鏡(SEM)測定的。本申請中所涉及的數(shù)均粒徑均是采用日立掃描電子顯微鏡在施加電壓2.0KV，放大倍數(shù)為10000倍觀察到300個橡膠粒子的粒徑來測定所得的。
所述增韌劑為甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物、馬來酸酐功能化的乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯酸類增韌劑和丙烯酸-硅橡膠類增韌劑中的至少一種，粒徑為50～700nm。
所述抗靜電劑為聚醚酯酰胺、硬脂酸甘油酯和共聚酯酰胺中的至少一種，其中優(yōu)選為聚醚酯酰胺。
在上述的一種具有優(yōu)良外觀及靜電耗散阻燃性能的復(fù)合材料中的ABS樹脂中丁二烯形成的橡膠的數(shù)均粒徑為150～800nm。
在上述的一種具有優(yōu)良外觀及靜電耗散阻燃性能的復(fù)合材料中的ABS樹脂中丁二烯形成的橡膠的數(shù)均粒徑為200～500nm。
在上述的一種具有優(yōu)良外觀及靜電耗散阻燃性能的復(fù)合材料中增韌劑為通過乳液聚合法制備所得的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物且該共聚物中丁二烯形成的橡膠的含量為40～90wt％，該甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物的粒徑為130～300nm。
在上述的一種具有優(yōu)良外觀及靜電耗散阻燃性能的復(fù)合材料中甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物的粒徑為140～260nm，該甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物中丁二烯形成的橡膠的含量50～70wt％。
在上述的一種具有優(yōu)良外觀及靜電耗散阻燃性能的復(fù)合材料中PC樹脂為芳香族聚碳酸酯、脂肪族聚碳酸酯、芳香族-脂肪族聚碳酸酯和支化聚碳酸酯中的至少一種。
在上述的一種具有優(yōu)良外觀及靜電耗散阻燃性能的復(fù)合材料中PC樹脂為粘均分子量為13000～40000的芳香族聚碳酸酯，更優(yōu)選為粘均分子量為17000-24000的芳香族聚碳酸酯。
在上述的一種具有優(yōu)良外觀及靜電耗散阻燃性能的復(fù)合材料中阻燃劑為含氮阻燃劑、含磷阻燃劑和有機磺酸金屬鹽阻燃劑中的至少一種。
在上述的一種具有優(yōu)良外觀及靜電耗散阻燃性能的復(fù)合材料中含磷阻燃劑為磷酸三苯基酯、磷酸三甲苯基酯、磷酸甲苯基二苯基酯、磷酸三二甲苯基酯、磷酸三(2,4,6-三甲基苯基)酯、磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、磷酸三(2,6-二叔丁基苯基)酯、間苯二酚雙(磷酸二苯基)酯、對苯二酚雙(磷酸二苯基)酯、雙酚A-雙(磷酸二苯基)酯、間苯二酚雙(2,6-二叔丁基苯基)磷酸酯和對苯二酚雙(2,6-二甲基苯基)磷酸酯中的至少一種。
在上述的一種具有優(yōu)良外觀及靜電耗散阻燃性能的復(fù)合材料中納米碳酸鈣是平均顆粒粒徑小于200nm的碳酸鈣。
在上述的一種具有優(yōu)良外觀及性能的靜電耗散阻燃復(fù)合材料中抗氧劑包括配比為1：1的主抗氧化劑和輔助抗氧化劑。合適的抗氧化劑的包括丙酸酯和亞磷酸酯，組合物可以包含十八烷基-3-(3,5-二-叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯，其他合適的抗氧化劑還包括但不限于有機亞磷酸酯如三(壬基苯基)亞磷酸酯、雙(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、二硬脂基季戊四醇二亞磷酸酯；烷基化的單酚或多酚；多酚與二烯的烷基化的反應(yīng)產(chǎn)物，如四[亞甲基(3,5-二叔丁基-4-羥基氫化肉桂酸酯)]甲烷；對甲酚或二環(huán)戊二烯的丁基化的反應(yīng)產(chǎn)物；烷基化的對苯二酚；羥基化的硫代二苯醚；烷叉基雙酚；芐基化合物；β-(3,5-二-叔丁基-4-羥基苯基)-丙酸與一元或多元醇的酯；β-(5-叔丁基-4-羥基-3-甲基苯基)-丙酸與一元或多元醇的酯；硫代烷基或硫代芳基化合物的酯，如二硬脂基硫代丙酸酯、二月桂基硫代丙酸酯、二十三烷基硫代二丙酸酯、季戊四醇基-四[3-(3,5-二-叔丁基4-羥基苯基)丙酸酯；β-(3,5-二-叔丁基-4-羥基苯基)-丙酸的酰胺，或包括上述抗氧化劑中的至少一種的組合。其中優(yōu)選為高磷含量的螺亞磷酸酯(spiro phosphite)，該抗氧劑具有更高的熱穩(wěn)定性，可以將受阻酚抗氧劑氧化形成的深色中間體轉(zhuǎn)變?yōu)檩^低色度的形態(tài)。
在本發(fā)明中還可以根據(jù)需要適當(dāng)添加其它助劑包括抗滴落劑、增塑劑、填料、著色劑中的至少一種。抗滴落劑優(yōu)選為氟化聚烯烴，具體可有包括二氟乙烯樹脂、四氟乙烯樹脂、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物樹脂，其中優(yōu)選四氟乙烯樹脂。潤滑劑為硬脂酸甘油酯；填料包括鈦白粉、滑石粉、云母、硫酸鋇等礦物填料；著色劑包括各種顏料、染料。
本發(fā)明還提供一種具有優(yōu)良外觀及靜電耗散阻燃性能的復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)按照以下組分及重量份含量準備原料：
(2)將上述原料投入混合機中共混至均勻，制得預(yù)混物；
(3)將步驟(2)中制得的預(yù)混物投入雙螺桿擠出機中，雙螺桿擠出機的螺桿長徑比例為40～45:1，螺筒溫度為250～260℃，螺桿轉(zhuǎn)速為400～500rpm；預(yù)混物在雙螺桿擠出機中熔融混合并擠出造粒，即可制得本發(fā)明所述的具有優(yōu)良外觀及靜電耗散阻燃性能的復(fù)合材料。
本發(fā)明所制得的復(fù)合材料具有較好的抗靜電性和良好的外觀，仍保持較好的力學(xué)性能，本發(fā)明通過選用優(yōu)選的抗靜電劑，最低程度的降低了對PC性能的影響，配合乳液法ABS使用有利于抗靜電劑抗靜電效果的發(fā)揮可持久。納米碳酸鈣的引入，一方面可提高PC在加工過程中的抗水解性能，減少了小分子氣體的生成，并改善了外觀，另一方面，納米碳酸鈣粒徑較小，對復(fù)合材料的韌性幾乎沒有影響。在加工及生產(chǎn)過程中使用輔助抗氧劑可以最大程度的阻止抗靜電劑對PC的降解，且能更好的將深色基團轉(zhuǎn)化成淺色的形態(tài)抗氧化效果，減少了抗靜電劑對靜電耗散阻燃復(fù)合材料在力學(xué)和熱學(xué)性能的影響。本發(fā)明的制備方法簡單、操作安全，且制備所得的復(fù)合材料具有優(yōu)異的抗靜電性、對力學(xué)性能影響小的同時極大程度的改善了靜電耗散阻燃復(fù)合材料的抗靜電性和表面外觀，特別適用于使用環(huán)境要求比較高的場合。
具體實施方式
下面將結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步說明。
本發(fā)明實施例和對比例所采用的材料如下：
PC樹脂：粘均分子量為25000，牌號為S-2000F，廠家：日本三菱；
ABS樹脂：乳液聚合法制備所得，牌號為PA-757，廠家：臺灣奇美；
其他ABS樹脂：本體聚合法制備所得，牌號為8391，廠家：上海高橋石化；
阻燃劑：牌號為PhireGuard BDP，廠家：江蘇雅克；
增韌劑：牌號為M-701，廠家：日本鐘淵化學(xué)；
抗靜電劑：牌號為PEBAX MH2030，廠家：法國阿珂瑪；
納米碳酸鈣：平均顆粒粒徑70nm，牌號為SPSL-1，廠家：江西華明；
主抗氧劑：牌號為Chinox 1076，廠家：臺灣雙鍵化工；
輔助抗氧化劑：一種高磷含量的螺亞磷酸酯，牌號為Revonox 228；廠家：臺灣奇鈦化工；
潤滑劑：牌號為UNISTER-M9676，廠家：日油株式會社；
抗滴落劑：牌號為A3800，廠家：三菱麗陽。
實施例1～5及對比例1～6：
按表1配方PC樹脂、ABS樹脂、阻燃劑、增韌劑、抗靜電劑、納米碳酸鈣、抗氧劑和其他助劑投入混合機共混直至均勻，得到的預(yù)混物，投入雙螺桿擠出機中進行熔融混合，并擠出造粒，得到本發(fā)明的產(chǎn)品抗靜電阻燃PC/ABS復(fù)合材料。其中雙螺桿擠出機的螺桿長徑比為40:1，螺筒溫度為260～280℃，螺桿轉(zhuǎn)速為400～500rpm。
制備所得的PC/ABS復(fù)合材料的抗靜電性、外觀性能、阻燃性和缺口懸臂梁沖擊強度進行測試，測試所參照標準或方法如下所述：
(1)抗靜電性：用表面電阻率表征材料的抗靜電性能，將2mm厚模制方板，在23℃，50％濕度調(diào)節(jié)24h后，根據(jù)ASTM D257-93測試方板的表面電阻率，材料表現(xiàn)出106ohm/sq至109ohm/sq的范圍的表面電阻率時，才具有較佳的抗靜電性。
(2)外觀評價：注塑成2mm×100mm×100mm方板，肉眼觀察方板表面，評價基于以下標準。
◎：表面沒有銀紋、流痕、黑印等外觀缺陷
○：表面有輕微銀紋、流痕、黑印等外觀缺陷
△：表面有銀紋、流痕、黑印等外觀缺陷
×：表面有嚴重銀紋、流痕、黑印等外觀缺陷
(3)阻燃性測定：按照“塑料材料的可燃性測試，UL94的規(guī)程進行可燃性測試。
(4)缺口懸臂梁沖擊強度測定：在23℃條件下，使用3.2mm厚的模制缺口懸臂梁沖擊棒測定缺口懸臂梁沖擊強度。根據(jù)ASTM D256測定缺口懸臂梁沖擊強度，以J/m記錄結(jié)果。
表1 實施例1～5和對比例1～6組分(重量份)和性能測試結(jié)果
可以看出，實施例1～5與對比例1～6所制得的熱塑性靜電耗散阻燃復(fù)合材料相比，對比例1～6所制得的熱塑性靜電耗散阻燃復(fù)合材料的抗靜電性、表面外觀及缺口沖擊性能，均或高或低的變差，不能同時滿足較好的良外觀、抗靜電及力學(xué)性能。不同于對比例1～6，本發(fā)明實施例所制得的具有優(yōu)良外觀及靜電耗散阻燃性能的復(fù)合材料在加入抗靜電劑后，抗靜電性能優(yōu)異，且由于ABS、納米碳酸鈣及抗氧劑的選擇性添加，材料的表面外觀得到極大改善，同時對材料的韌性影響也幾乎沒有。
本發(fā)明所制得的具有優(yōu)良外觀及靜電耗散阻燃性能的復(fù)合材料產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于如電氣電子設(shè)備材料、計算機、手機、打印機、住宅材料、汽車材料、和其他工業(yè)領(lǐng)域的部件制造用材料等。
以上實施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變型，因此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本發(fā)明的范疇，應(yīng)由各權(quán)利要求所限定。