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一种炭黑/聚合物抗静电复合材料及其制备方法技术

技术编号:15627661 阅读:45 留言:0更新日期:2017-06-14 08:39
本发明专利技术公开了一种炭黑/聚合物抗静电复合材料及其制备方法,各组分按重量份组成为:高抗冲击聚苯乙烯HIPS 100份,炭黑CB 10~20份,苯乙烯丁二烯乙烯苯乙烯共聚物SEBS 20~50份,聚丙烯酸PAA 0.5~4份,抗氧剂 0.15~3份,硬脂酸锌 1~2份,季戊四醇 1~2份;首先通过研磨混合制备CB/PAA粉粒物,然后与其它原材料混合后进行挤出造粒;本发明专利技术可以减小CB粒子团聚倾向,在低炭黑含量下具有较好的电性能,而且制备过程简单、工艺易于掌握,容易实现大批量生产。

【技术实现步骤摘要】
一种炭黑/聚合物抗静电复合材料及其制备方法
本专利技术涉及抗静电聚合物复合材料领域,具体涉及一种炭黑/聚合物抗静电复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚合物相比于传统的金属、陶瓷等材料,具有优良的耐腐蚀性、质量轻、成本低、易加工成型的有点,所以常常用于日常生活以及工业生产的各个领域;但是,由于绝大多数聚合物都是电的绝缘体,一般的聚合物制品在成型、组装、储存和使用过程中很容易在表面积聚静电荷,尤其是在电子行业中,这些积累的静电会对电子产品造成极大破坏。所以,如何消除静电引起人们越来越多的关注;要达到抗静电要求,制品通常的电阻率数量级在105~1014Ωcm之间,表面电阻108~1012Ω。聚苯乙烯(PS)是目前应用最广泛的高分子材料之一,其拉伸强度可达40~60MPa,但是其断裂伸长率极低约为~5%,不适用于抗静电芯片载带等制品;而高抗冲聚苯乙烯(HIPS),因其具有不错的冲击韧性,且断裂伸长率达到~50%,屈服强度25MPa左右,常用于各类电子器件的包装、运输和储存过程中。炭黑(CB)作为碳系导电填料的一种,其来源丰富、制备工艺简单、成本低、与高分子基体复合效果好、应用广泛;其粒径尺寸约为5~10微米,也有许多小颗粒纳米尺寸的炭黑粒子附着在其上;这是因为,粒子尺寸小,比表面积大,表面能大,处于表面的原子能量高;根据能量最低原理,原子更趋向于存在于内部而不是表面,所以炭黑会出现团聚(纳米效应);在传统的加工过程中,炭黑粒子与聚合物基体通过熔融混合,由于炭黑粒子较高的表面能,所以具有很明显的团聚现象,从而影响聚合物中炭黑粒子导电网络的构建,这对最终制品的表面质量和使用性能都有很大影响。
技术实现思路
本专利技术提供一种可以降低炭黑表面能,减小炭黑粒子团聚倾向的炭黑/聚合图抗静电复合材料及其制备方法。本专利技术采用的技术方案是:一种炭黑/聚合物抗静电复合材料,各组分按重量份组成为:高抗冲击聚苯乙烯HIPS100份,炭黑CB10~20份,苯乙烯丁二烯乙烯苯乙烯共聚物SEBS20~50份,聚丙烯酸PAA0.5~4份,抗氧剂0.15~3份,硬脂酸锌1~2份,季戊四醇1~2份。进一步的,高抗冲击聚苯乙烯100份,炭黑15份,苯乙烯丁二烯乙烯苯乙烯共聚物30份,聚丙烯酸1.5份,抗氧剂0.15份,硬脂酸锌1份,季戊四醇1份。进一步的,所述炭黑和聚丙烯酸按重量百分比为:炭黑:聚丙烯酸=10:1。进一步的,所述抗氧剂包括抗氧剂1010和抗氧剂168,按重量组分为抗氧剂1010为IRGANOX10100.09~1份,抗氧剂168为Irgafos1680.06~2份。一种炭黑/聚合物抗静电复合材料的制备方法,包括以下步骤:(1)称取炭黑10~20份,聚丙烯酸0.5~4份,将炭黑、聚丙烯酸和适量水进行混合完全,然后干燥后将得到的物料粉碎成粉粒状炭黑/聚丙烯酸;在混合过程中可以在CB上包覆一层PAA膜,从而降低表面张力,减小CB粒子的团聚倾向;添加水是为了溶解聚丙烯酸,同时也可以在研磨过程中作为溶剂,能够将炭黑和聚丙烯酸混合均匀;添加的水量以能够将聚丙烯酸溶解为准;(2)称取高抗冲击聚苯乙烯100份,苯乙烯丁二烯乙烯苯乙烯共聚物20~50份,抗氧剂0.15~3份,硬脂酸锌1~2份,季戊四醇1~2份;将步骤(1)中得到的炭黑/聚丙烯酸、高抗冲击聚苯乙烯、苯乙烯丁二烯乙烯苯乙烯共聚物、抗氧剂,硬脂酸锌和季戊四醇熔融挤出混合,造粒;然后干燥后即得炭黑/聚合物抗静电复合材料。进一步的,所述步骤(2)中熔融挤出混合,造粒过程采用双螺杆挤出机进行,双螺杆挤出机从进料口到出料口各区温度如下:一区:145℃,二区:170℃,三区:180℃,四区:190℃,五区:200℃,六区:190℃;双螺杆挤出机转速为150rpm。进一步的,所述步骤(1)中干燥温度为100℃,干燥时间为24h。进一步的,所述步骤(2)中干燥温度为80℃,干燥时间为48h。进一步的,所述步骤(1)中炭黑和聚丙烯酸按重量百分比为:炭黑:聚丙烯酸=10:1。进一步的,所述步骤(1)中混合采用砂磨机或研磨机进行,混合时间为半小时,转速为1500rpm。本专利技术的有益效果是:(1)本专利技术在炭黑表面包覆一层聚丙烯酸膜,降低了炭黑的表面张力,减小炭黑粒子的团聚倾向;(2)本专利技术采用聚丙烯酸作为分散剂,使炭黑随机均匀分布于高抗冲击聚苯乙烯和苯乙烯丁二烯乙烯苯乙烯共聚物中,并形成导电网络;聚丙烯酸层厚度尺寸属于纳米范围,包覆后的炭黑在相互接触时不会影响其导电性能,能够成功构建导电网络通路;(3)本专利技术制备过程简单、工艺易于掌握,无任何高能设备和有机溶剂,污染小、生产成本低,容易实现大批量生产;(4)本专利技术生产的复合材料在低炭黑含量下具有良好的抗静电性能、机械性能和流变性能。附图说明图1为炭黑的表面形貌图。图2为实施例3中经过PAA处理的炭黑表面形貌图。图3为实施例1-4中制备的CB/PAA扫描电镜图。图4为实施例10-12中制备的复合材料粘度变化曲线图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步说明。实施例1炭黑/聚合物抗静电复合材料按照下述方法制备:(1)称取炭黑CB30份,聚丙烯酸PAA0份,将炭黑、聚丙烯酸和适量水在砂磨机或研磨机中进行混合,混合半小时,转速为1500rpm;将混合好的料在烘箱中干燥,干燥温度为100℃,干燥时间为48小时,将得到的物料粉碎成粉粒状炭黑/聚丙烯酸(CB/PAA);(2)称取高抗冲击聚苯乙烯HIPS100份,苯乙烯丁二烯乙烯苯乙烯共聚物SEBS20份,抗氧剂10100.4份,抗氧剂1680.6份,硬脂酸锌1份,季戊四醇1份;将步骤(1)中得到的炭黑/聚丙烯酸、高抗冲击聚苯乙烯、苯乙烯丁二烯乙烯苯乙烯共聚物、抗氧剂,硬脂酸锌和季戊四醇熔融挤出混合,造粒;将制得的颗粒在80℃的烘箱中干燥24小时即得炭黑/聚合物抗静电复合材料;其中熔融挤出混合,造粒过程采用双螺杆挤出机进行,双螺杆挤出机从进料口到出料口各区温度如下:一区:145℃,二区:170℃,三区:180℃,四区:190℃,五区:200℃,六区:190℃;双螺杆挤出机转速为150rpm。步骤(2)中制得的炭黑/聚合物抗静电复合材料按照下述步骤压制成型:将制得的炭黑/聚合物抗静电复合材料粒子在190~200℃条件下预热5分钟;当温度恒定于200℃时,将压力增加到10MPa,热压8分钟,并排气3~5次;最后在10MPa条件下冷却至室温,得到所需炭黑/聚合物抗静电复合材料样品。将得到的炭黑/聚合物抗静电复合材料样品进行性能测试,得到其屈服强度为6MPa,断裂伸长率为0.5%,表面电阻为2.0KΩ。实施例2炭黑/聚合物抗静电复合材料按照下述方法制备:(1)称取炭黑CB30份,聚丙烯酸PAA1.5份,将炭黑、聚丙烯酸和适量水在砂磨机或研磨机中进行混合,混合半小时,转速为1500rpm;将混合好的料在烘箱中干燥,干燥温度为100℃,干燥时间为48小时,将得到的物料粉碎成粉粒状炭黑/聚丙烯酸(CB/PAA);(2)称取高抗冲击聚苯乙烯HIPS100份,苯乙烯丁二烯乙烯苯乙烯共聚物SEBS20份,抗氧剂10100.4份,抗氧剂1680.6份,硬脂酸锌1份,季戊四醇1份;将步骤(1)中得到的炭黑/聚丙烯酸、高抗冲击聚苯乙本文档来自技高网
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一种炭黑/聚合物抗静电复合材料及其制备方法

【技术保护点】
一种炭黑/聚合物抗静电复合材料,其特征在于,各组分按重量份组成为:高抗冲击聚苯乙烯100份,炭黑10~20份,苯乙烯丁二烯乙烯苯乙烯共聚物20~50份,聚丙烯酸0.5~4份,抗氧剂0.15~3份,硬脂酸锌1~2份,季戊四醇1~2份。

【技术特征摘要】
1.一种炭黑/聚合物抗静电复合材料,其特征在于,各组分按重量份组成为:高抗冲击聚苯乙烯100份,炭黑10~20份,苯乙烯丁二烯乙烯苯乙烯共聚物20~50份,聚丙烯酸0.5~4份,抗氧剂0.15~3份,硬脂酸锌1~2份,季戊四醇1~2份。2.根据权利要求1所述的一种炭黑/聚合物抗静电复合材料,其特征在于,高抗冲击聚苯乙烯100份,炭黑15份,苯乙烯丁二烯乙烯苯乙烯共聚物30份,聚丙烯酸0.5~4份,抗氧剂0.15~3份,硬脂酸锌1份,季戊四醇1份。3.根据权利要求1所述的一种炭黑/聚合物抗静电复合材料,其特征在于,所述炭黑和聚丙烯酸按重量百分比为:炭黑:聚丙烯酸=10:1。4.根据权利要求1所述的一种炭黑/聚合物抗静电复合材料,其特征在于,所述抗氧剂包括抗氧剂1010和抗氧剂168,按重量组分为抗氧剂10100.09~1份,抗氧剂1680.06~2份。5.如权利要求1所述的一种炭黑/聚合物抗静电复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)称取炭黑10~20份,聚丙烯酸0.5~4份,将炭黑、聚丙烯酸和适量水进行混合完全,然后干燥后将得到的物料粉碎成粉粒状炭黑/聚丙烯酸;(2)称取高抗冲击聚苯乙烯100份,苯乙烯丁二烯乙烯苯乙烯共聚物20~50份,抗氧剂0.15~3份,硬...

【专利技术属性】
技术研发人员:雷军吕智李忠明鄢定祥
申请(专利权)人:四川大学
类型:发明
国别省市:四川,51

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