本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種抗靜電高韌性ABS復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

丙烯晴-丁二烯-苯乙烯(ABS)因其價(jià)格低廉、性能優(yōu)異、來源廣、易加工，成為現(xiàn)代應(yīng)用最廣泛的塑料之一。隨著人民生活水平的提高，對(duì)材料的要求(抗靜電性、韌性)也在逐步提高。三元乙丙橡膠(EPDM)是常用的增韌劑，但它是非極性的，與極性的ABS不相容。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種抗靜電高韌性ABS復(fù)合材料及其制備方法，以解決ABS與EPDM相容性不佳的問題。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種抗靜電高韌性ABS復(fù)合材料，由以下重量份的組分制成：

所述EPDM-g-GMA的制備方法，包括以下步驟：

(1)將三元乙丙橡膠、甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯及過氧化二異丙苯在密煉機(jī)反應(yīng)5-10分鐘，將接枝物EPDM-g-GMA取出，切碎成顆粒狀；

(2)將步驟(1)中的接枝物EPDM-g-GMA用二甲苯完全溶解，80-120℃下回流10-15h，向溶液中添加丙酮進(jìn)行提純；

(3)將步驟(2)溶液過濾，80-100℃下真空干燥2-4h，得到提純后的EPDM-g-GMA材料。

所述步聚(1)的三元乙丙橡膠、甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯及過氧化二異丙苯的質(zhì)量比為40-60：30-50：2-8。

所述密煉機(jī)包括順次排布的六個(gè)溫度區(qū)，一區(qū)溫度120～150℃，二區(qū)溫度170～200℃，三區(qū)溫度170～200℃，四區(qū)溫度170～200℃，五區(qū)溫度170～200℃，六區(qū)溫度170～200℃，機(jī)頭溫度170～200℃；螺桿轉(zhuǎn)速180～260r/min。

所述納米氮化鈦為粒徑為3-7nm的納米氮化鈦。

所述納米氮化鈦經(jīng)過偶聯(lián)劑處理。

所述抗氧劑為三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯中的一種或多種。

所述潤滑劑為硬脂酸鈣或硬質(zhì)酸鈉中的一種或兩種組合。

一種上述任一項(xiàng)的抗靜電高韌性ABS復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)稱取重量份為60份-80份的ABS、10份-16份的納米氮化鈦、0.1份-0.5份的抗氧劑和0.4份-0.8份的潤滑劑混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到ABS復(fù)合材料。

步驟(1)中的所述納米氮化鈦為經(jīng)過偶聯(lián)劑處理的納米氮化鈦，處理方法為，將納米氮化鈦加入偶聯(lián)劑的乙醇溶液中超聲分散，過濾后進(jìn)行干燥，得到處理的納米氮化鈦；

所述納米氮化鈦與所述偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為40-60：2-6；

所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH560或者KH570中的一種。

優(yōu)選地，所述步驟(2)具體為：

將步驟(1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中擠出造粒，其中，所述雙螺桿擠出機(jī)包括順次排布的六個(gè)溫度區(qū)，一區(qū)溫度190～210℃，二區(qū)溫度230～270℃，三區(qū)溫度230～270℃，四區(qū)溫度230～270℃，五區(qū)溫度230～270℃，六區(qū)溫度230～270℃，機(jī)頭溫度230～270℃；螺桿轉(zhuǎn)速200～260r/min。

本發(fā)明的有益效果是：

1、本技術(shù)方案提供的納米氮化鈦經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理后，能更好地分散在ABS中，這有利于保持ABS復(fù)合材料的物理性能。

2、納米氮化鈦的加入降低了材料的表面電阻率，提升了材料的抗靜電性能，這對(duì)ABS材料的應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展起到了很大的作用。

3、EPDM是非極性的而ABS是極性的，兩者不相容。本技術(shù)方案創(chuàng)造性的把甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯接枝到EPMD上，形成EPDM-g-GMA，這樣使非極性的EPDM獲得極性，解決了EPDM和ABS的相容問題。

具體實(shí)施方式

以下通過實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案，以下的實(shí)施例僅是示例性的，僅能用來解釋和說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能解釋為是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制。

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N抗靜電高韌性ABS復(fù)合材料及其制備方法，由以下重量份的組分制成：

所述納米氮化鈦為粒徑為3-7nm的納米氮化鈦。

所述納米氮化鈦經(jīng)過偶聯(lián)劑處理。

所述EPDM-g-GMA的制備方法，包括以下步驟：

(1)將三元乙丙橡膠(EPDM)、甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯(GMA)和過氧化二異丙苯(DCP)在密煉機(jī)反應(yīng)5-10分鐘，將接枝物EPDM-g-GMA取出，切碎成顆粒狀。

(2)將步驟(1)中的接枝物EPDM-g-GMA用二甲苯完全溶解，80-120℃下回流10-15h，向溶液中添加丙酮進(jìn)行提純。

(3)將步驟(2)溶液過濾，80-100℃下真空干燥2-4h，得到提純后的EPDM-g-GMA材料。

優(yōu)選地，步驟(1)中的EPDM、GMA、DCP的質(zhì)量比為(40-60)：(30-50)：(2-8)，所述密煉機(jī)包括順次排布的六個(gè)溫度區(qū)，一區(qū)溫度120～150℃，二區(qū)溫度170～200℃，三區(qū)溫度170～200℃，四區(qū)溫度170～200℃，五區(qū)溫度170～200℃，六區(qū)溫度170～200℃，機(jī)頭溫度170～200℃；螺桿轉(zhuǎn)速180～260r/min。

所述抗氧劑為三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯(Irganox168)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(Irganox1010)和1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯(Irganox1330)中的一種或多種。

所述的潤滑劑為硬脂酸鈣或硬質(zhì)酸鈉中的一種或兩種組合。

一種上述任一項(xiàng)的抗靜電高韌性ABS復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)稱取重量份為60份-80份的ABS、10份-16份的納米氮化鈦、0.1份-0.5份的抗氧劑和0.4份-0.8份的潤滑劑混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到ABS復(fù)合材料。

步驟(1)中的各原料在混合前可先在100℃下干燥5h。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中的納米氮化鈦經(jīng)過偶聯(lián)劑處理，具體步驟如下：

將納米氮化鈦加入偶聯(lián)劑的乙醇溶液中超聲分散，過濾后進(jìn)行干燥。

更優(yōu)選地，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH560或者KH570中的一種。

更優(yōu)選地，所述納米氮化鈦和偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為(40-60)：2-6)。

優(yōu)選地，所述步驟(2)具體為：將步驟(1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中擠出造粒，即得到ABS復(fù)合材料，其中，所述雙螺桿擠出機(jī)包括順次排布的六個(gè)溫度區(qū)，一區(qū)溫度190～210℃，二區(qū)溫度230～270℃，三區(qū)溫度230～270℃，四區(qū)溫度230～270℃，五區(qū)溫度230～270℃，六區(qū)溫度230～270℃，機(jī)頭溫度230～270℃；螺桿轉(zhuǎn)速200～260r/min。

本發(fā)明的各實(shí)施例中所用的原料如下：

PS(型號(hào)PA-747R),臺(tái)灣奇美；納米氮化鈦，上海超威納米材料；抗氧劑(型號(hào)Irganox1010、Irganox168、Irganox1330)，瑞士汽巴精化；硬脂酸鈣，湖北中料化工；硬質(zhì)酸鈉，湖北興銀河化工；EDPM(型號(hào)3722P)，美國陶氏；GMA，寧波泰值化工；DCP，合肥安?；?；硅烷偶聯(lián)劑(KH560、KH570)，南京奧誠化工。

本發(fā)明所用的測(cè)試儀器如下：

ZSK30型雙螺桿擠出機(jī)，德國W&P公司；密煉機(jī)，大連華韓橡塑；JL-1000型拉力試驗(yàn)機(jī)，廣州市廣才實(shí)驗(yàn)儀器公司生產(chǎn)；HTL900-T-5B型注射成型機(jī)，海太塑料機(jī)械有限公司生產(chǎn)；XCJ-500型沖擊測(cè)試機(jī)，承德試驗(yàn)機(jī)廠生產(chǎn)；QT-1196型拉伸測(cè)試儀，東莞市高泰檢測(cè)儀器有限公司；QD-GJS-B12K型高速攪拌機(jī)，北京恒奧德儀器儀表有限公司。

實(shí)施例1

(1)稱取重量份為60份ABS、10份經(jīng)過偶聯(lián)劑處理的納米氮化鈦、0.2份EPDM-g-GMA、0.1份Irganox1330和0.4份硬質(zhì)酸鈉混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中擠出造粒，即得到ABS復(fù)合材料P1，其中，雙螺桿擠出機(jī)的第一溫度區(qū)的溫度為190℃，第二溫度區(qū)的溫度為230℃，第三溫度區(qū)的溫度為230℃，第四溫度區(qū)的溫度為230℃，第五溫度區(qū)的溫度為230℃，第六溫度區(qū)的溫度為230℃，所述雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為230℃，螺桿轉(zhuǎn)速為200r/min。

實(shí)施例2

(1)稱取重量份為80份ABS、16份經(jīng)過偶聯(lián)劑處理的納米氮化鈦、0.6份EPDM-g-GMA、0.3份Irganox1010、0.2份Irganox168、0.4份硬質(zhì)酸鈉和0.4份硬質(zhì)酸鉀混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中擠出造粒，即得到ABS復(fù)合材料P2，其中，雙螺桿擠出機(jī)的第一溫度區(qū)的溫度為210℃，第二溫度區(qū)的溫度為270℃，第三溫度區(qū)的溫度為270℃，第四溫度區(qū)的溫度為270℃，第五溫度區(qū)的溫度為270℃，第六溫度區(qū)的溫度為270℃，所述雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為270℃，螺桿轉(zhuǎn)速為260r/min。

實(shí)施例3

(1)稱取重量份為70份ABS、13份經(jīng)過偶聯(lián)劑處理的納米氮化鈦、0.4份EPDM-g-GMA、0.2份Irganox1330、0.1份Irganox168、0.3份硬質(zhì)酸鈣和0.3份硬質(zhì)酸鈉混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中擠出造粒，即得到ABS復(fù)合材料P3，其中，雙螺桿擠出機(jī)的第一溫度區(qū)的溫度為200℃，第二溫度區(qū)的溫度為250℃，第三溫度區(qū)的溫度為250℃，第四溫度區(qū)的溫度為250℃，第五溫度區(qū)的溫度為250℃，第六溫度區(qū)的溫度為250℃，所述雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為250℃，螺桿轉(zhuǎn)速為230r/min。

實(shí)施例4

(1)稱取重量份為75份ABS、12份經(jīng)過偶聯(lián)劑處理的納米氮化鈦、0.3份EPDM-g-GMA、0.1份Irganox1330、0.1份Irganox1010、0.5份硬質(zhì)酸鈉混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中擠出造粒，即得到ABS復(fù)合材料P4,其中，雙螺桿擠出機(jī)的第一溫度區(qū)的溫度為205℃，第二溫度區(qū)的溫度為240℃，第三溫度區(qū)的溫度為240℃，第四溫度區(qū)的溫度為240℃，第五溫度區(qū)的溫度為240℃，第六溫度區(qū)的溫度為240℃，所述雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為240℃，螺桿轉(zhuǎn)速為240r/min。

實(shí)施例5

(1)稱取重量份為75份ABS、11份經(jīng)過偶聯(lián)劑處理的納米氮化鈦、0.3份EPDM-g-GMA、0.2份Irganox1010、0.1硬脂酸鈣和0.5份硬質(zhì)酸鈉混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中擠出造粒，即得到ABS復(fù)合材料P5,其中，雙螺桿擠出機(jī)的第一溫度區(qū)的溫度為200℃，第二溫度區(qū)的溫度為245℃，第三溫度區(qū)的溫度為245℃，第四溫度區(qū)的溫度為245℃，第五溫度區(qū)的溫度為245℃，第六溫度區(qū)的溫度為245℃，所述雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為245℃，螺桿轉(zhuǎn)速為260r/min。

對(duì)比例1

(1)稱取重量份為75份ABS、0.2份Irganox1010、0.1硬脂酸鈣和0.5份硬質(zhì)酸鈉混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中擠出造粒，即得到ABS復(fù)合材料D1,其中，雙螺桿擠出機(jī)的第一溫度區(qū)的溫度為200℃，第二溫度區(qū)的溫度為240℃，第三溫度區(qū)的溫度為240℃，第四溫度區(qū)的溫度為240℃，第五溫度區(qū)的溫度為240℃，第六溫度區(qū)的溫度為240℃℃，所述雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為240℃，螺桿轉(zhuǎn)速為250r/min。

將上述實(shí)施例1-5及對(duì)比例1制備的ABS復(fù)合材料用注塑機(jī)制成樣條測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)如下表：

通過上表對(duì)比可看出，本發(fā)明制得的ABS復(fù)合材料較對(duì)比例中ABS相比，不但抗靜電性能得到了很大的提升，而且韌性也得到了提高，這大大擴(kuò)展ABS復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域，具有非常現(xiàn)實(shí)的意義。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的描述，應(yīng)當(dāng)指出，由于文字表達(dá)的有限性，而在客觀上存在無限的具體結(jié)構(gòu)，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)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。