CN112759834A

CN112759834A - 一种永久抗静电pp/ps合金及其制备方法和应用

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Publication number: CN112759834A
Application number: CN202011606289.3A
Authority: CN
Inventors: 刘学亮; 王林; 付锦锋; 王亮; 郭少华; 官焕祥; 杨金山
Original assignee: Chengdu Kingfa Technology New Material Co ltd
Current assignee: Chengdu Kingfa Technology New Material Co ltd
Priority date: 2020-12-28
Filing date: 2020-12-28
Publication date: 2021-05-07

Abstract

本发明公开了一种永久抗静电PP/PS合金及其制备方法和应用。本发明的永久抗静电PS/PP合金，包括如下重量份的组分：PP20～40份，PS 20～40份，相容剂2～8份，增韧剂5～15份，无机填料0～20份，抗静电改性剂10～20份，其他助剂0.2～1份；所述抗静电改性剂为嵌段共聚物和金属化合物的混合物，所述嵌段共聚物为聚酰胺‑聚醚嵌段共聚物和/或聚烯烃‑聚醚嵌段共聚物，所述金属化合物为次氯酸金属盐和/或高氯酸金属盐。本发明通过PP结合PS作为树脂基体，以嵌段共聚物和金属化合物的混合物作为抗静电改性剂，制得了抗静电性能优异的永久抗静电PS/PP合金。永久抗静电PS/PP合金表面电阻率≤10¹⁰Ω，且具有良好的力学性能。

Description

一种永久抗静电PP/PS合金及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及改性塑料技术领域，更具体的，涉及一种永久抗静电PP/PS合金及其制备方法和应用。

背景技术

ABS塑料是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，因具有优异的力学性能、加工性能和较低收缩率、稳定的尺寸，而广泛应用于机械、电气、纺织、汽车、飞机、轮船等制造工业及化工领域。

考虑到ABS的价格较高，近年来有许多研究着眼于开发ABS的替代产品，主要有聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)等材料。PS因具有良好的模量、较高的表面硬度、低收缩率及优良的印刷性能，然而PS的韧性、耐环境应力开裂性和耐化学药品性较差。PP具有质量轻、价格低廉易获得的特点，且耐候性、耐化学药品性能优异，耐热稳定性良好。将PP与PS结合，可以获得低成本、良好性能的材料，在很多行业和产品上有用PS/PP合金取代ABS的趋势和应用。

然而，由于PS/PP合金本身具有较高的表面电阻，在注塑、挤出成型和使用过程中容易产生静电。静电很难耗散除去而滞留在材料表面，一方面会导致静电吸附积累灰尘，另一方面静电积累到一定程度易产生微电流和火花，造成人员或者安全事故，从而限制了PS/PP合金材料在电子包装、安防等领域的应用。

目前市场上主流的抗静电产品，主要通过添加导电填料、涂覆导电涂层以及本征导电的高分子材料合金等方法来实现，但这些方法都存在一些缺陷。比如导电炭黑填充的抗静电材料，颜色只能受限于黑色，且表面电阻波动大、不稳定；涂覆抗静电涂层的抗静电材料，实施的方法较复杂，成本高，生产周期长，抗静电涂层易脱落破坏，影响制件外观的同时，抗静电性能会消失；添加本征导电高分子材料制得的抗静电材料，导电材料添加比例高，物理机械性能较差，且成本高。

因此，需要开发出一种抗静电性能更好的PS/PP合金。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的抗静电性能差的缺陷，提供一种PS/PP合金，该PS/PP合金具有优异的抗静电性能，表面电阻率≤10¹⁰Ω。

本发明的另一目的在于提供上述PS/PP合金的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述PS/PP合金的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种永久抗静电PS/PP合金，包括如下重量份的组分：

聚丙烯树脂(PP)20～40份，

聚苯乙烯树脂(PS)20～40份，

相容剂2～8份，

增韧剂5～15份，

无机填料0～20份，

抗静电改性剂10～20份，

其他助剂0.2～1份；

所述抗静电改性剂为嵌段共聚物和金属化合物的混合物，所述嵌段共聚物为聚酰胺-聚醚嵌段共聚物和/或聚烯烃-聚醚嵌段共聚物，所述金属化合物为次氯酸金属盐和/或高氯酸金属盐。

聚酰胺-聚醚嵌段共聚物、聚烯烃-聚醚嵌段共聚物作为高分子型抗静电剂，可以在PS/PP合金的内部形成网络结构，使电荷沿网络传递至材料表面，从而实现抗静电效果。

发明人经过大量实验偶然发现，通过将聚酰胺-聚醚嵌段共聚物和/或聚烯烃-聚醚嵌段共聚物与所述金属化合物复配使用，用于PS/PP体系中，由于金属离子的存在可以起到一种载流子的作用，更加有利于电荷在介质表面的传导，可获得协同增效的作用，使得PS/PP合金具有优异的抗静电性能，可以在较少的添加量下，获得较高的导电效率。

优选地，所述金属化合物中的金属元素为元素周期表第一主族的金属元素。

元素周期表第一主族的金属元素的金属性较强，容易失去电子形成金属离子，并且在离子得电子能力更弱，更有利于电子在介质间的传导。

更优选地，所述金属化合物中的金属元素为钠元素或钾元素。

更优选地，所述金属化合物为次氯酸钠、高氯酸钠或高氯酸钾中的一种或几种。

优选地，所述PP的熔体流动速率为230℃，2.16KG条件下2～45g/10min。

优选地，所述PP为均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯。

优选地，所述PS的熔体流动速率为200℃，5KG条件下5～15g/10min。

优选地，所述PS为通用级聚苯乙烯和/或高抗冲聚苯乙烯。

PP和PS的熔体流动速率均按照GB/T 3682-2000标准方法检测。

优选地，所述相容剂为PS接枝PP共聚物(PP-g-PS)。

PP-g-PS具有与PP和PS相同的官能团，能够有效促进PP和PS两种树脂的相容性。

更优选地，所述PP-g-PS中PP的接枝率为5～10％。

优选地，所述增韧剂为聚烯烃弹性体。

更优选地，所述增韧剂为氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)和/或热塑性丁苯橡胶(SBS)。

优选地，所述无机填充物为矿粉。

无机填料的加入一方面可以降低可以PS/PP合金的成本，另一方面可以提高材料刚性、降低收缩率。

优选地，所述无机填料为碳酸钙、滑石粉或硫酸钡中的一种或几种。

所述其他助剂为抗氧剂和/或润滑剂。

优选地，所述抗氧剂为酚类化合物和/或亚磷酸酯类化合物。

可选的，所述酚类化合物为抗氧剂1010或者1076。

可选的，所述亚磷酸酯类化合物为抗氧剂168。

优选地，所述润滑剂为硬脂酸类润滑剂。

可选的，所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙。

本发明还保护上述永久抗静电PS/PP合金的制备方法，包括如下步骤：

将PP、PS、相容剂、增韧剂、无机填料、抗静电改性剂、其他助剂混合后加至挤出机，经熔融混合、挤出造粒，得到所述永久抗静电PS/PP合金。

优选地，所述挤出机为双螺杆挤出机。

优选地，所述双螺杆挤出机的温度为180～220℃，转速为200～600rpm，压力为2～3MPa；所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为36～44：1。

本发明还保护上述永久抗静电PS/PP合金在电子包装、安防领域中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过PP结合PS作为树脂基体，以嵌段共聚物和金属化合物的混合物作为抗静电改性剂，制得了抗静电性能优异的永久抗静电PS/PP合金。永久抗静电PS/PP合金表面电阻率≤10¹⁰Ω，且具有良好的力学性能。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

实施例及对比例中的原料均可通过市售得到：

除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

实施例1～20

实施例1～20的PS/PP合金中各组分含量如表1所示。

其制备方法为：根据表1将各组分混合后加至双螺杆挤出机，经熔融混合、挤出造粒，得到PS/PP合金。其中双螺杆挤出机的温度为180～220℃，转速为200～600rpm，压力为2～3MPa；所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为36～44：1。

表1实施例1～20的PS/PP合金的组分含量(重量份)

对比例1～5

对比例1～5的PS/PP合金中各组分含量如表2所示。

其制备方法为：根据表2将各组分混合后加至双螺杆挤出机，经熔融混合、挤出造粒，得到PS/PP合金。其中双螺杆挤出机的温度为180～220℃，转速为200～600rpm，压力为2～3MPa；所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为36～44：1。

表2对比例1～5的PS/PP合金的组分含量(重量份)

性能测试

对上述实施例及对比例制备的PS/PP合金进行性能测试。

测试方法具体如下：

表面电阻率：按照IEC60093-1980，在23℃，50％湿度下放置24小时后测试，单位为Ω；

悬臂梁缺口冲击强度：GB/T1843-2008《硬质塑料冲击试验方法》，单位为KJ/m²；

弯曲模量：GB/T9341-2008《塑料弯曲性能试验方法》，单位为MPa。

实施例1～20的测试结果见表3；对比例1～5的测试结果见表4。

表3实施例1～20的测试结果

根据表3的测试结果，本发明各实施例制备的永久抗静电PS/PP合金表面电阻率均≤10¹⁰Ω，且力学性能良好，具有较高的悬臂梁缺口冲击强度和弯曲模量。

由实施例1、实施例4～14，抗静电改性剂为聚酰胺-聚醚嵌段共聚物和/或聚烯烃-聚醚嵌段共聚物与次氯酸金属盐和/或高氯酸金属盐的任一组合混合物时，永久抗静电PS/PP合金均具有较低的表面电阻率，抗静电改性剂含量为13～20重量份时，表面电阻率≤10⁹Ω；金属化合物优选为次氯酸金属钠、高氯酸钠或高氯酸钾中的一种或几种。

由实施例19的测试结果，永久抗静电PS/PP合金不含有无机填料，合金的缺口冲击强度更高，弯曲模量相对偏低，但也满足合金的力学性能要求。

表4对比例1～5的性能测试结果

	1	2	3	4	5
						表面电阻率	>10<sup>12</sup>	>10<sup>12</sup>	>10<sup>12</sup>	>10<sup>12</sup>	10<sup>12</sup>
悬臂梁缺口冲击强度	15	16	6	14	17
						弯曲模量	1980	1950	2010	1750	1950

对比例1中抗静电改性剂不含嵌段共聚物，对比例2中抗静电改性剂不含金属化合物，制得的PS/PP合金表面电阻率＞10¹²Ω，不具有抗静电性能。对比例3中使用导电炭黑作为抗静电改性剂，PS/PP合金表面电阻率较高，且炭黑的加入影响了合金的力学性能，悬臂梁缺口冲击强度仅为6KJ/m²，说明PS/PP合金的韧性较差。对比例4中使用的抗静电改性剂为聚烯烃树脂中常用的抗静电剂129，对比例4的PS/PP合金中表面电阻率＞10¹²Ω，难以满足实际抗静电要求。对比例5中，抗静电改性剂的含量过少，PS/PP合金的表面电阻率为10¹²Ω，仍然较高。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种永久抗静电PS/PP合金，其特征在于，包括如下重量份的组分：

PP20～40份，PS 20～40份，相容剂2～8份，增韧剂5～15份，无机填料0～20份，抗静电改性剂10～20份，其他助剂0.2～1份；

2.根据权利要求1所述永久抗静电PS/PP合金，其特征在于，所述金属化合物中的金属元素为元素周期表第一副族或第二副族的金属元素。

3.根据权利要求2所述永久抗静电PS/PP合金，其特征在于，所述金属化合物中的金属元素为钠元素或钾元素。

4.根据权利要求3所述永久抗静电PS/PP合金，其特征在于，所述金属化合物金属化合物为次氯酸钠、高氯酸钠或高氯酸钾中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述永久抗静电PS/PP合金，其特征在于，所述PP的熔体流动速率为230℃，2.16KG条件下2～45g/10min。

6.根据权利要求1所述永久抗静电PS/PP合金，其特征在于，所述PS的熔体流动速率为200℃，5KG条件下5～15g/10min。

7.根据权利要求1所述永久抗静电PS/PP合金，其特征在于，所述相容剂为PP-g-PS，PP-g-PS中PP的接枝率为5～10％。

8.根据权利要求1所述永久抗静电PS/PP合金，其特征在于，所述增韧剂为聚烯烃弹性体。

9.权利要求1～8任一项所述永久抗静电PS/PP合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.权利要求1～8任一项所述永久抗静电PS/PP合金在在电子包装、安防领域中的应用。