[发明专利]一种炭黑/聚合物抗静电复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明采用的技术方案是：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。

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IRGANOX1010 0.09～1份，抗氧剂168为Irgafos168 0.06～2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。

本发明的有益效果是：

(1)本发明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；