ABS/PMMA合金材料及其制备方法与流程

abs/pmma合金材料及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)改性领域，更具体地，涉及具有防静电性质的abs/pmma合金材料及其制备方法。


背景技术：

2.abs作为最常用的通用塑料之一，被广泛应用于汽车、白色家电、电子行业等。abs是综合性能优良的工程塑料，在耐抗冲击性、低温性能、耐化学药品性、耐磨性、尺寸稳定性等方面均表现优良，但abs同时也存在一些缺陷，如熔体黏度高、流动性差、热稳定性和耐候性不佳。为了改善上述缺陷，已经尝试使用abs改性材料，其具有abs材质的优点，同时也缓解或避免了上述的一些缺陷。
3.聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)是一种光学性能好、耐候性优异、机械强度好、透明度高的工程塑料，但pmma的冲击强度不高，尤其对缺口敏感。本领域已经尝试将abs与pmma进行熔融共混以避免各自的缺陷，例如cn102061056a公开了将abs与pmma及诸如抗静电剂的添加剂混配以提供具有抗静电性能、光泽好且易加工的塑料合金。然而，cn102061056a公开的abs/pmma合金虽然在导电方面得到改善，但是在机械性能方面并未得到提高，甚至略有下降。这样的abs/pmma合金在许多实际应用中受到限制。
4.对此，cn104629246a尝试在保持抗静电性的同时，提高合金材料的韧性及耐磨性，然而该发明采取了大量的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(mbs)和苯乙烯-丙烯腈共聚物(san)来改善合金材料的韧性。这些添加剂不但增加了工艺复杂性和/或生产成本，还会产生多种不同材料相之间的混溶问题，甚至出现硬点等缺陷。
5.对此，本技术提供了一种abs/pmma合金材料，其能够解决本领域中尚存的一个或多个不足之处。


技术实现要素：

6.在本发明的一方面，提供了一种防静电级合金材料，其由以下组分组成：
7.丙烯腈-丁二烯-苯乙烯
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65～75重量％；
8.聚甲基丙烯酸甲酯
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20～30重量％；
9.抗静电剂
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5～10重量％；
10.余量的任选存在的其它添加剂，
11.其中根据astm d1238，在200℃的温度和5kg的载荷下，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的熔融指数为1.7～3.2g/10min，并且所述聚甲基丙烯酸甲酯的熔融指数为12～15g/10min；以及
12.其中重量％是以所述防静电级合金材料的总重量计。
13.在一个实施方案中，根据astm d1238，在200℃的温度和5kg的载荷下，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的熔融指数为1.8～3.0g/10min。在另一个实施方案中，根据astm d1238，在200℃的温度和5kg的载荷下，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的熔融指数为2.2～
2.6g/10min。在又一个实施方案中，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的比重为1.05～1.08g/cm3。
14.在一个实施方案中，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯是两种或更多种丙烯腈-丁二烯-苯乙烯材料的混合物。在另一个实施方案中，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯是两种丙烯腈-丁二烯-苯乙烯材料的混合物，并且对于所述混合物，根据astm d1238，在200℃的温度和5kg的载荷下，所述两种丙烯腈-丁二烯-苯乙烯材料的熔融指数分别为1.8～2.0g/10min和2.8～3.0g/10min，并且比例为3：1至1：3。
15.在一个实施方案中，根据astm d1238，在200℃的温度和5kg的载荷下，所述聚甲基丙烯酸甲酯的熔融指数为13.5～14.0g/10min。在另一个实施方案中，所述聚甲基丙烯酸甲酯的比重为1.17～1.19g/cm3。
16.在一个实施方案中，所述抗静电剂为非离子型抗静电剂或阴离子型抗静电剂。在另一个实施方案中，所述其它添加剂包括润滑剂、抗氧化剂、增韧剂、填充剂、着色剂和抗磨剂中的一种或多种。
17.在一个实施方案中，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯与所述聚甲基丙烯酸甲酯的重量比为3～3.5：1。在另一个实施方案中，所述抗静电剂的含量为8重量％且所述抗静电剂均匀地分散在所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯与所述聚甲基丙烯酸甲酯组成的基质中。
18.在本发明的另一方面，提供了制备防静电级合金材料的方法，包括：提供包含所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、所述聚甲基丙烯酸甲酯、所述抗静电剂和所述任选存在的其它添加剂的混合物；使所述混合物经历熔融均化，得到熔融合金材料；将所述熔融合金材料冷却，得到所述防静电级合金材料。
19.在一个实施方案中，提供所述混合物的步骤包括：称重所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、所述聚甲基丙烯酸甲酯、所述抗静电剂和所述任选存在的其它添加剂并混合，随后加热烘干。在此实施方案中，所述加热烘干可以为在80～90℃的温度烘烤2～4小时。在另一个实施方案中，使所述混合物熔融均化的步骤包括：在245～280℃的温度进行剪切均化。在此实施方案中，所述剪切均化可以是在温度245～280℃下于单螺杆、双螺杆或开炼机中的均化。
20.在一个实施方案中，在所述熔融合金材料冷却之前，所述熔融合金材料经历模具挤压、熔体过滤和/或模片成型。在另一个实施方案中，在所述熔融合金材料冷却之后，使所述合金材料经历收卷工艺。
21.在本发明的又一方面，提供了一种制品，其包含本文所述的防静电级合金材料或包含由本文所述的方法制得的防静电级合金材料。在具体的实施方案中，所述制品可以为电脑壳板、汽车内饰板、仪表面板等。
22.本发明的abs/pmma合金材料不但能够避免abs材料韧性较差的缺陷，还由于包含均匀分散在内部的抗静电剂而使得最终制品能够具有永久的防静电性质，即永久性防静电效果。另外，本案的发明人还发现，经过上述配混，本发明的abs/pmma合金材料还具有以下性能：
23.1.本发明的具有特定比例的abs/pmma合金材料与纯abs材料及具有其它比例的abs/pmma合金材料相比，具有更好的硬度和刚度；
24.2.本发明的abs/pmma合金材料与本发明规定的含量范围之外的其它abs/pmma合金材料相比，拉伸后强度更佳并且韧性更好；
25.3.本发明的abs/pmma合金材料的耐热性(例如热变形温度)得到提高，例如可以从80℃上升至不低于90℃。
具体实施方式
26.在下文中，将根据具体实施方案来进一步阐述本技术的内容。然而，所列举的具体实施方案仅出于例示目的，而不旨在限制本技术的范围。本领域技术人员会认识到，以下任一实施方案中的具体特征可以用于任何其他实施方案，只要其不背离本技术的主旨即可。
27.在一个实施方案中，防静电级合金材料由以下组分组成：65～75重量％的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯；20～30重量％的聚甲基丙烯酸甲酯；5～10重量％的抗静电剂；以及余量的任选存在的其它添加剂。本案发明人发现，当abs和pmma以特定的比例混配时，可以在即使不使用额外的添加剂的情况下，合金材料的强度和韧度同样可以得到明显提高，从而能够直接适用于电脑壳板、汽车内饰板等诸多应用。
28.更具体地，本案发明人通过广泛地研究和实验，发现合金所用的abs的熔融指数可以为1.7～3.2g/10min，并且pmma的熔融指数可以为12～15g/10min。在本文中，所有熔融指数均是根据astm d1238，在200℃的温度和5kg的载荷下所测得的。进一步地，abs的比重可以为1.05～1.08g/cm3，并且pmma的比重为1.17～1.19g/cm3。
29.在优选的实施方案中，abs的熔融指数为1.8～3.0g/10min，更优选2.2～2.6g/10min，并且pmma的熔融指数为13.5～14.0g/10min。由此种abs和pmma以特定比例配混而获得的合金，与以其它比例配混或由其它类型的abs/pmma配混而得到的合金相比，能够实现更佳的硬度和强度，并且这样的合金在拉伸后具有更佳的强度和韧度。
30.在进一步的实施方案中，abs与pmma的重量比为3～3.5：1，例如abs占总合金质量的68～73％且pmma占总合金质量的20～25％。更优选地，abs与pmma的重量比为3.0：1；3.1：1；3.2：1；3.3：1；3.4：1；或3.5：1。在优选的实施方案中，abs占总合金质量的68％、69％、70％、71％、72％或73％，并且pmma占总合金质量的21％、22％、23％或24％。
31.尽管目前尚无法明确地解释上述机制，但申请人据信是由于将特定的pmma与特定的abs以上述比例配混，能够实现硬度与韧度之间的平衡，从而使得所形成的合金可以在不使用添加剂的情况下，能够满足实际生产需求。经过大量的实验和总结，由熔融指数为1.7～3.2g/10min的abs与熔融指数为12～15g/10min的pmma以上述比例混合而获得的合金在制作电脑壳板、汽车内饰板等实际应用中，能够实现适宜的强度和韧度之间的平衡，并且在加工过程中足够简单，无需使用任何额外的添加剂和助剂。
32.在一个实施方案中，abs可以由几种类型的abs混合而成，例如由两种类型的abs混合而成。在此实施方案中，两种abs的熔融指数分别为1.8～2.0g/10min和2.8～3.0g/10min，并且比例为3：1至1：3，例如1：2；1：1；或2：1。举例而言，abs组分由两种类型的abs混合而成，并且熔融指数分别为1.8～2.0g/10min和2.8～3.0g/10min，两种abs的比例只要能够使总的abs组分的熔融指数为1.7～3.2g/10min即可。
33.在一个实施方案中，抗静电剂为非离子型抗静电剂或阴离子型抗静电剂。例如，具有聚醚结构或酰胺结构的非离子型抗静电剂(如乙二醇月桂酰胺)，或者诸如烷基磺酸盐、磷酸盐或烷基硫酸盐的阴离子型抗静电剂。在此实施方案中，抗静电剂的含量可以为8重量％且均匀地分散在abs与pmma组成的基质之内，因此由本发明的合金制成的制品能够具
有永久防静电效果。在另一个实施方案中，可以任选存在的其它添加剂包括润滑剂、抗氧化剂、增韧剂、填充剂、着色剂、抗磨剂等。
34.在一个实施方案中，制备防静电级合金材料的方法包括：提供包含abs、pmma、抗静电剂和任选存在的其它添加剂的混合物，优选地，混合物仅由abs、pmma和抗静电剂组成；使所述混合物经历熔融均化，得到熔融合金材料；将所述熔融合金材料冷却，得到所述防静电级合金材料。在进一步的实施方案中，可以将abs、pmma和抗静电剂按上述重量比进行混合，并且在80～90℃的温度烘烤2～4小时。随后，将混合物加入单螺杆、双螺杆和开炼机之一中，在245～280℃的温度下进行剪切均化。
35.实施例
36.提供以下的实施例便于更好的理解本发明的构思，但并不旨在对其作出任何限定。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。abs为台湾奇美757和台湾奇美758，pmma为韩国if850，抗静电母粒为包含乙二醇月桂酰胺的混合物。
37.实施例1
38.abs选用台湾奇美757，将abs、pmma和抗静电母粒以70％、22％和8％的重量比放入料斗中，在搅拌的条件下，于85℃烘干3小时。将所得混合物加入双螺杆挤出机中，在260℃剪切均化。熔料经过平挤模头后，被送入压片机中经三辊压片，并收卷，得到样品1。
39.实施例2
40.abs选用台湾奇美758，将abs、pmma和抗静电母粒以70％、22％和8％的重量比放入料斗中，在搅拌的条件下，于85℃烘干3小时。将所得混合物加入双螺杆挤出机中，在260℃剪切均化。熔料经过平挤模头后，被送入压片机中经三辊压片，并收卷，得到样品2。
41.实施例3
42.abs选用台湾奇美757/758的1：1混合物，将abs、pmma和抗静电母粒以70％、22％和8％的重量比放入料斗中，在搅拌的条件下，于85℃烘干3小时。将所得混合物加入双螺杆挤出机中，在260℃剪切均化。熔料经过平挤模头后，被送入压片机中经三辊压片，并收卷，得到样品3。
43.实施例4
44.abs选用台湾奇美757，将abs、pmma和抗静电母粒以72％、22％和6％的重量比放入料斗中，在搅拌的条件下，于85℃烘干3小时。将所得混合物加入双螺杆挤出机中，在260℃剪切均化。熔料经过平挤模头后，被送入压片机中经三辊压片，并收卷，得到样品4。
45.实施例5
46.abs选用台湾奇美758，将abs、pmma和抗静电母粒以72％、22％和6％的重量比放入料斗中，在搅拌的条件下，于85℃烘干3小时。将所得混合物加入双螺杆挤出机中，在260℃剪切均化。熔料经过平挤模头后，被送入压片机中经三辊压片，并收卷，得到样品5。
47.实施例6
48.abs选用台湾奇美757，将abs、pmma和抗静电母粒以68％、23％和9％的重量比放入料斗中，在搅拌的条件下，于85℃烘干3小时。将所得混合物加入双螺杆挤出机中，在260℃剪切均化。熔料经过平挤模头后，被送入压片机中经三辊压片，并收卷，得到样品6。
49.实施例7
50.abs选用台湾奇美758，将abs、pmma和抗静电母粒以68％、23％和9％的重量比放入料斗中，在搅拌的条件下，于85℃烘干3小时。将所得混合物加入双螺杆挤出机中，在260℃剪切均化。熔料经过平挤模头后，被送入压片机中经三辊压片，并收卷，得到样品7。
51.对比例1
52.abs选用台湾奇美757，将abs、pmma和抗静电母粒以62％、29％和9％的重量比放入料斗中，在搅拌的条件下，于85℃烘干3小时。将所得混合物加入双螺杆挤出机中，在260℃剪切均化。熔料经过平挤模头后，被送入压片机中经三辊压片，并收卷，得到样品8。
53.对比例2
54.abs选用台湾奇美757，将abs、pmma和抗静电母粒以78％、19％和3％的重量比放入料斗中，在搅拌的条件下，于85℃烘干3小时。将所得混合物加入双螺杆挤出机中，在260℃剪切均化。熔料经过平挤模头后，被送入压片机中经三辊压片，并收卷，得到样品9。
55.测试例1
56.根据iso527测试拉伸强度，根据iso178测试弯曲强度，根据iso180测试缺口冲击强度，并且根据astm d257测试电阻率。样品采用根据以上实施例和比较例所制备的样品1-9，并且每个测试至少测试3个同类样品，并且所得结果为三个测试数据的平均值。
57.经过测试，发现样品1-7能够满足电脑外壳和汽车内饰板的力学和防静电要求(申请人的产品内部标准)，样品8的拉伸和弯曲强度最低，而样品9的缺口冲击强度最低，并且抗静电性能最差。
58.表1：测试数据综合评价
[0059][0060]
在上表1中，
“◎”
表示满足产品出厂要求，而
“×”
表示不满足产品出厂要求。
[0061]
尽管参考特定的实施例来描述本文所述的实施方案，但是应当理解，本领域技术人员会对其作出多种调整和改变，只要其不违背本技术的范围和主旨即可。