本发明属于ps材料的技术领域，特别是指一种吸塑板材用抗静电ps改性材料及其制备方法。
背景技术：
随着生活水平的提高，人们对家用电器的要求也越来越高，例如：漂亮的外观、高质量和轻量化等。当前家电产品的板材越来越多的被塑料材质所代替，塑料制品加工方便，易染色，可以制得各式各样的外观，受到了家电领域的广泛喜爱。目前，在家电领域聚苯乙烯类(ps)产品用量比较大，主要用于电视机后壳、空调面板、冰箱外壳和内胆等。ps一般为头尾结构，主链为饱和碳链，侧基为共轭苯环，使分子结构不规整，增大了分子的刚性，使ps成为非结晶性的线型聚合物，为绝缘树脂，表面电阻率为1020-1022ω，抗静电性较差，受温湿度环境影响极易产生静电效果。如果可以提高ps的抗静电性，将会进一步开拓ps材料在家电领域的应用。
虽然，市场上出现了一些ps抗静电产品，但是，这些产品的抗静电限只有0次方；也有厂家通过在产品表面喷涂一层由ps产品形成的抗静电层以达到抗静电效果，但是，这种抗静电层的抗静电效果上限只有10的9-10次方；另外，时间越长抗静电效果越差，树脂的加工性能变差；而且，这些抗静电产品成本高，受温湿度的影响，不能永久抗静电，冲击强度一般在4kj/m2左右，在吸塑过程中会出现破裂现象，这在很大程度上限制了ps树脂的应用。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种吸塑板材用抗静电ps改性材料及其制备方法，解决了现有技术中ps抗静电材料抗静电效果差和不能永久抗静电的问题。
本发明的一种吸塑板材用抗静电ps改性材料，其主要是通过以下技术方案加以实现的：包括以下重量份的原料：ps树脂75-95份，增韧母粒5-15份，导电炭黑3-5份，润滑剂0.3-0.5份，抗氧剂0.1-0.2份，分散剂0.2-0.4份，热稳定剂0.3-0.6份。
本发明通过导电炭黑制得永久性抗静电ps改性材料，导电炭黑的添加降低了ps材料的表面电阻率；由于导电炭黑本身是半导体材料，具有较低的电阻率，在ps树脂中加入导电炭黑可以达到抗静电的效果。但是，导电炭黑在ps树脂中的分散程度和分散状态是影响材料性能的决定性因素，本发明经过科学设计，合理匹配，所得抗静电ps改性材料抗静电具有永久性抗静电效果，ps树脂和增韧母粒的相容性好，导电炭黑添加量少；抗静电ps改性材料的抗静电效果不受温湿度的影响，力学性能优良，吸塑过程中不会出现破裂的现象。
作为一种优选的实施方案，所述ps树脂为板材级ps树脂。ps树脂包括板材级ps树脂、注塑级ps树脂和挤出级ps树脂，相对于注塑级ps树脂和挤出级ps树脂来说，板材级ps树脂性能优异，更适合于本发明的吸塑板材用抗静电ps改性材料。
作为一种优选的实施方案，所述增韧母粒为橡胶增韧剂、热塑性弹性体、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯与丙烯酸甲酯的二元共聚物中的任意一种或几种，所述增韧母粒的粒径大小是4-6mm。橡胶增韧剂、热塑性弹性体、乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)、乙烯(e)与丙烯酸甲酯(ma)的二元共聚物(ema)这些增韧母粒与树脂能够相融，相容效果好，起到明显的增韧效果。
作为一种优选的实施方案，所述导电炭黑为超导电炭黑。这种超导电炭黑因具有低电阻性能的特点，能赋予该ps改性材料导电或防静电效果，电阻≤1.5ohm/m，导电性能好；这种导电炭黑堆积密度≥112g/l，粉末含量≤20wt％，易于加工。导电炭黑通过填充的方法加入到ps树脂基料中，在ps树脂内部形成一个具有导电能力的渗滤网格，以此为通路消除塑料表面和本体内的静电荷，从而降低塑料的电阻率。
作为一种优选的实施方案，所述润滑剂为聚乙烯蜡、季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬脂酸酰胺中的任意一种或几种。这三种类型的润滑剂，来源广，取材方便，价格低廉；同时，其性能优良，可以很好地与ps树脂以及增韧母粒相容，提高了导电炭黑在ps树脂中的分散程度和分散状态。
作为一种优选的实施方案，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076中的任意一种或几种。这四种抗氧剂性能好，可以充分提高抗静电ps改性材料的抗氧化性能，提高所得吸塑板材的耐老化性能，延长其使用寿命。
作为一种优选的实施方案，所述分散剂为乙撑双硬脂酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙、聚乙烯蜡中的任意一种或几种。这四种类型的分散剂兼具无机基团和有机基团，可以很好地与ps树脂相容，并对导电炭黑进行充分分散，降低了导电炭黑的添加量，提高了抗静电ps改性材料的力学性能。
作为一种优选的实施方案，所述热稳定剂为碱式铅盐类热稳定剂、金属皂类热稳定剂、有机锡类热稳定剂中的任意一种或几种。在抗静电ps改性材料中添加热稳定剂可以提高其耐热性能，扩大其应用范围，延长其使用寿命；这三种热稳定剂性能优良，可以很好地与ps树脂以及增韧母粒相容，并阻止或延缓塑料制品在成型加工过程中或使用过程中的分解反应。
本发明的一种吸塑板材用抗静电ps改性材料的制备方法，其主要是通过以下技术方案加以实现的：包括如下步骤：1)取ps树脂和增韧母粒，混合，得初混物，备用；2)取润滑剂、抗氧剂、分散剂和热稳定剂混合，形成助剂包；3)在步骤1)所得初混物中添加步骤2)所得助剂包，混合均匀，得混合物料；4)将步骤3)所得混合物料加入到双螺杆挤出机中，在挤出过程中通过侧位料加入导电炭黑，挤出，挤出机各区温度为：一区150-170℃，二区220-230℃，三区220-240℃，四区220-230℃，挤出料条冷却，切粒，得产品。
本发明先在ps树脂中添加增韧母粒，使其充分相容，再通过物理共混的方式将助剂混合，在挤出过程助剂对ps树脂进行化学改性，提高了抗静电ps改性材料的抗冲击和耐老化的效果，还提高了产品的流动性，采用侧位料的加工工艺加入导电炭黑，以使抗静电ps改性材料达到永久性抗静的效果。本发明的制备方法更加简单，下料均匀，生产环境干净整洁，生产效率高，易于实现产业化，所得抗静电ps改性材料得到更广泛的应用，具有永久性抗静电效果，不受温湿度的影响，导电炭黑添加量少，成本低，抗静电ps改性材料的力学性能优良，吸塑过程中不会出现破裂的情况。
作为一种优选的实施方案，所述步骤1)和所述步骤3)均在高速混合机内进行，高速混合机的转速为800-1200r/min；所述步骤4)中冷却采用水槽冷却。在高速混合机的作用下，提高了物料混合效率，提高了混合后物料的均匀性，其使用方便，控制简单，节约人力；挤出后的料条经过充分冷却后，性能更加稳定，有利于提高造粒后产品的外观质量，水槽冷却可以提高冷却效率，同时，不会对抗静电ps改性材料的性能产生负面影响。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过导电炭黑制得永久性抗静电ps改性材料，导电炭黑的添加降低了ps材料的表面电阻率；ps树脂和增韧母粒的相容性好，抗氧剂和热稳定剂的添加提高了抗静电ps改性材料的抗冲击和耐老化的效果，润滑剂和分散剂的添加降低了导电炭黑的使用量同时提高了抗静电ps改性材料的加工性能和力学性能；抗静电ps改性材料具有永久性抗静电效果，不受温湿度的影响，导电炭黑添加量少，成本低，力学性能不受影响，吸塑过程中不会出现破裂的情况。本发明的制备方法更加简单，下料均匀，生产环境干净整洁，生产效率高，易于实现产业化。
具体实施方式
下面将结合本发明的具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的一种吸塑板材用抗静电ps改性材料，包括以下重量份的原料：ps树脂75-95份，增韧母粒5-15份，导电炭黑3-5份，润滑剂0.3-0.5份，抗氧剂0.1-0.2份，分散剂0.2-0.4份，热稳定剂0.3-0.6份。
优选地，所述ps树脂为板材级ps树脂。
具体地，所述增韧母粒为橡胶增韧剂、热塑性弹性体、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯与丙烯酸甲酯的二元共聚物中的任意一种或几种，所述增韧母粒的粒径大小是4-6mm。
进一步地，所述导电炭黑为超导电炭黑。
更优选地，所述润滑剂为聚乙烯蜡、季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬脂酸酰胺中的任意一种或几种。
更具体地，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076中的任意一种或几种。
更进一步地，所述分散剂为乙撑双硬脂酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙、聚乙烯蜡中的任意一种或几种。
再次优选地，所述热稳定剂为碱式铅盐类热稳定剂、金属皂类热稳定剂、有机锡类热稳定剂中的任意一种或几种。
本发明的一种吸塑板材用抗静电ps改性材料的制备方法，包括如下步骤：1)取ps树脂和增韧母粒，混合，得初混物，备用；2)取润滑剂、抗氧剂、分散剂和热稳定剂混合，形成助剂包；3)在步骤1)所得初混物中添加步骤2)所得助剂包，混合均匀，得混合物料；4)将步骤3)所得混合物料加入到双螺杆挤出机中，在挤出过程中通过侧位料加入导电炭黑，挤出，挤出机各区温度为：一区150-170℃，二区220-230℃，三区220-240℃，四区220-230℃，挤出料条冷却，切粒，得产品。
具体地，所述步骤1)和所述步骤3)均在高速混合机内进行，高速混合机的转速为800-1200r/min；所述步骤4)中冷却采用水槽冷却。
实施例一
本发明的一种吸塑板材用抗静电ps改性材料的制备方法，包括如下步骤：
1)按照如下重量份称取原料：ps树脂95份、增韧母粒5份、超导电炭黑3份、润滑剂0.3份、抗氧剂0.2份、分散剂0.3份、热稳定剂0.3份，其中，增韧母粒为乙烯-醋酸乙烯共聚物，润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯，抗氧剂为抗氧剂1010，分散剂为乙撑双硬脂酸酰胺，热稳定剂为有机锡类热稳定剂；
2)取ps树脂和增韧母粒，加入到高速混合机内进行混合，得初混物，备用；
3)取润滑剂、抗氧剂、分散剂和热稳定剂混合，形成助剂包；
4)在步骤2)所得初混物中添加步骤3)所得助剂包，进行共混，混合均匀，得混合物料；
5)将步骤4)所得混合物料加入到双螺杆挤出机中，在挤出过程中通过侧位料加入导电炭黑，挤出，挤出机各区温度为：一区150-170℃，二区220-230℃，三区220-240℃，四区220-230℃，挤出料条经过水槽冷却，通过切粒机切粒，得产品。
实施例二
本发明的一种吸塑板材用抗静电ps改性材料的制备方法，包括如下步骤：
1)按照如下重量份称取原料：ps树脂89份、增韧母粒8份、导电炭黑3份、润滑剂0.3份、抗氧剂0.2份、分散剂0.2份、热稳定剂0.4份；
2)取板材级ps树脂和增韧母粒，加入到高速混合机内于1000r/min的转速下进行混合，得初混物，备用；
3)取润滑剂、抗氧剂、分散剂和热稳定剂混合，形成助剂包；
4)在步骤2)所得初混物中添加步骤3)所得助剂包，在上述高速混合机内继续进行共混，混合均匀，得混合物料；
5)将步骤4)所得混合物料加入到双螺杆挤出机中，在挤出过程中通过侧位料加入导电炭黑，挤出，挤出机各区温度为：一区150-170℃，二区220-230℃，三区220-240℃，四区220-230℃，挤出料条经过水槽冷却，通过切粒机切粒，得产品。
实施例三
本发明的一种吸塑板材用抗静电ps改性材料的制备方法，包括如下步骤：
1)按照如下重量份称取原料：ps树脂87份、增韧母粒10份、导电炭黑3份、润滑剂0.3份、抗氧剂0.1份、分散剂0.3份、热稳定剂0.4份，其中，增韧母粒为乙烯与丙烯酸甲酯的二元共聚物，增韧母粒的粒径大小为4mm，润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺，抗氧剂为抗氧剂168，分散剂为聚乙烯蜡，热稳定剂为硬脂酸铅和有机锡的混合物；
2)取ps树脂和增韧母粒，混合，得初混物，备用；
3)取润滑剂、抗氧剂、分散剂和热稳定剂混合，形成助剂包；
4)在步骤2)所得初混物中添加步骤3)所得助剂包，混合均匀，得混合物料；
5)将步骤4)所得混合物料加入到双螺杆挤出机中，在挤出过程中通过侧位料加入导电炭黑，挤出，挤出机各区温度为：一区150-170℃，二区220-230℃，三区220-240℃，四区220-230℃，挤出料条经过水槽冷却，通过切粒机切粒，得产品。
实施例四
本发明的一种吸塑板材用抗静电ps改性材料的制备方法，包括如下步骤：
1)按照如下重量份称取原料：ps树脂84份、增韧母粒12份、导电炭黑4份、润滑剂0.4份、抗氧剂0.2份、分散剂0.4份、热稳定剂0.5份，其中，增韧母粒为热塑性弹性体，增韧母粒的粒径大小为6mm，润滑剂为聚乙烯蜡，抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物，分散剂为硬脂酸锌，热稳定剂为硬脂酸铅；
2)取板材级ps树脂和热塑性弹性体，加入到高速混合机内于1200r/min的转速下进行混合，得初混物，备用；
3)取润滑剂、抗氧剂、分散剂和热稳定剂混合，形成助剂包；
4)在步骤2)所得初混物中添加步骤3)所得助剂包，在上述高速混合机内继续进行共混，混合均匀，得混合物料；
5)将步骤4)所得混合物料加入到双螺杆挤出机中，在挤出过程中通过侧位料加入导电炭黑，挤出，挤出机各区温度为：一区150-170℃，二区220-230℃，三区220-240℃，四区220-230℃，挤出料条经过水槽冷却，通过切粒机切粒，得产品。
实施例五
本发明的一种吸塑板材用抗静电ps改性材料的制备方法，包括如下步骤：
1)按照如下重量份称取原料：ps树脂75份、增韧母粒15份、导电炭黑5份、润滑剂0.5份、抗氧剂0.1份、分散剂0.4份、热稳定剂0.6份，其中，增韧母粒为橡胶增韧剂，润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯和乙撑双硬脂酸酰胺的混合物，抗氧剂为抗氧剂1076，分散剂为聚乙烯蜡和硬脂酸钙的混合物，热稳定剂为金属皂类热稳定剂；
2)取ps树脂和橡胶增韧剂，加入到高速混合机内于800r/min的转速下进行混合，得初混物，备用；
3)取润滑剂、抗氧剂、分散剂和热稳定剂混合，形成助剂包；
4)在步骤2)所得初混物中添加步骤3)所得助剂包，在上述高速混合机内继续进行共混，混合均匀，得混合物料；
5)将步骤4)所得混合物料加入到双螺杆挤出机中，在挤出过程中通过侧位料加入导电炭黑，挤出，挤出机各区温度为：一区150-170℃，二区220-230℃，三区220-240℃，四区220-230℃，出条，挤出料条经过水槽冷却，通过切粒机切粒，得产品。
将实施例一至实施例五所得五种吸塑板材用抗静电ps改性材料进行性能检测，包括其悬臂梁缺口冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度和表面电阻率，实验结果如表1所示。
表1不同抗静电ps改性材料的性能测试结果
由表1可以看出，本发明的方法所得的抗静电ps改性材料的悬臂梁缺口冲击强度在65-85j/m之间，这基本达到了原有ps树脂的悬臂梁缺口冲击强度，并且，远远高于现有市售ps改性材料的悬臂梁缺口冲击强度；本发明的所得的抗静电ps改性材料的拉伸强度为20-22mpa，断裂伸长率为18-24％，弯曲强度为30-33mpa，这三个指标均分别达到了原有ps树脂的拉伸强度、断裂伸长率和弯曲强度，并且，远远高于现有市售ps改性材料的拉伸强度、断裂伸长率和弯曲强度；这说明本发明的方法所得的抗静电ps改性材料具有优良的力学性能。同时，本发明的方法所得的抗静电ps改性材料的表面电阻率为103-105ω，这远远低于原有ps树脂的表面电阻率，并低于现有市售ps改性材料的表面电阻率，这说明本发明的方法所得的抗静电ps改性材料大幅度降低了ps树脂的表面电阻率，提高了抗静电ps改性材料的抗静电效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过导电炭黑制得永久性抗静电ps改性材料，导电炭黑的添加降低了ps材料的表面电阻率；ps树脂和增韧母粒的相容性好，抗氧剂和热稳定剂的添加提高了抗静电ps改性材料的抗冲击和耐老化的效果，润滑剂和分散剂的添加降低了导电炭黑的使用量同时提高了抗静电ps改性材料的加工性能和力学性能；抗静电ps改性材料具有永久性抗静电效果，不受温湿度的影响，导电炭黑添加量少，成本低，力学性能不受影响，吸塑过程中不会出现破裂的情况。本发明的制备方法更加简单，下料均匀，生产环境干净整洁，生产效率高，易于实现产业化。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。