一种耐刮擦抗静电聚苯醚合金材料的制作方法

1.本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种耐刮擦抗静电聚苯醚合金材料。


背景技术：

2.聚苯醚是一种性能优异的热塑性工程塑料，具有较高的力学性能和耐热性，尺寸稳定性好，吸湿率低，特别适用于对尺寸要求较高的精密注塑件中。聚苯醚合金具有特别优异的电绝缘性，广泛用于点火线圈，显示屏变压器等耐高压部件，为防止静电对电子元器件造成损害，电子电器封装如晶圆盒、模组托盘等对材料要求有抗静电甚至有导电性能，并在转运过程中不能有磨损污染，材料必须同时具有较高的耐刮擦性，必须对ppo合金材料进行抗静电改性。
3.中国专利cn109096730 a公开了一种耐高温导电ppo/ps合金材料及其制备方法，由如下质量百分比的各原料制成：该合金材料由30～60％ppo、5～25％gpps、1～10％相容剂、1～10％sma、3～15％sebs、15～30％导电炭黑、0.2～1％抗氧剂、0.2～3％润滑剂和1～5％表面处理剂构成。该材料具有耐高温、永久稳定的导电和防静电性能等特点，但是该方案使用导电炭黑作为导电剂，需要达到抗静电或导电级别的阈值较高，导电炭黑添加量特别大，不仅加工困难，同时由于表面极性相差较大相容性较差，在刮擦试验会有大量的碳粉掉落，影响精密电器的表面清洁度，不适用于有耐刮擦的要求的精密零件应用中。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种耐刮擦抗静电聚苯醚合金材料及其制备方法。本发明的耐刮擦抗静电聚苯醚合金材料，具有优越的耐刮擦性、优良的耐高温特性、优良的抗静电性能和尺寸稳定性，可应用于精密电子电器用包装材料。
5.为达到上述目的，本发明采用的方案如下：
6.一种耐刮擦抗静电聚苯醚合金材料，按照质量百分比计，由以下组分组成：
7.聚苯醚55～70％；
8.聚苯乙烯20～40％；
9.耐刮擦改性剂1～10％；
10.界面改性剂0.3～1％；
11.导电剂1～5％；
12.聚苯乙烯为hips；
13.耐刮擦改性剂为pe接枝苯乙烯共聚物；
14.界面改性剂为重均分子量为400～600w的ptfe。
15.作为优选的技术方案：
16.如上所述的一种耐刮擦抗静电聚苯醚合金材料，聚苯醚在25℃的氯仿中的特定粘度为0.3～0.5dl/g。
17.如上所述的一种耐刮擦抗静电聚苯醚合金材料，pe接枝苯乙烯共聚物为pe～g～
as或pe～g～ps。
18.如上所述的一种耐刮擦抗静电聚苯醚合金材料，导电剂为碳纳米管。
19.如上所述的一种耐刮擦抗静电聚苯醚合金材料，碳纳米管为碳纳米管平行排列的阵列型结构的多壁碳纳米管。
20.如上所述的一种耐刮擦抗静电聚苯醚合金材料，碳纳米管的平均粒径5～15nm，其比表面积为200～400m2/g。
21.本发明还提供如上所述的一种耐刮擦抗静电聚苯醚合金材料的制备方法，先将聚苯醚、聚苯乙烯、耐刮擦改性剂、界面改性剂和导电剂在高混机中混合均匀后出料，再将混合后的物料从双螺杆机的主喂料口进入进行挤出造粒，制得耐刮擦抗静电聚苯醚合金复合材料。
22.作为优选的技术方案：
23.如上所述的一种耐刮擦抗静电聚苯醚合金材料，双螺杆机的转速为300～600转/分，挤出温度为240～300℃。
24.本发明的耐刮擦抗静电聚苯醚合金材料具有优异的抗静电性能和耐刮擦特性：
25.(1)ppo无法单独使用，必须与其它树脂做成合金，最常见的就是和pa、pp等做成合金，其存在的问题是：一方面pp和pa和ppo相容性差，必须添加相应的相容剂，另一方面pp和pa都属于结晶性材料，在进行高低温实验时，会出现重结晶导致收缩变形的问题，同样存在应力集中开裂等极端情况。本发明的耐刮擦抗静电聚苯醚合金材料，选用ppo/hips为合金基体，hips中的连续的聚苯乙烯相结构与ppo本身相容性较好，不需要添加额外的相容剂，即可达到较好的相容性。
26.(2)选用pe接枝苯乙烯共聚物作为耐刮擦改性剂，其苯乙烯段在基体树脂内部，pe段由于熔点低，其作为软段暴露在制件表面，形成一层光滑致密的耐刮擦“缓冲”结构，在与硬物接触时，不易因为相容性不好造成摩擦脱落。另一方面，在hips存在不连续的丁二烯橡胶相，与苯环结构相容性不佳，在二者界面排斥力作用下，进一步压缩碳纳米管的与树脂的界面间隙，更易形成导电网链，由此可降低碳纳米管的添加量。
27.(3)一般的导电炭黑/碳纤有较高的导电阈值，往往需要在较高的添加量才能实现导电通路，而一般的高分子型抗静电剂通常是聚醚嵌端的聚酰胺结构，耐温性较差，与ppo的相容性较差，往往需要非常大的添加量才可实现抗静电效果，对材料的机械性能和耐高温性劣化严重，选用多壁碳纳米管作为导电剂，由于其具有较大的比表面积，更易形成导电网链，同时阵列型碳纳米管相比缠绕性碳纳米管具备更低的硬度，在低剪切作用下即可形成较好的分散，添加量小性价比高，更易工业商品化。
28.(4)选用高分子量的聚四氟乙烯作为界面改性剂，除了其本身具有优异的耐润滑性以外，更为主要的在高温剪切下其呈纤维状排布，加强了ppo/hips结构中苯环的取向性，导电的碳纳米管沿着径向排布，进而形成更为稳定连续的导电网链，可以大大降低导电剂的添加量，达到稳定的抗静电和导电效果。
29.有益效果
30.本发明的耐刮擦抗静电聚苯醚合金材料，具有优越抗静电性和耐刮擦性以及优良的尺寸稳定性和耐热性能，可应用于精密电子元器件托盘等零件。
具体实施方式
31.下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。
32.本发明中的聚苯醚，在25℃的氯仿中的特性粘度为0.3～0.5dl/g，来源于蓝星化工新材料股份有限公司的lxr035(粘度为0.35)、lxr040(粘度为0.4)和lxr045(粘度为0.45)。
33.本发明中的聚苯乙烯为hips(高抗冲聚苯乙烯)，来源于韩国锦湖石油化学公司hips 425tv。
34.本发明中的耐刮擦改性剂为pe～g～as(聚乙烯接枝苯乙烯丙烯腈共聚物，来源于日由株式会社a1401)或pe～g～ps(聚乙烯接枝苯乙烯，来源于日由株式会社a1100)。
35.本发明中的界面改进剂为重均分子量为400～600w的ptfe(聚四氟乙烯)，来源于美国3m公司的tf-1645。
36.本发明中的导电剂为碳纳米管平行排列的阵列型结构多壁碳纳米管，碳纳米管的平均粒径5～15nm，其比表面积为200～400m2/g。来源于lg公司的lucan cp1002m。
37.本发明中材料的拉伸强度、弯曲强度、热变形温度和表面电阻的测试方法是：将材料在鼓风烘箱中于90℃干燥4小时后，用塑料注塑成型机注塑成标准样条；将注塑好的标准样条在50％的相对湿度、23℃放置至少24小时后进行测试；
38.(1)拉伸强度：按iso 527方法，拉伸速度5mm/min；
39.(2)弯曲强度：按iso 178方法，试验速度2mm/min；
40.(3)热变形温度：按iso 75方法，载荷1.8mpa；
41.(4)表面电阻：按iec 60093方法；
42.本发明中材料的耐刮擦性的测试方法是：将材料注塑制得150mm*150mm*3.2mm方形制件，用直径为10mm*2mm玻璃原片，安装成以45
°
角下压至制件表面上，施加2n的压力，行程为60mm，速度为60mm/s在其表面摩擦，进行10组试验，模拟电子托盘运输过程振动磨损，观察记录镜片上因玻璃刮擦导致的异物数量，并用洗耳球吹洗3次观察可吹除异物数量。
43.实施例1～6
44.一种耐刮擦抗静电聚苯醚合金材料的制备方法，采用如下步骤进行：
45.(1)原料准备：按照表1中各成分及其所占的质量百分比进行备料；
46.(2)将步骤(1)中备好的物料在高混机中混合6～10min后出料；
47.(3)将步骤(2)混合后的物料从双螺杆主喂料口进入，并设置双螺杆机的转速为300～600转/分，挤出温度为240～300℃进行挤出造粒，制得耐刮擦抗静电聚苯醚合金复合材料。
48.其中，实施例1～6中的各成分及其所占的质量百分比如下表1所示：
49.表1
[0050][0051]
将实施例1～6中制得的聚苯醚合金材料进行拉伸强度、弯曲强度、热变形温度、表面电阻和耐刮擦性性能测试，测试结果见表2。
[0052]
表2
[0053][0054][0055]
对比例1
[0056]
一种聚苯醚合金材料的制备方法，其步骤与实施例1基本相同，不同之处仅在于：将实施例1中的耐刮擦改性剂替换为pe-g-mah(来源于佳易容聚合物(上海)有限公司的cmg5904)。制得的聚苯醚合金材料进行拉伸强度、弯曲强度、热变形温度、表面电阻和耐刮擦性性能测试，测试结果见表3。
[0057]
对比例2
[0058]
一种聚苯醚合金材料的制备方法，其步骤与实施例1基本相同，不同之处仅在于：将实施例1中的导电剂替换为来源于缠绕性排列的多壁碳纳米管(来源于北京德科岛金科技有限公司的cnt103，碳纳米管的管径8～15nm，比表面积200m2/g)。制得的聚苯醚合金材料进行拉伸强度、弯曲强度、热变形温度、表面电阻和耐刮擦性性能测试，测试结果见表3。
[0059]
对比例3
[0060]
一种聚苯醚合金材料的制备方法，其步骤与实施例1基本相同，不同之处仅在于：将实施例1中的界面改性剂替换为来源于一般耐磨添加剂用低分子量聚四氟乙烯(来源于大金氟化工的l-5(分子量1w))。制得的聚苯醚合金材料进行拉伸强度、弯曲强度、热变形温度、表面电阻和耐刮擦性性能测试，测试结果见表3。
[0061]
表3
[0062]