阅读说明：本技术 一种带有隔离结构的防静电阻燃pvc/abs复合材料及其制备方法 (Anti-static flame-retardant PVC/ABS (polyvinyl chloride/acrylonitrile butadiene styrene) composite material with isolation structure and preparation method thereof ) 是由 赵方伟 王纲 马洁 李响 任仰省 李乃朋 高虎 于 2019-12-06 设计创作，主要内容包括：一种带有隔离结构的防静电阻燃PVC/ABS复合材料及其制备方法,包括以下制备步骤：将PVC、CPE、抗氧剂、稳定剂、增塑剂在高速混合机中进行预混合。将混合机温度升到70-90℃,待温度稳定后加入润滑剂,继续升温至90-120℃,然后保温5-15min,将混合好的物料A移入冷料机,冷却至40℃以下。将ABS树脂与导电填料在转矩流变仪中密炼2-5min,加入预先混合完毕的物料A,继续密炼2-5min。将密炼完成的物料模压5—10min,即可成型。本发明利用ABS机械性能、加工等性能好,性价比极高,应用广泛等优点,通过控制熔融时间等工艺 制备一种具有隔离结构的PVC/ABS复合材料,解决ABS电导率低且不阻燃,造成使用体验、安全等方面的问题。(An antistatic flame-retardant PVC/ABS composite material with an isolation structure and a preparation method thereof comprise the following preparation steps: premixing PVC, CPE, an antioxidant, a stabilizer and a plasticizer in a high-speed mixer. And (3) raising the temperature of the mixer to 70-90 ℃, adding the lubricant after the temperature is stable, continuing to raise the temperature to 90-120 ℃, then preserving the heat for 5-15min, transferring the mixed material A into a material cooler, and cooling to below 40 ℃. And banburying the ABS resin and the conductive filler in a torque rheometer for 2-5min, adding the premixed material A, and continuing banburying for 2-5 min. And (3) molding the internally mixed material for 5-10 min to obtain the finished product. The PVC/ABS composite material with the isolation structure is prepared by utilizing the advantages of good mechanical properties, processing performance and the like, extremely high cost performance, wide application and the like of ABS through processes of controlling melting time and the like, and the problems of low conductivity, non-flame retardance, use experience, safety and the like of ABS are solved.)

一种带有隔离结构的防静电阻燃PVC/ABS复合材料及其制备 方法

技术领域

本发明涉及具有防静电、阻燃等效果的复合材料制备技术领域，尤其涉及一种带有隔离结构的，拥有良好防静电、阻燃效果的PVC/ABS复合材料的制备技术领域。

背景技术

目前制备导电阻燃材料传统方法为添加填料，但导电填料随机分布利用率低、不仅添加量高，导电性能的改善不明显，而且过多的添加会一定程度上破坏材料的力学强度。

除了添加填料的方法外，还有乳液共混法和溶液共混法，不过乳液共混法虽然可控性、可设计性强，能达到的导电率高，但工业化推广技术要求高、步骤繁琐、成本高、后期需要额外的干燥步骤，在不要求高导电的日常生活制品领域，只要求抗静电级别的防电，乳液共混法的经济成本、技术投入、生产效率与收益不成正比。溶液共混法虽然分散好，但是溶剂性依赖高，对环境破坏大，且除溶剂时又会出现分散好的填料又团聚的问题。

中国专利CN103073833A中公开了一种ABS母料的制备方法，其在ABS树脂中添加带滞燃型聚合物PVC作为阻燃剂，并加入磷酸酯作为第三组分，以改善ABS/PVC共混体系的相容性，同时在共混体系中加入炭黑作为抗静电剂。但炭黑在其中的分布是随机分布，填料效率低。

中国专利CN104292699A中公开了煤矿用抗静电阻燃复合材料及其制备方法，但其制备工艺为锥形双螺杆挤出机中分段设温挤，对制备温度条件要求高，能耗大，成本高。且其力学强度在一定程度上有所下降。

中国专利CN102477206B中公开了一种阻燃抗静电ABS/PVC合金材料及其制备方法，但其在加入了相容剂、阻燃剂、抗静电剂后，燃烧性和表明电阻并未见明显改善。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，针对以上问题，本发明利用ABS机械性能、加工等性能好，性价比极高，应用广泛等优点，通过控制熔融时间等工艺，使导电填料定位在ABS/PVC界面间制备一种具有隔离结构的PVC/ABS复合材料，解决ABS电导率低且不阻燃，造成使用体验、安全等方面的问题。

本发明所述的一种带有隔离结构的防静电阻燃PVC/ABS复合材料及其制备方法，包括以下按质量分数计的组分：

聚氯乙烯（PVC）：30—70；

ABS树脂：20—70；

氯化聚乙烯（CPE）：3—20；

导电填料：2—10；

抗氧剂：0.5—2；

稳定剂：2—4；

润滑剂：0.5—2；

增塑剂：1—60；

加工助剂：2—10；

纳米碳酸钙：0—30。

一种带有隔离结构的防静电阻燃PVC/ABS复合材料及其制备方法，包括以下制备步骤：

S1、将PVC、CPE、抗氧剂、稳定剂、增塑剂在高速混合机中进行预混合，其中，高速混合机速度：1000—1600r/min；预混合时间：5—30min；

S2、将混合机温度升到70-90℃，待温度稳定后加入润滑剂，继续升温至90-120℃，然后保温5-15min，将混合好的物料A移入冷料机，冷却至40℃以下；

S3、将ABS树脂与导电填料在转矩流变仪中密炼2-5min，加入预先混合完毕的物料A，继续密炼2-5min，其中，密炼温度：150-220℃；

S4、将S3密炼完成的物料在150℃—180℃的温度下、5—20MPa的压力下模压5—10min，即可成型。

优选的，所述的导电填料选自炭黑、石墨烯或碳纳米管中的至少一种。

优选的，所述的抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂1067或抗氧剂168中的至少一种。

优选的，所述的稳定剂选自金属皂类稳定剂、稀土类稳定剂、有机类稳定剂或辅助稳定剂中的至少一种。

优选的，所述金属皂类稳定剂包括硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镉等；所述稀土类稳定剂包括XT-1、XT-2、XT-3等；所述有机类稳定剂包括有机锡热稳定剂、有机硅热稳定剂等；所述辅助稳定剂包括环氧大豆油、二季戊四醇、二苯甲酰甲烷等。

优选的，所述润滑剂选自硬脂酸、氧化聚乙烯蜡（OPE蜡）、石蜡或聚乙烯蜡（PE蜡）中的至少一种。

优选的，所述的增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯（DOP）、对苯二甲酸二辛酯（DOTP）、邻苯二甲酸二(2-乙基）己酯（DEHP）或 偏苯三酸三辛酯（TOTM）中的至少一种。

优选的，所述加工助剂选自丙烯酸酯共聚物（ACR）或MBS树脂（MBS）中的至少一种。

通过本发明所公开的制备方法所制得的防静电阻燃PVC/ABS复合材料具有以下特点：

1、与传统填料法相比，本发明过程简单高效，与目前ABS生产线及工艺契合度高，在不添加抗阻燃剂、抗静电剂的情况下，密炼之后可直接利用企业原有工艺成型，无除溶剂等干燥后处理步骤，无需增添设备。经济性能综合性价比高，且材料的电导率提高满足市场需求。

2、为了获得高导电性能，现有技术的导电填料添加量很高，比如PVC硬料，导电要求如果为5次方以上，一般需要加入9份炭黑。但会造成材料力学性能下降。本发明导电填料的同样的导电要求下添加量少至一半，同样的配方下，本发明的导电比对照组高2、3个数量级。电导率改善高效简易。由于聚合物粘度不同，导电填料会在热力学驱动力下，由ABS树脂内自发的向聚氯乙烯（PVC）方向迁移，最终在ABS/PVC界面间形成一层隔离结构，该隔离结构由完全由导电填料构成，因此具有连续的、良好的导电性能，有较好的疏导电荷的能力，防止电荷聚集，起到防静电的效果。

3、力学强度和电导率大大提高，制品表观及光亮性也得到提高。因为ABS树脂改善了聚氯乙烯（PVC）的韧性及表面光亮性，而聚氯乙烯（PVC）同时也提高了ABS的阻燃性能，而氯化聚乙烯（CPE）的加入提高共混体系的相容性，使得整个复合体系更加稳定。

具体实施方式

下面将结合具体的实施方案，对本发明进一步的说明。应当声明的，本以下实施例中所做出的限定并不影响本发明所公开的技术内容，并不限定本发明所要保护的技术范围,

实施例1

将30gPVC、5gCPE、0.5g抗氧剂1010、2.5g硬脂酸镉、1g领苯二甲酸二辛酯、2gACR在高速混合机中进行预混合，其中高速混合机速度：1000r/min；预混合时间：5min。然后将混合机温度升到70℃，待温度稳定后加入0.5g润滑剂，继续升温至90℃，然后保温10min，将混合好的物料A移入冷料机，冷却至35℃。然后将70gABS树脂与3g石墨烯、4g炭黑在转矩流变仪中密炼1min，加入预先混合完毕的物料A，继续密炼4min，其中密炼温度：180℃。然后将上述密炼完成的物料在150℃的温度下、20MPa的压力下模压5min，即可成型。

实施例2

将70gPVC、8gCPE、0.8g抗氧剂1010、2g有机锡热稳定剂、10g偏苯三酸三辛酯、4g加工助剂ACR在高速混合机中进行预混合，其中高速混合机速度：1200r/min；预混合时间：10min。然后将混合机温度升到75℃，待温度稳定后加入0.8g润滑剂，继续升温至100℃，然后保温10min，将混合好的物料A移入冷料机，冷却至40℃。然后将20gABS树脂与7g炭黑在转矩流变仪中密炼3min，加入预先混合完毕的物料A，继续密炼2min，其中密炼温度：170℃。然后将上述密炼完成的物料在160℃的温度下、10MPa的压力下模压10min，即可成型。

实施例3

将50gPVC、10gCPE、1.5g抗氧剂1067、3.5g硬脂酸锌、45g邻苯二甲酸二(2-乙基）己酯、10gACR在高速混合机中进行预混合，其中高速混合机速度：1500r/min；预混合时间：15min。然后将混合机温度升到90℃，待温度稳定后加入1.5g润滑剂，继续升温至100℃，然后保温10min，将混合好的物料A移入冷料机，冷却至35℃。然后将60gABS树脂与10g石墨烯在转矩流变仪中密炼2min，加入预先混合完毕的物料A，继续密炼3min，其中密炼温度：190℃。然后将上述密炼完成的物料在180℃的温度下、5MPa的压力下模压10min，即可成型。

实施例4

将50gPVC、15gCPE、1.2g抗氧剂168、3g二苯甲酰甲烷、60g偏苯三酸三辛酯、8gMBS在高速混合机中进行预混合，其中高速混合机速度：1200r/min；预混合时间：30min。然后将混合机温度升到85℃，待温度稳定后加入1.2g润滑剂，继续升温至110℃，然后保温10min，将混合好的物料A移入冷料机，冷却至40℃。然后将50gABS树脂与10g炭黑在转矩流变仪中密炼3.5min，加入预先混合完毕的物料A，继续密炼1.5min，其中密炼温度：160℃。然后将上述密炼完成的物料在170℃的温度下、8MPa的压力下模压8min，即可成型。

对比例1

将50gPVC、10gCPE、2g抗氧剂1010、4gXT-1、30g对苯二甲酸二辛酯、6gMBS在高速混合机中进行预混合，其中高速混合机速度：1600r/min；预混合时间：25min。然后将混合机温度升到80℃，待温度稳定后加入2g润滑剂，继续升温至120℃，然后保温10min，将混合好的物料A移入冷料机，冷却至30℃。然后将60gABS树脂与2.5g石墨烯在转矩流变仪中密炼4min，加入预先混合完毕的物料A，继续密炼2min，其中密炼温度：190℃。然后将上述密炼完成的物料在170℃的温度下、7MPa的压力下模压8min，即可成型。

针对上述实施例1—4以及对比例1，按照以下标准进行材料的性能检测，其结果见表格1：

（1）拉伸强度执行标准：GB/T 1040.3-2006；

（2）表面电阻执行标准：GB/T 1410-2006；

（3）冲击强度执行标准：ASTMD6110-10；

（4）阻燃性执行标准：UL-94。

表格

由表格1可知，实施例1—4与对比例1相比，有着较好的导电性能（表面电阻值越低，材料的防静电性能越好），而且随着导电填料加入量的提升而不断提高。通过实验证明，石墨烯填料的导电性能要优于炭黑填料，当二者的加入量提升到10份时，材料的表面电阻已大幅降低，特别是石墨烯填料的材料，其表面电阻已低至10Ω，有着极好的防静电性能。同时，在填料量为10份时，材料依然有着较好的力学性能。与对比例相比较，实施例各组的拉伸强度与冲击强度均基本接近。而且，本发明公开的制备方法制备的复合材料，其阻燃性均达到V0（对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在10秒内熄灭，不能有燃烧物掉下），为阻燃性最高等级。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

本发明的有益之处：本发明利用ABS机械性能、加工等性能好，性价比极高，应用广泛等优点，通过控制熔融时间等工艺制备一种具有隔离结构的PVC/ABS复合材料，解决ABS电导率低且不阻燃，造成使用体验、安全等方面的问题。