一种石墨烯接枝abs树脂抗静电改性pet带的制法及应用
阅读说明：本技术 一种石墨烯接枝abs树脂抗静电改性pet带的制法及应用 (Preparation method and application of graphene grafted ABS resin antistatic modified PET belt ) 是由 王桂平 李红梅 曾欢 于 2021-09-17 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种石墨烯接枝ABS树脂抗静电改性PET带的制备方法,属于PET带技术领域,该制备方法包括以下步骤：(1)将ABS树脂溶解至乙酸丁酯溶剂中,将马来酸酐、苯乙烯磺酸钠与过氧化二异丙苯加入至ABS树脂溶液中,再加入过氧化二异丙苯,得到ABS接枝马来酸酐-苯乙烯磺酸钠共聚物；(2)将氨基化石墨烯与ABS接枝马来酸酐-苯乙烯磺酸钠共聚物加入至混炼机中得到苯乙烯磺酸钠接枝ABS改性石墨烯；(3)将PET、苯乙烯磺酸钠接枝ABS改性石墨烯、ABS树脂与抗氧剂1010加入至高速混合机中,得到石墨烯接枝ABS树脂抗静电改性PET带。本发明技术方案中,通过ABS树脂、增容改性的ABS树脂与同样具有良好机械性能的石墨烯的协同作用下,得到了机械性能性能较好的PET带。(The invention provides a preparation method of a graphene grafted ABS resin antistatic modified PET belt, belonging to the technical field of PET belts, and the preparation method comprises the following steps: (1) dissolving ABS resin into a butyl acetate solvent, adding maleic anhydride, sodium styrene sulfonate and dicumyl peroxide into the ABS resin solution, and adding dicumyl peroxide to obtain an ABS grafted maleic anhydride-sodium styrene sulfonate copolymer; (2) adding aminated graphene and an ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) grafted maleic anhydride-sodium styrene sulfonate copolymer into a mixing roll to obtain sodium styrene sulfonate grafted ABS modified graphene; (3) adding PET, sodium styrene sulfonate grafted ABS modified graphene, ABS resin and an antioxidant 1010 into a high-speed mixer to obtain the graphene grafted ABS resin antistatic modified PET belt. In the technical scheme of the invention, the PET belt with better mechanical property is obtained under the synergistic effect of the ABS resin, the compatibilization modified ABS resin and the graphene with good mechanical property.)
技术领域
本发明涉及PET带技术领域，具体为一种石墨烯接枝ABS树脂抗静电改性PET带的制法及应用。
背景技术
聚对苯二甲酸二醇酯PET是以对苯二甲酸二甲酯与乙二醇酯通过酯交换反应或对苯二甲酸与乙二醇酯合成对苯二甲酸羟乙酯再缩聚得到的有机高分子聚合物，俗称涤纶树脂，是一种用途广泛性能优良的工程塑料，具有非常好的机械强度、耐疲劳性、抗蠕变性以及耐摩擦性等，应用领域广泛，常见的电气插座、机械工业齿轮、叶片、排水管街头、打包带、拉链等等都可以由PET制成。
但是未改性的PET具有电阻率高，易产生静电的缺陷，限制了其应用范围，因此通常需要对其进行抗静电改性。石墨烯由于优异的性能，因此常被作为改性材料，现有技术中，通过在PET中添加少量的石墨烯以赋予PET优异的抗静电性能，但是石墨烯作为一种无机纳米材料，与有机基体相容性较差，因此在PET中分散性较差，直接添加的效果不佳，因此需要对石墨烯进行分散性改性。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种石墨烯接枝ABS树脂抗静电改性PET带的制法及应用，解决了PET材料不具备抗静电性能以及石墨烯分散性较差的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种石墨烯接枝ABS树脂抗静电改性PET带的制备方法，包括以下步骤：
(1)将ABS树脂加入至乙酸丁酯溶剂中，油浴搅拌溶解，再将马来酸酐、苯乙烯磺酸钠与过氧化二异丙苯逐滴加入至ABS树脂溶液中，保温进行反应，反应过程中再次加入过氧化二异丙苯，待反应结束，经过自然冷却、乙醇沉淀、抽滤、洗涤、抽提、真空干燥，得到ABS接枝马来酸酐-苯乙烯磺酸钠共聚物；
(2)将氨基化石墨烯与ABS接枝马来酸酐-苯乙烯磺酸钠共聚物加入至混炼机中，升温至熔融，混炼进行反应，反应结束后出料，得到苯乙烯磺酸钠接枝ABS改性石墨烯；
(3)将PET、苯乙烯磺酸钠接枝ABS改性石墨烯、ABS树脂与抗氧剂1010加入至高速混合机中，混合均匀后转移至双螺杆挤出机中，熔融挤出，拉伸成型，得到石墨烯接枝ABS树脂抗静电改性PET带。
优选的，所述步骤(1)中油浴的温度为180-200℃。
优选的，所述步骤(1)中ABS树脂与乙酸乙酯的质量比为1：10-20。
优选的，所述步骤(1)中ABS树脂、马来酸酐、苯乙烯磺酸钠、过氧化二异丙苯与再次加入过氧化二异丙苯的质量比为100:3-10:25-60:1-2.5:1-2.5。
优选的，所述步骤(1)中反应的温度为110-130℃，反应的时间为6-10h。
优选的，所述步骤(2)中氨基化石墨烯与ABS接枝马来酸酐-苯乙烯磺酸钠共聚物的质量比为1:20-50。
优选的，所述步骤(2)中酸酐开环接枝反应的温度为220-250℃，反应的时间为15-30min。
优选的，所述步骤(3)中苯乙烯磺酸钠接枝ABS改性石墨烯的质量分数为0.5-3％，ABS树脂的质量分数为20-30％，抗氧剂1010的质量分数为0.2-0.6％。
优选的，所述步骤(3)中双螺杆挤出机的螺杆转速140-160r/min，温度为240-260℃。
优选的，所述的制备方法制备的石墨烯接枝ABS树脂抗静电改性PET带在制备标准纤维中的应用。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下实验原理和有益技术效果：
本发明技术方案中，先将ABS树脂与马来酸酐、苯乙烯磺酸钠在引发剂过氧化二异丙苯的催化下进行接枝聚合，得到了ABS接枝马来酸酐-苯乙烯，再将氨基化石墨烯与接枝的马来酸酐进行开环接枝，并将得到的苯乙烯磺酸钠接枝ABS改性石墨烯、ABS树脂与聚对苯二甲酸乙二醇酯进行熔融共混，拉伸成型，得到了石墨烯接枝ABS树脂抗静电改性PET带，由于石墨烯具有良好的导电性，作为改性剂添加至PET基体中能够有效的改善PET的抗静电性能，而苯乙烯磺酸钠具有能够抗静电的磺酸盐官能团，通过ABS、马来酸酐与苯乙烯磺酸钠接枝共聚，使ABS也具有抗静电性能，在与石墨烯的协同作用下，只需要加入少量的石墨烯就能够达到抗静电的目的，同时也能够避免过多的石墨烯加入引起不可避免的团聚现象的发生，从而缓解了团聚带来的力学性能降低的问题，同时也由于接枝了增容改性的ABS树脂，使石墨烯在PET基体中也具有更好的分散性，良好的分散性更有助于导电网络的构成，得到抗静电性能良好的PET带，使其能够应用于各类精密电子产品的打包包装。
本发明技术方案中，通过熔融接枝马来酸酐的方式对ABS树脂进行了增容改性，使增容改性的ABS树脂与PET树脂有着更好的相容性，相较于PET树脂，ABS树脂有着更高的胶含量，通过熔融共混的方式混合后，在ABS树脂、增容改性的ABS树脂与同样具有良好机械性能的石墨烯的协同作用下，使共混改性后的PET树脂的冲击强度、断裂伸长率都得到了显著的提高，由于共混后携有更高的胶含量，因此能够引起更多的剪切带与银纹，从而起到吸收冲击能量的作用，在满足抗静电性能的前提下，得到了机械性能性能较好的PET带，拓宽了其应用范围。
具体实施方式
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：所述一种石墨烯接枝ABS树脂抗静电改性PET带制备方法如下：
(1)将ABS树脂加入至乙酸丁酯溶剂中，油浴搅拌溶解，再将马来酸酐、苯乙烯磺酸钠与过氧化二异丙苯逐滴加入至ABS树脂溶液中，保温进行反应，反应过程中再次加入过氧化二异丙苯，其中ABS树脂、马来酸酐、苯乙烯磺酸钠、引发剂过氧化二异丙苯与再次加入过氧化二异丙苯的质量比为100:3-10:25-60:1-2.5:1-2.5，待反应结束，自然冷却、乙醇沉淀、抽滤、丙酮洗涤、抽提、真空干燥，得到ABS接枝马来酸酐-苯乙烯磺酸钠共聚物；
(2)将质量比为1:20-50的氨基化石墨烯与ABS接枝马来酸酐-苯乙烯磺酸钠共聚物加入至混炼机中，升温至熔融，于220-250℃，混炼10-30min，出料，得到苯乙烯磺酸钠接枝ABS改性石墨烯；
(3)将聚对苯二甲酸乙二醇酯、0.5-3％苯乙烯磺酸钠接枝ABS改性石墨烯、20-30％ABS树脂与0.2-0.6％抗氧剂1010加入至高速混合机中，混合均匀后转移至双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的参数为螺杆转速140-160r/min，螺桶温度为240-260℃，模头温度为230-250℃，熔融挤出，拉伸成型，得到石墨烯接枝ABS树脂抗静电改性PET带。
实施例1
(1)将ABS树脂加入至乙酸丁酯溶剂中，ABS树脂与乙酸乙酯的质量比为1：12，油浴搅拌溶解，油浴温度为190℃，再将马来酸酐、苯乙烯磺酸钠与过氧化二异丙苯逐滴加入至ABS树脂溶液中，保温进行反应，反应过程中再次加入过氧化二异丙苯，其中ABS树脂、马来酸酐、苯乙烯磺酸钠、引发剂过氧化二异丙苯与再次加入过氧化二异丙苯的质量比为100:3:25:1:1，待反应结束，经过自然冷却、乙醇沉淀、抽滤、丙酮洗涤、抽提、真空干燥，得到ABS接枝马来酸酐-苯乙烯磺酸钠共聚物；
(2)将质量比为1:20的氨基化石墨烯与ABS接枝马来酸酐-苯乙烯磺酸钠共聚物加入至混炼机中，升温至熔融，于220℃，混炼10min，反应结束后出料，得到苯乙烯磺酸钠接枝ABS改性石墨烯；
(3)将PET、0.5％苯乙烯磺酸钠接枝ABS改性石墨烯、20％ABS树脂与0.2％抗氧剂1010加入至高速混合机中，混合均匀后转移至双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的参数为螺杆转速140r/min，温度为240℃，熔融挤出，拉伸成型，得到石墨烯接枝ABS树脂抗静电改性PET带。
实施例2
(1))将ABS树脂加入至乙酸丁酯溶剂中，ABS树脂与乙酸乙酯的质量比为1：12，油浴搅拌溶解，油浴温度为190℃，再将马来酸酐、苯乙烯磺酸钠与引发剂过氧化二异丙苯组分1逐滴加入至ABS树脂溶液中，于120℃，保温进行反应，反应的时间为7h，反应过程中再次加入过氧化二异丙苯，其中丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS树脂、马来酸酐、苯乙烯磺酸钠、过氧化二异丙苯与再次加入过氧化二异丙苯的质量比为100:5:37:1.5:1.5，待反应结束，经过自然冷却、乙醇沉淀、抽滤、丙酮洗涤、抽提、真空干燥，得到ABS接枝马来酸酐-苯乙烯磺酸钠共聚物；
(2)将质量比为1:30的氨基化石墨烯与ABS接枝马来酸酐-苯乙烯磺酸钠共聚物加入至混炼机中，升温至熔融，于230℃，混炼20min，反应结束后出料，得到苯乙烯磺酸钠接枝ABS改性石墨烯；
(3)将PET、1.3％苯乙烯磺酸钠接枝ABS改性石墨烯、25％ABS树脂与0.33％抗氧剂1010加入至高速混合机中，混合均匀后转移至双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的参数为螺杆转速150r/min，温度为250℃，熔融挤出，拉伸成型，得到石墨烯接枝ABS树脂抗静电改性PET带。
实施例3
(1)将ABS树脂加入至乙酸丁酯溶剂中，ABS树脂与乙酸乙酯的质量比为1：12，油浴搅拌溶解，油浴温度为190℃，再将马来酸酐、苯乙烯磺酸钠与过氧化二异丙苯逐滴加入至ABS树脂溶液中，于120℃，保温进行反应，反应的时间为8h，反应过程中再次加入过氧化二异丙苯，其中丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS树脂、马来酸酐、苯乙烯磺酸钠、过氧化二异丙苯与再次加入过氧化二异丙苯的质量比为100:8:50:2:2，待反应结束，经过自然冷却、乙醇沉淀、抽滤、丙酮洗涤、抽提、真空干燥，得到ABS接枝马来酸酐-苯乙烯磺酸钠共聚物；
(2)将质量比为1:40的氨基化石墨烯与ABS接枝马来酸酐-苯乙烯磺酸钠共聚物加入至混炼机中，升温至熔融，于240℃，混炼20min，反应结束后出料，得到苯乙烯磺酸钠接枝ABS改性石墨烯；
(3)将PET、2.1％苯乙烯磺酸钠接枝ABS改性石墨烯、25％ABS树脂与0.46％抗氧剂1010加入至高速混合机中，混合均匀后转移至双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的参数为螺杆转速150r/min，温度为250℃，熔融挤出，拉伸成型，得到石墨烯接枝ABS树脂抗静电改性PET带。
实施例4
(1)将ABS树脂加入至乙酸丁酯溶剂中，ABS树脂与乙酸乙酯的质量比为1：12，油浴搅拌溶解，油浴温度为190℃，再将马来酸酐、苯乙烯磺酸钠与过氧化二异丙苯逐滴加入至ABS树脂溶液中，于130℃，保温进行反应，反应的总时间为10h，反应过程中再次加入过氧化二异丙苯，其中丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS树脂、马来酸酐、苯乙烯磺酸钠、引发剂过氧化二异丙苯与再次加入过氧化二异丙苯的质量比为100:10:60:2.5:2.5，待反应结束，经过自然冷却、乙醇沉淀、抽滤、丙酮洗涤、抽提、真空干燥，得到ABS接枝马来酸酐-苯乙烯磺酸钠共聚物；
(2)将质量比为1:50的氨基化石墨烯与ABS接枝马来酸酐-苯乙烯磺酸钠共聚物加入至混炼机中，升温至熔融，于250℃，混炼30min，反应结束后出料，得到苯乙烯磺酸钠接枝ABS改性石墨烯；
(3)将PET、3％苯乙烯磺酸钠接枝ABS改性石墨烯、30％ABS树脂与0.6％抗氧剂1010加入至高速混合机中，混合均匀后转移至双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的参数为螺杆转速160r/min，温度为260℃，熔融挤出，拉伸成型，得到石墨烯接枝ABS树脂抗静电改性PET带。
对比例1
(3)将PET、0.1％未改性石墨烯、15％ABS树脂与0.15％抗氧剂1010加入至高速混合机中，混合均匀后转移至双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的参数为螺杆转速140r/min，温度为240℃，熔融挤出，拉伸成型，得到石墨烯接枝ABS树脂抗静电PET带。
将实施例与对比例的抗静电PET带制成拉伸标准样条，使用MZ-A103塑料拉伸试验机测试抗静电PET样条的断裂伸长率。
将实施例与对比例的抗静电PET带直接注塑成A型缺口样条，使用XJU-22悬臂梁冲击强度测量仪测试悬臂梁缺口冲击强度。
将实施例与对比例的抗静电PET带制成标准纤维，使用YG321型纤维比电阻试验仪测试体积比电阻。
通过实施例1-4和对比例1可知，本实施例相比较于对比例通过ABS树脂、增容改性的ABS树脂与同样具有良好机械性能的石墨烯的协同作用下，使共混改性后的PET树脂的冲击强度、断裂伸长率都得到了显著的提高，由于共混后携有更高的胶含量，因此能够引起更多的剪切带与银纹，从而起到吸收冲击能量的作用，在满足抗静电性能的前提下，得到了机械性能性能较好的PET带。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
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。
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