一种高性能抗静电抗菌玻纤增强as组合物及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及改性塑料领域，具体涉及一种高性能抗静电抗菌玻纤增强AS组合物及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 丙烯腈-苯乙烯(AS)树脂是由苯乙烯(St)、丙烯腈(AN)两种单体为原料共聚合制 得的一种热塑性塑料。AS树脂具有优良的性能，有极好的尺寸稳定性、电性能、耐磨性、抗化 学药品性、染色性，成型加工和机械加工较好，是一种重要的工程塑料。
[0003] 玻纤增强塑料具有比强度高、耐腐蚀、隔热、成型收缩率小等优点。此外，利用玻纤 增强可以使塑料的拉伸性能大幅度提高。AS树脂中加入玻璃纤维可增强AS树脂的强度和抗 热变形能力，还可减小AS树脂的热膨胀系数。
[0004] 玻璃纤维增强AS因其具有良好的加工性能、尺寸稳定性和拉伸强度在家用电器领 域具有良好的应用价值，如空调中的轴流、贯流和离心风扇叶等。玻纤增强AS制件的性能直 接影响到空调器的质量，与大家的日常生活息息相关。
[0005] 家用电器领域对玻纤增强AS复合材料的性能要求一般为:拉伸强度>100MPa，弯曲 模量>6500MPa，热变形温度>100°C，玻纤重量含量19-22 %，缺口冲击强度>6.0kJ/m2。
[0006] 玻璃纤维增强AS的力学性能很大程度上取决于AS和玻璃纤维的黏结强度，由于树 脂和玻纤的界面粘接较差，不能充分发挥玻纤的增强作用，形成的复合材料强度，韧性，耐 热性等性能较差。
[0007] Klumperman等(W091/15543)曾以苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)、ABS、AS和玻纤为 原料，共混制的ABS复合物。该复合物提高了维卡软化温度，但弯曲模量太低，只有5000MPa; 并且由于加入了大量的ABS和SMA，制造成本上升。中国专利CN201110138482以AS，玻纤，偶 联剂为原料，通过调节螺杆组合，制备出了密度较为均匀的增强AS复合材料，但其制备的复 合材料拉伸强度在100-1lOMPa，冲击强度在5.5-6.5kJ/m2，性能也较低。目前树脂和玻纤增 强体系中比较常用的相容剂体系为苯乙烯与马来酸酐的共聚物。
[0008] 并且，由于AS材料为电的不良导体，在加工和使用过程中容易积累静电荷，当静电 电荷积累到一定程度，静电会造成材料吸附灰尘，以及造成材料破坏，还可能产生静电火花 放电，引起化工产品库等爆炸起火，造成重大人身事故。
[0009] 另外，对于材料还应该有抗菌方面的要求。随着人们生活水平的提交，产品人性 化、健康化将是竞争的焦点之一。
[0010] 目前，中国对塑料制品的抗菌已经有一个工业标准。抗菌标准为:抗细菌率符合I 2 99%的抗菌塑料可以作为强抗菌塑料，抗细菌率符合I2 90%的抗菌塑料可以作为有抗 菌作用塑料。目前对抗菌材料的报道集中在聚丙烯材料，如专利CN1017255771A采用添加 载银离子抗菌剂来达到抗菌作用。
[0011]因此，开发出一种力学性能优异，并且具有抗静电，抗菌功能的玻纤增强AS复合材 料显得尤为重要，具有巨大的市场空间。
【发明内容】
[0012] 有鉴于此，本发明旨在提出一种高性能抗静电抗菌玻纤增强AS组合物，以克服现 有技术的不足，有效改变玻璃纤维和树脂之间的界面状态，提高其界面的粘结力，从而提高 复合材料的性能，制备的玻纤增强AS复合材料具有优异的抗菌效果，可以作为抗菌材料用 于汽车，冰箱，电视机行业。
[0013] 为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
[0014] -种高性能抗静电抗菌玻纤增强AS组合物，其特征在于:按重量百分比计，包含以 下组分： AS树脂 53-89. 4% 玻璃纤维 15-2:5% 相容剂 8-20%
[0015] 偶联剂 0.1-1% 抗静电剂 10-15% 抗菌剂 0.5-2% 助剂 0, 1-3%;
[0016] 其中，所述相容剂为甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，甲基丙烯酸 甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯三元聚合物中的一种或 其混合物;玻纤增强材料因为是由玻璃纤维和合成树脂所构成的复合体，两种材质差异较 大，彼此混合后存在相容的问题，利用甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 (MABS)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)或乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸甲 酯三元聚合物(ASA)具有高极性的特点，配方中添加此类相容剂可以改变玻璃纤维和树脂 之间的界面状态，提尚其界面的粘结力，从而提尚复合材料的性能。
[0017] 所述抗菌剂由光触媒抗菌剂与银系无机抗菌剂复配而成，优选的，所述抗菌剂中 光触媒抗菌剂与银系无机抗菌剂的质量比为1:1;采用光触媒抗菌剂与银系无机抗菌剂复 配而成的抗菌剂，可以克服单一抗菌剂的局限性;其抗菌机理为:吸收紫外光、可见光等外 界能量，通过激发电子跃迀，激活抗菌剂周围的氧气和水分子，成为活性氧和氢氧自由基。 它们能氧化或使细菌细胞中的蛋白质、不饱和脂肪酸、糖苷等发生反应，破坏其正常结构， 从而使细菌死亡或丧失增殖能力。
[0018] 所述助剂为热稳定剂、光稳定剂、加工助剂、颜料中的至少一种。
[0019] 进一步的，所述AS树脂为丙烯腈、苯乙烯的共聚物。
[0020] 进一步的，所述玻璃纤维为长玻璃纤维和短切玻璃纤维的混合。
[0021] 进一步的，所述长玻璃纤维为无碱玻璃纤维，直径为10-16μπι;所述短切玻璃纤维 的长度为〇.2-10臟，直径为8-2(^111。
[0022] 进一步的，所述的偶联剂为硅烷偶联剂，使用硅烷偶联剂，利用其具有既能与玻璃 纤维表面的某些基团反应，又能与树脂反应的特点，在玻璃纤维与树脂基体之间形成一个 界面层，界面层能传递应力，从而增强了玻璃纤维与树脂之间粘合强度，形成稳定的结构， 使分散相和连续相均匀，即实现两者的相容化。
[0023]特别的，所述的硅烷偶联剂为氣基型硅烷偶联剂。
[0024]特别的，所述的氨基型硅烷偶联剂含有的氨基数目为2个或2个以上。
[0025]这是因为硅烷偶联剂(YSiX3 )，其水解速度取于硅能团X，而与有机聚合物的反应 活性则取于碳官能团Y。在硅烷偶联剂的两类性能互异的基团中，X基的不同只能影响水解 速度，对复合材料的性能基本上无影响；而Y基团则直接决定硅烷偶联剂的应用效果。只有 当Y基团能和对应的基体树脂起反应时，才能提高粘接强度。一般要求Y基团能与树脂相溶 并能起偶联反应，所以，对于不同基材或处理对象，选择适用的硅烷偶联剂至关重要。
[0026]对于玻纤增强AS体系，选择氨基型硅烷偶联剂比较合适，这是因为氨基为极性，可 以也AS树脂相容，并且氣基可以和丙稀臆起偶联反应。另外，双氣基型或多氣基型的硅烷偶 联剂，其催化活性更高，更加有利于提高复合材料的力学性能。进一步的，所述抗静电剂为 永久型抗静电剂，其成分中包含金属盐和聚氧乙烯。
[0027]进一步的，由于本发明为汽车内饰用AS复合材料，可根据不同汽车内饰的结构、技 术要求等对上述助剂进行单独使用，或者复合使用。所述热稳定剂选自酚类、亚磷酸酯类、 硫代酯类中的一种或几种，热稳定剂可以提高材料在加工和使用过程中的耐热老化性能； 所述光稳定剂为受阻胺类或紫外线吸收剂，光稳定剂可以提高材料在使用过程中的耐光老 化性能;所述加工助剂为低分子酯类硬脂酸、金属皂、硬脂酸复合酯或酰胺类中的一种或几 种。
[0028]本发明的另一目的在于提出一种高性能抗静电抗菌玻纤增强AS组合物的制备方 法，包括以下步骤：
[0029](1)按重量百分比称取AS树脂、相容剂、抗静电剂、抗菌剂、偶联剂和助剂在高混机 里混合l_3min;混合均匀，得到预混料；
[0030] (2)将预混料置于双螺杆挤出机的主喂料口中，从侧喂料口加入玻璃纤维，进行熔 融挤出，造粒干燥，即得。
[0031] 所述熔融挤出的条件为:一区温度180-210°c，二区温度190-220°c，三区温度190-230°C，四区温度190-240°C，五区温度190-240°C，六区温度190-240°C，七区温度190-240 °C，八区温度190-240°C，九区温度190-240°C，主机转速250-600转/分钟；双螺杆挤出机的 长径比为40:1。
[0032]相对于现有技术，本发明具有以下优势：
[0033] 1)本发明使用MABS、MBS或ASA作为相容剂，利用其具有高极性的特点，可以有效改 变玻璃纤维和树脂之间的界面状态，提高其界面的粘结力，从而提高复合材料的性能。
[0034]另外，通过添加硅烷偶联剂，利用其具有既能与玻璃纤维表面的某些基团反应，又 能与树脂反应的特点，在玻璃纤维与树脂基体之间形成一个界面层，界面层能传递应力，从 而增强了玻璃纤维与树脂之间粘合强度，形成稳定的结构，使分散相和连续相均匀，即实现 两者的相容化。
[0035] 2)本发明使用的硅烷偶联剂为氨基型硅烷偶联剂，尤其是使用含有2个氨基或多 个氨基的氨基型硅烷偶联剂，其活性更高，更加有效的增强了玻璃纤维和树脂之间的粘合 强度，从而使得复合材料的力学性能大幅提高。
[0036] 3)本发明通过添加抗静电剂，可以使AS组合物的表面电阻率从1016Ω降低到108Ω，抗静电效果良好。
[0037] 4)本发明添加抗菌剂后，制备的玻纤增强AS复合材料具有优异的抗菌效果，可以 作为抗菌材料用于汽车，冰箱，电视机行业。
【具体实施方式】
[0038]