CN102070824A

CN102070824A - 一种抗静电聚丙烯组合物及其制备方法

Info

Publication number: CN102070824A
Application number: CN 201010548546
Authority: CN
Inventors: 庄晓曦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-11-18
Filing date: 2010-11-18
Publication date: 2011-05-25

Abstract

本发明公开了一种抗静电聚丙烯组合物及其制备方法，由以下重量份的组分组成：聚丙烯50-95份，抗静电剂5-30份，填料5-40份。其制备方法包括在常规的挤出机上生产，如单螺杆挤出机，双螺杆挤出机等。本发明的优点是整个复合材料中只需加入较少量的聚合物型永久性抗静电剂即可使最终材料获得十分优异的表面抗静电性能。

Description

一种抗静电聚丙烯组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及热塑性塑料技术领域，具体地说，公开了一种抗静电聚丙烯组合物及其制备方法。

背景技术

在日常生活和生产中，许多材料在使用过程中容易产生静电积累，造成吸尘、电击，甚至产生火花后导致爆炸等恶性事故。如在纺织工业中合成纤维的生产和加工；电子工业中各种静电敏感性元件的生产、运输、贮放，由于静电荷的积累往往会造成重大损失；化工、炼油业、采矿业以及军事工业中，由各种非金属材料的应用而引起的静电积累所造成的危害也屡见不鲜，所以静电的防治已经引起人们的重视。目前最常用且行之有效的方法是使用抗静电剂以降低材料的

表面电阻率。

抗静电剂按照发挥抗静电性能的时效性可分为小分子短暂型抗静电剂和聚合物长效型抗静电剂。前者随着时间逐渐扩散到聚合物表面形成一薄层，这层抗静电剂薄层通过吸收外界环境中的水分子从而形成一导电通路来阻止静电荷的聚集。该类抗静电剂可让聚合物的表面电阻率下降至10¹⁰～10¹²ohms/sq，使聚合物具有较慢的静电耗散速率来阻止电荷累计。它的缺点是显而易见的，第一，只能在一些短期应用领域内提供经济的静电保护，聚合物的表面电阻率可下降至10¹⁰～10¹²ohms/sq；第二，它的抗静电效果的发挥严重依赖于环境湿度，一般相对湿度RH>50%条件下才能发挥作用；第三，由于该类抗静电剂的迁移性，使得它不能使用在一些对应用环境要求十分洁净的场合（如电子托盘和电子包装）。相对而言，聚合物永久型抗静电剂具有不可比拟的优势，根据聚合物中抗静电剂的含量和分布可将表面电阻率下降至10⁸～10¹²ohms/sq，这使得它可以应用在需要更低的电阻率来避免火花和防止电子产品发生静电释放的领域。与迁移性抗静电剂不同的是，尽管在很低的湿度下表面电阻率可能会稍有升高，但大部分该类抗静电剂几乎不依赖相对湿度而发挥作用。这使得它在一些较苛刻的干燥环境中能同样发挥功效。另外，由于它不具有迁移性，不会造成任何污染，这使得它在一些高端抗静电应用领域中大放异彩。

然而，在聚合物永久型抗静电剂方面，无论是一直以来都比较受欢迎的聚醚型抗静电剂，还是近两年才面世的金属盐离聚物型抗静电剂，如需达到比较好的抗静电效果，它们在树脂基体中的添加量都比较高（一般为10wt%～20wt%），对于一些抗静电要求较高或者采用吹塑成型等非注塑成型方式的应用领域，添加量甚至要超过25wt%。较高的添加量带来了不少问题，首先，材料成本大幅上升，市场竞争力下降；其次，聚合物永久型抗静电剂大多属于弹性体范畴，树脂基体中加入大量该类抗静电剂后，材料的强度和刚性明显下降。因此如何在较少的抗静电剂添加量下，使得复合材料能达到同样优良的表面抗静电效果，已经成为当今抗静电塑料领域的研究热点，具有十分重要的理论和现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种低抗静电剂含量且综合性能优良的抗静电聚丙烯组合物。

本发明的另一个目的是提供上述抗静电聚丙烯组合物的制备方法。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种抗静电聚丙烯组合物，由以下重量份的组分组成：

聚丙烯 50-95份

抗静电剂 5-30份

填料 5-40份。

在上述抗静电聚丙烯组合物中，所述抗静电剂为含聚醚的嵌段共聚物抗静电剂、金属盐离聚物抗静电剂、季铵盐型抗静电剂、磺酸型抗静电剂、内铵盐型抗静电剂或其混合物。

在上述抗静电聚丙烯组合物中，所述的填料为玻璃纤维、高岭土、滑石粉、云母、硅灰石或其混合物。

上述抗静电聚丙烯组合物的制备方法，包括如下步骤：采用挤出机生产，聚丙烯从挤出机最后端的主喂料口加入，抗静电剂和填料在挤出机的主喂料口或者挤出段的其他任意位置加入；如果有其它添加剂的话，选择与聚丙烯混合后一起加入或单独从料筒位置加入。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明采用的抗静电剂属于亲水性聚合物。当其和高分子基体共混后，一方面由于其分子链的运动能力较强，分子间便于质子移动，通过离子导电来传导和释放产生的静电荷；另一方面，抗静电能力是通过其特殊的分散形态体现的。研究表明，抗静电剂主要是在制品表层呈微细的层状或筋状分布，构成导电性表层，而在中心部分几乎呈球状分布，形成所谓的“芯壳结构”，并以此为通路泄露静电荷。

当将抗静电剂添加到单一树脂基体中后，正如上述机理所述，其在制品表层呈微细的层状或筋状分布，尤其需注意的是，这些层状或筋状结构的内部是实心的，其内部充满了抗静电剂，而这些内部的抗静电剂并没有形成额外的导电通路，它们和外层的抗静电剂表层是作为一个单一的导电通路整体而发挥作用的。

因此，本发明的抗静电聚丙烯组合物的抗静电剂含量低且综合性能优良。

具体实施方式

表1-1为实施例1～3和比较例1～3的具体配方表

抗静电剂-1为钾盐离聚物类型抗静电剂。填料MICA为白云母、径厚比为50:1。

制备方法：将聚丙烯和填料进行干式混合，然后通过长径比为40/1的同向双螺杆挤出机的主进料器加入。抗静电剂在挤出段的第五段由侧喂料口加入。挤出温度设定在160℃～200℃。将挤出粒子在80℃的除湿干燥机中干燥4小时，然后在常规注塑成型机中按照表中的测试标准成型测试所需试样并按照标准进行测试。

表1-2为测试结果。同时对比实施例1和比较例1，实施例2和比较例2，实施例3和比较例3均可发现，配方中加有白云母的体系的表面电阻率明显低于未加白云母的体系的，并且前者的机械强度和刚性与后者相比也有明显的提高。

表1-1

	实施例1	比较例1	实施例2	比较例2	实施例3	比较例3
							HDPE	89	95	78	90	56	80
抗静电剂-1	5	5	10	10	20	20
							MICA	5	0	10	0	20	0

表1-2

检测项目	检测标准	检测条件	单位	实施例1	比较例1	实施例2	比较例2	实施例3	比较例3
										拉伸强度	ASTM D638	50mm/min	MPa	23	21	24	20	28	17
弯曲强度	ASTM D790	2mm/min	MPa	21	19	22	18	27	16
										弯曲模量	ASTM D790	2mm/min	MPa	850	773	900	687	996	590
悬臂梁缺口冲击强度	ASTM D256	3.2mm, 23℃	J/M	208	200	168	176	200	232
										热变形温度	ASTM D1525	0.45MPa	℃	92	91	75	70	78	65
表面电阻率	ASTM D257	-	W	4.7× 10¹²	6.8× 10¹⁴	6.3× 10⁹	5.2× 10¹²	2.2× 10⁸	3.8× 10⁹
										熔体指数	ASTM D1238	190℃, 2.16Kg	g/10min	0.78	0.59	1.01	0.81	1.50	1.10
比重	ASTM D792	23℃	g/cm³	0.942	0.938	0.955	0.945	0.971	0.956

表2-1为实施例4～6和比较例4～6的具体配方表

抗静电剂-2为聚醚的嵌段共聚物类型抗静电剂。填料GF为长度为6mm的短切E玻璃纤维。

将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物进行干式混合，然后通过长径比为40/1的同向双螺杆挤出机的主进料器加入。玻璃纤维在挤出段的第四段由侧喂料口喂入，抗静电剂在挤出段的第六段由侧喂料口加入。挤出温度设定在180℃～220℃。将挤出粒子在80℃的除湿干燥机中干燥4小时，然后在常规注塑成型机中按照表中的测试标准成型测试所需试样并按照标准进行测试。

表2-2为测试结果。同时对比实施例4和比较例4，实施例5和比较例5，实施例6和比较例6均可发现，配方中加有玻璃纤维的体系的表面电阻率明显低于未加填料的体系的，并且前者的机械强度和刚性与后者相比也有明显的提高。

表2-1

实施例编号	实施例4	比较例4	实施例5	比较例5	实施例6	比较例6
							ABS	89	95	78	90	56	80
抗静电剂-2	5	5	10	10	20	20
							GF	5	-	10	-	20	-

表2-2

检测项目	检测标准	检测条件	单位	实施例4	比较例4	实施例5	比较例5	实施例6	比较例6
										拉伸强度	ASTM D638	50mm/min	MPa	48	44	51	42	52	35
弯曲强度	ASTM D790	2mm/min	MPa	75	72	76	68	70	58
										弯曲模量	ASTM D790	2mm/min	MPa	2510	2420	2480	2200	2420	1840
悬臂梁缺口冲击强度	ASTM D256	3.2mm, 23℃	J/M	152	140	165	160	186	200
										表面电阻率	ASTM D257	-	W	2.6× 10¹³	4.3× 10¹⁵	6.5× 10⁹	8.1× 10¹²	3.5× 10⁸	7.2× 10⁸
熔体指数	ASTM D1238	200℃, 5Kg	g/10min	2.8	2.5	3.4	3.5	5.6	6.0
										比重	ASTM D792	23℃	g/cm³	1.047	1.045	1.057	1.049	1.075	1.060

Claims

1.一种抗静电聚丙烯组合物，其特征在于，由以下重量份的组分组成：

聚丙烯 50-95份

抗静电剂 5-30份

填料 5-40份。

2.如权利要求1所述的抗静电聚丙烯组合物，其特征在于所述抗静电剂为含聚醚的嵌段共聚物抗静电剂、金属盐离聚物抗静电剂、季铵盐型抗静电剂、磺酸型抗静电剂、内铵盐型抗静电剂或其混合物。

3.如权利要求1所述的抗静电聚丙烯组合物，其特征在于所述的填料为玻璃纤维、高岭土、滑石粉、云母、硅灰石或其混合物。

4.权利要求1所述抗静电聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：采用挤出机生产，聚丙烯从挤出机最后端的主喂料口加入，抗静电剂和填料在挤出机的主喂料口或者挤出段的其他任意位置加入；如果有其它添加剂的话，选择与聚丙烯混合后一起加入或单独从料筒位置加入。