CN102190827A - 一种具有抗静电性能的聚乙烯材料 - Google Patents

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储江顺
毕宏海
彭艳华
毕宏清
程启山
欧阳圣
欧阳贵
郑飞燕
肖伏兰
汪丽
毕宏俊
刘童军
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Abstract

本发明属于聚乙烯技术领域，具体涉及一种具有抗静电效果的高密度聚乙烯材料及其制备方法，其特征为包含以下组分：高密度聚乙烯树脂50-80份；石墨5-20份；表面活性剂1-5份；短纤维10-20份；硅烷偶联剂5-15份；氯化聚乙烯弹性体5-20份；抗氧剂0.1-1份。制备方法：首先对石墨和纤维烘干，并分别研磨碎，直到混合物颜色均为为止。将HDPE树脂和硅烷偶联剂用高速混合机混合均匀，混合时间在5-10min，再按照配方加入石墨和纤维的混合物、表面活性剂、氯化聚乙烯、炭黑及抗氧剂等混合10-15min，用双螺杆挤出机挤出、水域冷却、风机吹干、切粒机造粒、再烘干。本发明聚乙烯材料，抗静电效果好，且具有良好的机械性能。

Description

一种具有抗静电性能的聚乙烯材料
技术领域
本发明属于聚乙烯技术领域，具体涉及一种具有抗静电效果的高密度聚乙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚烯烃材料具有性价比高、力学性能好、热性能稳定、结晶性调变范围大、加工性能优良、安全稳定性好、可循环再利用等特点，广泛应用于工农业、医疗卫生、科学研究、军事和日常生活等各个领域。以聚乙烯(PE)为代表的聚烯烃材料的功能化和改性是近些年的发展趋势。PE材料的体积电阻率高达1016～1017Ω.cm，可用作绝好的电绝缘材料。但是聚乙烯材料制品在生产、运输、使用过程中会产生静电，一旦受到挤压和摩擦作用，容易产生和积累静电，而静电放电可引起火灾或爆炸，因此，发展功能型抗静电性能的聚乙烯材料必须对HDPE进行抗静电处理，消除静电危害。
对HDPE抗静电改性的方法主要有两种：一是表面法，即对HDPE制品表面采用电镀、涂复、粘贴等方法，使其制品表面形成导电层，该方法成本高，污染大，且难以处理形状复杂的制品；二是添加法，所采用的导电添加剂主要有两类，一类是抗静电剂，抗静电剂主要是极性或离子型的低分子表面活性剂，它们只能赋予材料较低的导电性能，并且由于抗静电剂会不断地迁移至表面被消耗掉，使用寿命短。另一类导电性填料主要是指导电炭黑、石墨、金属粉等，这些导电填料分散性较差，从而影响其导电性、抗冲击强度等物理机械性能。
本发明即针对上述问题，使用石墨为导电填料，通过配方与工艺的改进，不但提高了聚乙烯材料的导电性能，并且加强连聚乙烯材料的机械性能。
发明内容
本发明提供一种具有抗静电效果的高密度聚乙烯材料及其制备方法，解决现有高密度聚乙烯材料容易聚集静电，发生危害事故的问题。
本发明中的具有抗静电效果的高密度聚乙烯材料的技术方案如下：包括以下组分(重量％)
Figure BSA00000488914500011
Figure BSA00000488914500021
本发明中，选取高密度聚乙烯为基料。高密度聚乙烯是仅有少量支链的长直链结构，分子能较紧密地聚集在一起而形成较高的密度和结晶度，以及具有较好的拉伸强度。
本发明中选用石墨为导电填料。石墨晶体属六方晶系，常呈层状、鳞片状或粉末状，能导电并具有耐腐蚀性。与炭黑相比，具有易加工、污染小、制品摩擦损耗少等优点。其中鳞片石墨除具有一般石墨的耐高温、导电导热性、化学稳定性、抗热震性等优点外，还具有更为优异的可浮性、润滑性和可塑性。
本发明中加入一定量的表面活性剂，目的是提高石墨的分散性能，使材料生产过程中更容易形成均相体系，从而提高材料的性能。
本发明中通过加入纤维可以改善体系的拉伸强度，同时有助于降低材料的体积电阻率。短纤维属于长径比较大的填料，在成型加工时物料的流动总会产生不同程度的取向分布。在压力下，各个纤维个体顺着把各个部分所受压力差尽可能平均化的方向运动，使得在最大而积上承受压力，导致短纤维在长度方向上发生取向，因此短纤维对材料有明显的增强作用。
本发明中选取硅烷偶联剂，因为树脂与纤维结合强度越高，材料的强度越高，所以偶联可以提高增强效果。配混中先将偶联剂与树脂共混再加入纤维，这样有效地避免了液态偶联剂被少量的纤维吸收，从而大大增强了材料的界而强度。
本发明中选取氯化聚乙烯弹性体。随着弹性体含量增加，复合材料体系的冲击强度有较大的提高。弹性体对体系冲击强度提高较快，主要原因是弹性体与HDPE有较好的相容性，当其含量增加到一定值时，能在HDPE中形成连续的弹性网状结构，从而使HDPF-石墨的冲击性能提高。
本发明中，所述抗氧剂为1010，1076，168或DLTP等一种或多种，其作用是抑制产品老化，加强产品的耐高温性能。
制备方法：
首先对石墨和纤维烘干，并分别研磨碎，直到混合物颜色均为为止。将HDPE树脂和硅烷偶联剂用高速混合机混合均匀，混合时间在5-10min。再按照配方加入石墨和纤维的混合物、表面活性剂、氯化聚乙烯、炭黑及抗氧剂等混合10-15min，用双螺杆挤出机挤出、水域冷却、风机吹干、切粒机造粒、再烘干。
具体实施方式
下面结合实施例和实验例对本发明作进一步详细说明，但它们不是对本发明的限定。
实施例1：
具有抗静电效果的高密度聚乙烯材料的组份比例(重量％)：
Figure BSA00000488914500031
首先对石墨和纤维烘干，并分别研磨碎，直到混合物颜色均为为止。将HDPE树脂和硅烷偶联剂用高速混合机混合均匀，混合时间在5-10min。再按照配方加入石墨和纤维的混合物、表面活性剂、氯化聚乙烯、炭黑及抗氧剂等混合10-15min，用双螺杆挤出机挤出、水域冷却、风机吹干、切粒机造粒、再烘干。
实施例2：
具有抗静电效果的高密度聚乙烯材料的组份比例(重量％)：
Figure BSA00000488914500032
首先对石墨和纤维烘干，并分别研磨碎，直到混合物颜色均为为止。将HDPE树脂和硅烷偶联剂用高速混合机混合均匀，混合时间在5-10min。再按照配方加入石墨和纤维的混合物、表面活性剂、氯化聚乙烯、炭黑及抗氧剂等混合10-15min，用双螺杆挤出机挤出、水域冷却、风机吹干、切粒机造粒、再烘干。
实施例3：
具有抗静电效果的高密度聚乙烯材料的组份比例(重量％)：
Figure BSA00000488914500041
首先对石墨和纤维烘干，并分别研磨碎，直到混合物颜色均为为止。将HDPE树脂和硅烷偶联剂用高速混合机混合均匀，混合时间在5-10min。再按照配方加入石墨和纤维的混合物、表面活性剂、氯化聚乙烯、炭黑及抗氧剂等混合10-15min，用双螺杆挤出机挤出、水域冷却、风机吹干、切粒机造粒、再烘干。
通过以上实施例制得的具有抗静电效果的高密度聚乙烯材料的性能检测如下：
Figure BSA00000488914500042
从上表可以看出，本发明制备的具有抗静电效果的高密度聚乙烯材料拉伸强度高，抗静电效果好，同时具有较好的阻燃性能。

Claims (2)

1.一种具有抗静电效果的高密度聚乙烯材料及其制备方法，其特征在于包含以下组分：高密度聚乙烯树脂50-80份；石墨5-20份；表面活性剂1-5份；短纤维10-20份；硅烷偶联剂5-15份；氯化聚乙烯弹性体5-20份；抗氧剂0.1-1份。
2.一种按权利要求1所述的具有抗静电效果的高密度聚乙烯材料，其特征在于：选用石墨为导电填料，通过添加表面活性剂提高石墨的分散性能；通过加入纤维改善体系的拉伸强度，同时有助于降低材料的体积电阻率；同时选取氯化聚乙烯弹性体能在HDPE中形成连续的弹性网状结构，从而使HDPF-石墨的耐冲击性能提高。
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