CN103205064A - 一种改性聚丙烯母粒及使用该母粒的聚丙烯复合材料 - Google Patents

一种改性聚丙烯母粒及使用该母粒的聚丙烯复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改性聚丙烯母粒及使用该母粒的聚丙烯复合材料，改性聚丙烯母粒由以下重量份数的原料组成：氯化聚丙烯100份、有机胺5～30份、协同剂10～20份、抗氧剂0.5～2份、稳定剂0.4～1.2份；使用该母粒的聚丙烯复合材料由以下重量份数的原料组成：改性聚丙烯母粒10～20份、氯化聚烯烃10～20份、聚丙烯60～80份。本发明的改性聚丙烯母粒含有有机胺改性氯化聚丙烯作为高分子抗静电剂，具有持久抗静电效果；使用该母粒的聚丙烯复合材料，在保证聚丙烯材料抗冲击强度的同时，提高了持久抗静电性和阻燃性。

Description

一种改性聚丙烯母粒及使用该母粒的聚丙烯复合材料
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种改性聚丙烯母粒及使用该母粒的聚丙烯复合材料。
背景技术
聚丙烯是一种通用塑料，具有较高的刚度、优良的力学性能、良好的耐热性与耐化学性、易于回收等环境友好性。但聚丙烯属于纯碳氢高分子，是一种高绝缘性材料，表面电阻为1016～1017Ω，因此，在摩擦、剥离或感应过程下表面所产生静电荷无法转移，当表面静电荷积累到一定程度后，会带来严重的危险，比如吸尘、放电、击穿，甚至燃烧或爆炸。
为了消除聚丙烯材料的上述缺陷，通常采用添加导电材料或表面活性剂类抗静电剂的办法使聚丙烯材料获得一定的抗静电性能。导电炭黑对聚丙烯的抗静电性具有明显的改善效果，但是会影响材料的机械性能，而且不能得到浅色的制品。加入碳纳米管的效果比石墨有更好的效果，但价格昂贵。表面活性剂类抗静电剂是一类具有两亲结构的小分子，这类抗静电剂成本较低，效果明显，然而在干燥的条件下，该方法会失效，而且由于小分子的迁移作用会使材料中的表面活性剂流失，抗静电寿命较短。
发明内容
本发明的目的是提供一种改性聚丙烯母粒，具有持久抗静电效果。
本发明的第二个目的是提供一种使用该母粒的聚丙烯复合材料，在保证聚丙烯材料抗冲击强度的同时，提高了持久抗静电性和阻燃性。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种改性聚丙烯母粒，由以下重量份数的原料组成：氯化聚丙烯100份、有机胺5～30份、协同剂10～20份、抗氧剂0.5～2份、稳定剂0.4～1.2份。
所述氯化聚丙烯中氯原子的质量分数为30%～50%。
所述有机胺是由烃基取代基和氨基构成，所述氨基为伯氨基、仲氨基和/或叔氨基，所述烃基的总碳数为2～12，且选自饱和脂肪取代基、连接有羟基的饱和脂肪取代基、芳香取代基或连接有羟基的芳香取代基。
所述有机胺为正丁胺、二正丁胺、叔丁胺、三丁胺、苯胺、羟基苯胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二亚乙基三胺中的任意一种。
所述协同剂为Sb2O3、Mg(OH)2、Al(OH)3、Ca(OH)2中的任意一种或任意比组合。
所述抗氧剂为2,6-二叔丁基对甲酚、硫代二丙酸二月桂酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、双（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）硫醚、四〔β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯中的任意一种或任意比组合。
所述稳定剂为二月桂酸二丁基锡、马来酸辛基锡、二盐基硬脂酸铅、二盐基邻苯二甲酸铅、二盐基亚磷酸铅中的任意一种或任意比组合。
上述的改性聚丙烯母粒，是由以下方法制成：将氯化聚丙烯、有机胺、协同剂、抗氧剂、稳定剂一起干混后在140～165℃下进行熔融挤出造粒，即得。
一种使用上述母粒的聚丙烯复合材料，由以下重量份数的原料组成：改性聚丙烯母粒10～20份、氯化聚烯烃10～20份、聚丙烯60～80份。
所述氯化聚烯烃为含氯原子的质量分数为30%～50%的氯化聚丙烯、氯化聚乙烯中的任意一种或组合。
上述的聚丙烯复合材料，是由以下方法制成：将改性聚丙烯母粒、氯化聚烯烃、聚丙烯共混后在165～185℃下熔融挤出造粒，即得。
本发明的改性聚丙烯母粒，采用氯化聚丙烯与有机胺进行反应，氯化聚丙烯大分子中的氯原子被有机胺取代，生成侧链带有阳离子的改性聚丙烯，辅以协同剂、抗氧剂和稳定剂制成，使母粒具有抗静电作用，其具有的大分子的特性使母粒可以加入到聚烯烃材料中作为永久型抗静电剂，克服了小分子表面活性剂型抗静电剂因迁移和受环境湿度影响而使抗静电效果不持久的缺点。
本发明的聚丙烯复合材料，采用上述改性聚丙烯母粒，与具有阻燃作用的大分子氯化聚烯烃和聚丙烯共混制成，在保证聚丙烯材料抗冲击强度的同时，提高了持久抗静电性和阻燃性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明：
实施例1
本实施例的改性聚丙烯母粒，由以下重量份数的原料组成：氯化聚丙烯100份，正丁胺5份，Sb2O3 10份，2,6-二叔丁基对甲酚0.5份、二月桂酸二丁基锡0.4份；氯化聚丙烯中氯原子的质量分数为30%。
该改性聚丙烯母粒的制备方法，是将氯化聚丙烯、正丁胺、Sb2O3、2,6-二叔丁基对甲酚、二月桂酸二丁基锡一起干混后在150℃下进行熔融挤出造粒，即得改性聚丙烯母粒。
本实施例的使用上述母粒的聚丙烯复合材料，由以下重量份数的原料组成：改性聚丙烯母粒10份、含氯原子质量分数为50%的氯化聚丙烯10份、聚丙烯80份。
该聚丙烯复合材料的制备方法，是将改性聚丙烯母粒、氯化聚丙烯、聚丙烯共混后在185℃下熔融挤出造粒，即得所述聚丙烯复合材料。
实施例2
本实施例的改性聚丙烯母粒，由以下重量份数的原料组成：氯化聚丙烯100份，二正丁胺10份，Mg(OH)215份，硫代二丙酸二月桂酯1.0份、马来酸辛基锡0.6份；氯化聚丙烯中氯原子的质量分数为40%。
该改性聚丙烯母粒的制备方法，是将氯化聚丙烯、二正丁胺、Mg(OH)2、硫代二丙酸二月桂酯、马来酸辛基锡一起干混后在140℃下进行熔融挤出造粒，即得改性聚丙烯母粒。
本实施例的使用上述母粒的聚丙烯复合材料，由以下重量份数的原料组成：改性聚丙烯母粒15份、含氯原子质量分数为30%的氯化聚丙烯15份、聚丙烯70份。
该聚丙烯复合材料的制备方法，是将改性聚丙烯母粒、氯化聚丙烯、聚丙烯共混后在180℃下熔融挤出造粒，即得所述聚丙烯复合材料。
实施例3
本实施例的改性聚丙烯母粒，由以下重量份数的原料组成：氯化聚丙烯100份，乙醇胺20份，Al(OH)320份，亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯0.7份、二盐基硬脂酸铅0.5份、二月桂酸二丁基锡0.5份；氯化聚丙烯中氯原子的质量分数为50%。
该改性聚丙烯母粒的制备方法，是将氯化聚丙烯、乙醇胺、Al(OH)3、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、二盐基硬脂酸铅、二月桂酸二丁基锡一起干混后在160℃下进行熔融挤出造粒，即得改性聚丙烯母粒。
本实施例的使用上述母粒的聚丙烯复合材料，由以下重量份数的原料组成：改性聚丙烯母粒15份、含氯原子质量分数为40%的氯化聚丙烯15份、聚丙烯75份。
该聚丙烯复合材料的制备方法，是将改性聚丙烯母粒、氯化聚丙烯、聚丙烯共混后在175℃下熔融挤出造粒，即得所述聚丙烯复合材料。
实施例4
本实施例的改性聚丙烯母粒，由以下重量份数的原料组成：氯化聚丙烯100份，二乙醇胺20份，Ca(OH)215份，2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚1.5份、二盐基邻苯二甲酸铅1.2份；氯化聚丙烯中氯原子的质量分数为45%。
该改性聚丙烯母粒的制备方法，是将氯化聚丙烯、二乙醇胺、Ca(OH)2、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、二盐基邻苯二甲酸铅一起干混后在165℃下进行熔融挤出造粒，即得改性聚丙烯母粒。
本实施例的使用上述母粒的聚丙烯复合材料，由以下重量份数的原料组成：改性聚丙烯母粒20份、含氯原子质量分数为50%的氯化聚乙烯20份、聚丙烯60份。
该聚丙烯复合材料的制备方法，是将改性聚丙烯母粒、氯化聚乙烯、聚丙烯共混后在170℃下熔融挤出造粒，即得所述聚丙烯复合材料。
实施例5
本实施例的改性聚丙烯母粒，由以下重量份数的原料组成：氯化聚丙烯100份，苯胺20份，Sb2O310份、Mg(OH)25份、双（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）硫醚2份、二盐基亚磷酸铅1.2份；氯化聚丙烯中氯原子的质量分数为45%。
该改性聚丙烯母粒的制备方法，是将氯化聚丙烯、苯胺、Sb2O3、Mg(OH)2、双（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）硫醚、二盐基亚磷酸铅一起干混后在145℃下进行熔融挤出造粒，即得改性聚丙烯母粒。
本实施例的使用上述母粒的聚丙烯复合材料，由以下重量份数的原料组成：改性聚丙烯母粒15份、含氯原子质量分数为30%的氯化聚乙烯20份、聚丙烯65份。
该聚丙烯复合材料的制备方法，是将改性聚丙烯母粒、氯化聚乙烯、聚丙烯共混后在168℃下熔融挤出造粒，即得所述聚丙烯复合材料。
实施例6
本实施例的改性聚丙烯母粒，由以下重量份数的原料组成：氯化聚丙烯100份，二亚乙基三胺15份，Mg(OH)210份、四〔β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯0.7份、2,6-二叔丁基对甲酚0.8份、马来酸辛基锡1.2份；氯化聚丙烯中氯原子的质量分数为42%。
该改性聚丙烯母粒的制备方法，是将氯化聚丙烯、二亚乙基三胺、Mg(OH)2、四〔β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯、2,6-二叔丁基对甲酚、马来酸辛基锡一起干混后在155℃下进行熔融挤出造粒，即得改性聚丙烯母粒。
本实施例的使用上述母粒的聚丙烯复合材料，由以下重量份数的原料组成：改性聚丙烯母粒15份、含氯原子质量分数为40%的氯化聚乙烯20份、聚丙烯65份。
该聚丙烯复合材料的制备方法，是将改性聚丙烯母粒、氯化聚乙烯、聚丙烯共混后在165℃下熔融挤出造粒，即得所述聚丙烯复合材料。
实施例7
本实施例的改性聚丙烯母粒，由以下重量份数的原料组成：氯化聚丙烯100份，三丁胺30份，Mg(OH)215份、2,6-二叔丁基对甲酚1.5份、马来酸辛基锡1.2份；氯化聚丙烯中氯原子的质量分数为50%。
该改性聚丙烯母粒的制备方法，是将氯化聚丙烯、三丁胺、Mg(OH)2、2,6-二叔丁基对甲酚、马来酸辛基锡一起干混后在148℃下进行熔融挤出造粒，即得改性聚丙烯母粒。
本实施例的使用上述母粒的聚丙烯复合材料，由以下重量份数的原料组成：改性聚丙烯母粒20份、含氯原子质量分数为45%的氯化聚丙烯10份、聚丙烯70份。
该聚丙烯复合材料的制备方法，是将改性聚丙烯母粒、氯化聚丙烯、聚丙烯共混后在183℃下熔融挤出造粒，即得所述聚丙烯复合材料。
实施例8
本实施例的改性聚丙烯母粒，由以下重量份数的原料组成：氯化聚丙烯100份，叔丁胺20份，Mg(OH)215份、2,6-二叔丁基对甲酚1.5份、马来酸辛基锡1份；氯化聚丙烯中氯原子的质量分数为37%。
该改性聚丙烯母粒的制备方法，是将氯化聚丙烯、叔丁胺、Mg(OH)2、2,6-二叔丁基对甲酚、马来酸辛基锡一起干混后在148℃下进行熔融挤出造粒，即得改性聚丙烯母粒。
本实施例使用上述母粒的聚丙烯复合材料，由以下重量的原料组成：改性聚丙烯母粒15份、含氯原子质量分数为45%的氯化聚丙烯10份、含氯原子质量分数为35%的氯化聚乙烯5份、聚丙烯70份。
该聚丙烯复合材料的制备方法，是将改性聚丙烯母粒、氯化聚丙烯、氯化聚乙烯、聚丙烯共混后在183℃下熔融挤出造粒，即得所述聚丙烯复合材料。
实验例
本实验例将实施例1～8所得聚丙烯复合材料进行性能测试，结果如表1所示：
表1实施例1～8所得聚丙烯复合材料的性能测试结果
实施例 表面电阻/Ω 氧指数/% 冲击强度/J/m2
1 4×106 20.2 8.8
2 7×105 22.7 9.2
3 9×104 25.5 11.6
4 3×104 27.1 15.4
5 8×103 27.6 13.7
6 5×103 28.5 14.3
7 1×104 28.5 15.2
8 4×104 26.8 13.9
纯聚丙烯 ～1016 17 5.1
由表1可得，实施例1～8所得聚丙烯复合材料，氧指数最高达到28.5%，表面电阻为103～106Ω，冲击强度大于8.8J/m2。

Claims (10)

1.一种改性聚丙烯母粒，其特征在于：由以下重量份数的原料组成：氯化聚丙烯100份、有机胺5～30份、协同剂10～20份、抗氧剂0.5～2份、稳定剂0.4～1.2份。
2.根据权利要求1所述的改性聚丙烯母粒，其特征在于：所述氯化聚丙烯中氯原子的质量分数为30%～50%。
3.根据权利要求1所述的改性聚丙烯母粒，其特征在于：所述有机胺是由烃基取代基和氨基构成，所述氨基为伯氨基、仲氨基和/或叔氨基，所述烃基的总碳数为2～12，且选自饱和脂肪取代基、连接有羟基的饱和脂肪取代基、芳香取代基或连接有羟基的芳香取代基。
4.根据权利要求3所述的改性聚丙烯母粒，其特征在于：所述有机胺为正丁胺、二正丁胺、叔丁胺、三丁胺、苯胺、羟基苯胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二亚乙基三胺中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的改性聚丙烯母粒，其特征在于：所述协同剂为Sb2O3、Mg(OH)2、Al(OH)3、Ca(OH)2中的任意一种或任意比组合。
6.根据权利要求1所述的改性聚丙烯母粒，其特征在于：所述抗氧剂为2,6-二叔丁基对甲酚、硫代二丙酸二月桂酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、双（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）硫醚、四〔β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯中的任意一种或任意比组合。
7.根据权利要求1所述的改性聚丙烯母粒，其特征在于：所述稳定剂为二月桂酸二丁基锡、马来酸辛基锡、二盐基硬脂酸铅、二盐基邻苯二甲酸铅、二盐基亚磷酸铅中的任意一种或任意比组合。
8.一种使用权利要求1所述母粒的聚丙烯复合材料，其特征在于：由以下重量份数的原料组成：改性聚丙烯母粒10～20份、氯化聚烯烃10～20份、聚丙烯60～80份。
9.根据权利要求8所述的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述氯化聚烯烃为含氯原子的质量分数为30%～50%的氯化聚丙烯、氯化聚乙烯中的任意一种或组合。
10.根据权利要求8所述的聚丙烯复合材料，其特征在于：是由以下方法制成：将改性聚丙烯母粒、氯化聚烯烃、聚丙烯共混后在165～185℃下熔融挤出造粒，即得。
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