CN103554661A - 一种高性能抗静电pp聚合物及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能抗静电PP聚合物，其原料配方由抗氧剂、增韧剂、PP、抗静电剂1、抗静电剂2组成。本发明的一种高性能抗静电PP聚合物表现出高抗冲、耐磨的性能，尤其表现出良好的抗静电性能，产品表面电阻值低至1×1010Ω，尤其适用于精密仪器仪表外壳和面板、军工特种箱体、航空航天器内饰、汽车内饰、船舶内饰、电器外壳及构件和面板、防静电包装制造中的应用。

Description

一种高性能抗静电PP聚合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及PP聚合物材料领域，具体涉及一种高性能抗静电PP聚合物及其制备方法和应用。
背景技术
聚丙烯（PP）是是一种高密度、无侧链、高结晶的线性聚合物，相对于普通的塑料材料，抗冲击性能较高，同时具有耐热、耐腐蚀等优点。由于其通常还具有较强的绝缘性能，故被广泛用于生产制造仪表、电气设备。
现有技术的抗静电措施虽然在一定程度上减少了PP表面静电的聚集量，但效果仍不理想，且容易失效，未达到精密仪表、电表外壳、汽车内饰、航空航天器内饰、军工特种箱体等产品的抗静电标准。现有的抗静电PP还具有易老化、缺口抗冲击性能差、耐低温能力低等缺点，所制得的产品易损坏、性能差。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种高性能、不易老化、抗静电的PP聚合物。
本发明的另一目的是提供一种可大规模推广、提高上述PP聚合物性能的制备方法。
本发明的另一目的是提供一种上述PP聚合物的应用。
本发明的第一个目的通过以下方式实现：
一种高性能抗静电PP聚合物，其原料配方由如下重量份的各组分组成：
抗氧剂              0.1-0.5份；
增韧剂                  1-5份；
PP                         88.5-98.7份；
抗静电剂1                 1-2份；
抗静电剂2                  1-2份；
所述增韧剂为美国陶氏所产的POE8150，所述抗氧剂为洪江市昌和化工有限公司所产的复合抗氧剂K25；所述抗静电剂1为抗静电剂AM；所述抗静电剂2为瑞士科莱恩所产的H-S1。
上述原料中，PP可选用市售产品实现。
上述抗氧剂为为洪江市昌和化工有限公司所产的复合抗氧剂K25，可有效提高本发明PP聚合物的耐热氧化效果、抑制PP聚合物的热降解和氧化降解，延长所制得的PP聚合物的使用寿命，使之不易破裂、毁损。
上述增韧剂POE8150主要成分是一种乙烯辛烯共聚物，在本发明中可提高PP聚合物的抗冲击能力，尤其是低温下的抗冲击能力。POE8150具有良好的流动性，故能够充分与本发明原料配方中的各种原料和助剂充分混融。但根据现有的资料显示，抗静电剂的使用会抑制POE8150的增韧效果和抗低温作用，使所制得的PP聚合物硬脆、易断裂。
上述抗静电剂1为抗静电剂AM，是PP的优良抗静电剂，其作用机理是在PP聚合物表面形成一抗静电薄膜。该抗静电剂的使用将严重降低PP聚合物的韧度及耐寒性能、抗老化性能。所述H-S1具有较强的吸湿性，有助于在塑料表面形成导电膜，但过量使用会导致塑料的耐寒性能降低，用量不足则抗静电效果低；且该导电膜易被氧化，由于其位于PP聚合物的表层，普通的抗氧剂无法增强它的抗氧化能力。而发明人经研究后发现，上述抗静电剂AM及H-S1以一定比例添加至PP聚合物中，与上述POE8150协同作用，可使PP聚合物获得优于现有任一种产品的抗静电性能，且能够很好地保持PP聚合物的韧度和缺口抗冲击性能，使之能够耐受冲击、不易损毁。此外，发明人发现上述K25除能够增强本发明高性能抗静电PP聚合物整体的抗氧化性能外，尤其能够大幅提高PP聚合物表面抗静电剂AM和H-S1的抗氧化能力，使之能够长效、稳定地发挥抗静电作用。
一种高性能抗静电PP聚合物的制备方法，其具体包括如下步骤：按照所述的比例将抗氧剂、增韧剂、PP、抗静电剂1、抗静电剂2装入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在190-230℃的温度下熔融混炼，所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却，引入切粒机进行切粒操作，所得粒料即为所述高性能抗静电PP聚合物。
所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为30-50分钟。所述搅拌机的转速为650-1000转/分。
提高搅拌机的转速可使各原料组分混合更充分从而获得质地均匀的产品。但对于某些原料来说，过慢的搅拌速度难以使其充分混合，过高的搅拌转速容易导致其自身结构的裂解。上述搅拌机的转速是发明人根据本发明各种原料组分的物性而优选的，在此范围内，既能保证原料的各组分能够混合均匀，又能有效防止原料发生裂解而失效。所述反复搅拌是指交替改变搅拌机的搅拌方向，如此便能够在不增加转速的情况下进一步促进各原料组分的混合。本发明的熔炼温度是根据各类原料的性质选定的，在该温度范围内，各类原料均可熔化彻底而得以充分混融，不因温度过低而熔融混炼不彻底，且不易因温度过高而裂解、变质。原料只有得到充分混融结合，才能协同作用获得本发明所追求的优质性能。
所述双螺旋挤出机的转速为250-600转/分。
所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时，所用水槽温度为60-75℃。
由于产品的性质不同，其冷却水温也各不一致。一般来说，升高水槽内的水温能够缩减粒料间的空隙使其不易碎裂，但过高的水温将导致粒料粘结，影响产品品质及外观。因此在本发明中，设计人根据双螺旋挤出机的转速、熔体的性质设计出上述的水槽水温范围，在该温度范围内生产出的本发明产品粒料间隙适中、不易粘结，具有良好的加工性能。
所述切粒机的转速为600-900转/分。
本发明设计人在研究实践中发现，切粒机转速过高会使粒料体积过小在后续的拉条工序中容易断裂，而切粒机转速过慢时则会是粒料肥大，影响最终粒料美观的同时还会加大粒料应用中的加工难度。而每一种成分的粒料均有其适宜的粒料大小，对于本发明而言，600-900转/分的切粒机的转速能够最大程度地提升本发明产品的外观及加工性能。
对产品的各项测试表明，本发明的一种高性能抗静电PP聚合物具有高抗冲、抗氧化的性能，尤其表现出稳定、持续的抗静电效果，产品表面电阻值低至1×1010Ω，尤其适用于精密仪器仪表外壳和面板、军工特种箱体、航空航天器内饰、汽车内饰、船舶内饰、电器外壳及构件和面板、防静电包装制造中的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1.本发明特别选用了抗静电剂AM、SH-1，二者结合有协效作用，能更好提升本发明PP聚合物的抗静电效果，经测试PP聚合物的表面电阻最高可达到1×105Ω ；同时其与POE8150共同作用，可使本发明的PP聚合物具有良好的韧度、缺口抗冲击强度，有利于提高本发明PP聚合物的抗冲击性能，提高本发明高性能抗静电PP聚合物的品质。
2.本发明向PP聚合物中添加了增韧剂POE8150、抗氧剂K25，二者协效能够有效防止PP聚合物的氧化分解，产品长期使用仍能具有较高的抗冲击效果；此外，抗氧剂K25还特别具有增强抗静电剂AM、SH-1在PP聚合物表面形成的抗静电膜层的抗氧化性能，使之不易被氧化分解从而长效、稳定地保持PP聚合物的抗静电效果。
3.本发明的高性能抗静电PP聚合物的制备方法，是依据各原料组分的特点对搅拌机转速、熔炼温度、水槽水温、切粒机转速等工艺参数优化而得，保证所制得的高性能抗静电PP聚合物产品能够实现本发明所追寻的技术效果。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详细描述：
实施例1
本实施例提供一种高性能抗静电PP聚合物，其原料配方由如下重量份的各组分组成：
抗氧剂                  0.38份；
增韧剂                  3.2份；
PP                     92.8份；
抗静电剂1                 1份；
抗静电剂2                 1.9份；
所述增韧剂为美国陶氏所产的POE8150，所述抗氧剂为洪江市昌和化工有限公司所产的复合抗氧剂K25；所述抗静电剂1为抗静电剂AM；所述抗静电剂2为瑞士科莱恩所产的H-S1。
上述PP采用市售产品。
上述一种高性能抗静电PP聚合物的制备方法，其具体包括如下步骤：按照所述的比例将抗氧剂、增韧剂、PP、抗静电剂1、抗静电剂2装入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在220℃的温度下熔融混炼，所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却，引入切粒机进行切粒操作，所得粒料即为所述高性能抗静电PP聚合物。
所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为43分钟。所述搅拌机的转速为880转/分。
所述双螺旋挤出机的转速为450转/分。
所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时，所用水槽温度为70℃。
所述切粒机的转速为710转/分。
将本实施例的产品采用ASTM国际标准对其进行性能测试其结果如表1所示：
表1 实施例1的性能测试结果
性质 方法 单位 数据
比重 ASTMD792 — 0.95
模收缩 ASTMD955 % 1.3-1.6
延伸率 ASTMD638 % 75
拉伸强度(23℃) ASTMD638 Mpa 24
弯曲强度(23℃) ASTMD790 Mpa 32
弯曲模数(23℃) ASTMD790 Mpa 1350
缺口冲击强度(1/8")(23℃) ASTMD256 J/M 180
热变形温度 ASTMD648 ℃ 145
耐燃性 UL94 (1/8") HB
耐老化性能 氙灯老化箱处理300小时 灰标级 4
抗UV强度 紫外线处理72小时 级 4
干燥温度 — ℃ 90
干燥时间 — HR 4
熔融温度 — ℃ 190-230
建议模温 — ℃ 50
由上表及表6可见，本实施例所提供的高性能抗静电PP聚合物具有较高的抗冲击性能，且具有较强的抗静电能力。同时，本实施例的高性能抗静电PP聚合物还表现出优秀的抗老化、抗冲击性能，尤其适用于精密仪器仪表外壳和面板、军工特种箱体、航空航天器内饰、汽车内饰、船舶内饰、电器外壳及构件和面板、防静电包装制造中的应用。
实施例2
本实施例提供一种高性能抗静电PP聚合物，其原料配方由如下重量份的各组分组成：
抗氧剂              0.5份；
增韧剂              1份；
PP                  98.7份；
抗静电剂1          2份；
抗静电剂2          1份；
所述增韧剂为是指美国陶氏所产的POE8150，所述抗氧剂为洪江市昌和化工有限公司所产的复合抗氧剂K25；所述抗静电剂1为抗静电剂AM；所述抗静电剂2为瑞士科莱恩所产的H-S1。
上述PP采用市售产品。
上述一种高性能抗静电PP聚合物的制备方法，其具体包括如下步骤：按照所述的比例将抗氧剂、增韧剂、PP、抗静电剂1、抗静电剂2装入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在190℃的温度下熔融混炼，所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却，引入切粒机进行切粒操作，所得粒料即为所述高性能抗静电PP聚合物。
所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为50分钟。所述搅拌机的转速为650转/分。
所述双螺旋挤出机的转速为600转/分。
所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时，所用水槽温度为60℃。
所述切粒机的转速为900转/分。
将本实施例的产品采用ASTM国际标准对其进行性能测试其结果如表2所示：
表2 实施例2的性能测试结果
性质 方法 单位 数据
比重 ASTMD792 — 0.95
模收缩 ASTMD955 % 1.3-1.6
延伸率 ASTMD638 % 69
拉伸强度(23℃) ASTMD638 Mpa 25
弯曲强度(23℃) ASTMD790 Mpa 31
弯曲模数(23℃) ASTMD790 Mpa 1300
缺口冲击强度(1/8")(23℃) ASTMD256 J/M 177
热变形温度 ASTMD648 ℃ 145
耐燃性 UL94 (1/8") HB
耐老化性能 氙灯老化箱处理300小时 灰标级 4
抗UV强度 紫外线处理72小时 级 4
干燥温度 — ℃ 90
干燥时间 — HR 4
熔融温度 — ℃ 190-230
建议模温 — ℃ 50
由上表及表6可见，本实施例所提供的高性能抗静电PP聚合物具有较高的抗冲击性能，且具有较强的抗静电能力。同时，本实施例的高性能抗静电PP聚合物还表现出优秀的抗老化、抗冲击性能，尤其适用于精密仪器仪表外壳和面板、军工特种箱体、航空航天器内饰、汽车内饰、船舶内饰、电器外壳及构件和面板、防静电包装制造中的应用。
实施例3
本实施例提供一种高性能抗静电PP聚合物，其原料配方由如下重量份的各组分组成：
抗氧剂              0.5份；
增韧剂              5份；
PP                 88.5份；
抗静电剂1          1.5份；
抗静电剂2          2份；
所述增韧剂为是指美国陶氏所产的POE8150，所述抗氧剂为洪江市昌和化工有限公司所产的复合抗氧剂K25；所述抗静电剂1为抗静电剂AM；所述抗静电剂2为瑞士科莱恩所产的H-S1。
上述PP采用市售产品。
上述一种高性能抗静电PP聚合物的制备方法，其具体包括如下步骤：按照所述的比例将抗氧剂、增韧剂、PP、抗静电剂1、抗静电剂2装入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在230℃的温度下熔融混炼，所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却，引入切粒机进行切粒操作，所得粒料即为所述高性能抗静电PP聚合物。
所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为30分钟。所述搅拌机的转速为1000转/分。
所述双螺旋挤出机的转速为250转/分。
所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时，所用水槽温度为75℃。
所述切粒机的转速为600转/分。
将本实施例的产品采用ASTM国际标准对其进行性能测试其结果如表3所示：
表3 实施例 的性能测试结果
性质 方法 单位 数据
比重 ASTMD792 — 0.95
模收缩 ASTMD955 % 1.3-1.6
延伸率 ASTMD638 % 73
拉伸强度(23℃) ASTMD638 Mpa 22
弯曲强度(23℃) ASTMD790 Mpa 31
弯曲模数(23℃) ASTMD790 Mpa 1320
缺口冲击强度(1/8")(23℃) ASTMD256 J/M 173
热变形温度 ASTMD648 ℃ 145
耐燃性 UL94 (1/8") HB
耐老化性能 氙灯老化箱处理300小时 灰标级 4
抗UV强度 紫外线处理72小时 级 4
干燥温度 — ℃ 90
干燥时间 — HR 4
熔融温度 — ℃ 190-230
建议模温 — ℃ 50
由上表及表6可见，本实施例所提供的高性能抗静电PP聚合物具有较高的抗冲击性能，且具有较强的抗静电能力。同时，本实施例的高性能抗静电PP聚合物还表现出优秀的抗老化、抗冲击性能，尤其适用于精密仪器仪表外壳和面板、军工特种箱体、航空航天器内饰、汽车内饰、船舶内饰、电器外壳及构件和面板、防静电包装制造中的应用。
实施例4
本实施例提供一种高性能抗静电PP聚合物，其原料配方由如下重量份的各组分组成：
抗氧剂              0.19份；
增韧剂              1.3份；
PP                  98.7份；
抗静电剂1           1.3份；
抗静电剂2           1.4份；
所述增韧剂为是指美国陶氏所产的POE8150，所述抗氧剂为洪江市昌和化工有限公司所产的复合抗氧剂K25；所述抗静电剂1为抗静电剂AM；所述抗静电剂2为瑞士科莱恩所产的H-S1。
上述PP采用市售产品。
上述一种高性能抗静电PP聚合物的制备方法，其具体包括如下步骤：按照所述的比例将抗氧剂、增韧剂、PP、抗静电剂1、抗静电剂2装入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在199℃的温度下熔融混炼，所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却，引入切粒机进行切粒操作，所得粒料即为所述高性能抗静电PP聚合物。
所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为36分钟。所述搅拌机的转速为890转/分。
所述双螺旋挤出机的转速为270转/分。
所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时，所用水槽温度为63℃。
所述切粒机的转速为680转/分。
将本实施例的产品采用ASTM国际标准对其进行性能测试其结果如表4所示：
表4 实施例4的性能测试结果
性质 方法 单位 数据
比重 ASTMD792 — 0.95
模收缩 ASTMD955 % 1.3-1.6
延伸率 ASTMD638 % 76
拉伸强度(23℃) ASTMD638 Mpa 23
弯曲强度(23℃) ASTMD790 Mpa 29
弯曲模数(23℃) ASTMD790 Mpa 1330
缺口冲击强度(1/8")(23℃) ASTMD256 J/M 182
热变形温度 ASTMD648 ℃ 145
耐燃性 UL94 (1/8") HB
耐老化性能 氙灯老化箱处理300小时 灰标级 4
抗UV强度 紫外线处理72小时 级 4
干燥温度 — ℃ 90
干燥时间 — HR 4
熔融温度 — ℃ 190-230
建议模温 — ℃ 50
由上表及表6可见，本实施例所提供的高性能抗静电PP聚合物具有较高的抗冲击性能，且具有较强的抗静电能力。同时，本实施例的高性能抗静电PP聚合物还表现出优秀的抗老化、抗冲击性能，尤其适用于精密仪器仪表外壳和面板、军工特种箱体、航空航天器内饰、汽车内饰、船舶内饰、电器外壳及构件和面板、防静电包装制造中的应用。
实施例5
本实施例提供一种高性能抗静电PP聚合物，其原料配方由如下重量份的各组分组成：
抗氧剂              0.46份；
增韧剂              4.2份；
PP                  98.7份；
抗静电剂1          1.7份；
抗静电剂2          1.1份；
所述增韧剂为是指美国陶氏所产的POE8150，所述抗氧剂为洪江市昌和化工有限公司所产的复合抗氧剂K25；所述抗静电剂1为抗静电剂AM；所述抗静电剂2为瑞士科莱恩所产的H-S1。
上述PP采用市售产品。
上述一种高性能抗静电PP聚合物的制备方法，其具体包括如下步骤：按照所述的比例将抗氧剂、增韧剂、PP、抗静电剂1、抗静电剂2装入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在210℃的温度下熔融混炼，所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却，引入切粒机进行切粒操作，所得粒料即为所述高性能抗静电PP聚合物。
所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为48分钟。所述搅拌机的转速为910转/分。
所述双螺旋挤出机的转速为580转/分。
所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时，所用水槽温度为70℃。
所述切粒机的转速为850转/分。
将本实施例的产品采用ASTM国际标准对其进行性能测试其结果如表5所示：
表5 实施例5的性能测试结果
性质 方法 单位 数据
比重 ASTMD792 — 0.95
模收缩 ASTMD955 % 1.3-1.6
延伸率 ASTMD638 % 79
拉伸强度(23℃) ASTMD638 Mpa 18
弯曲强度(23℃) ASTMD790 Mpa 26
弯曲模数(23℃) ASTMD790 Mpa 1270
缺口冲击强度(1/8")(23℃) ASTMD256 J/M 172
热变形温度 ASTMD648 ℃ 145
耐燃性 UL94 (1/8") HB
耐老化性能 氙灯老化箱处理300小时 灰标级 4
抗UV强度 紫外线处理72小时 级 4
干燥温度 — ℃ 90
干燥时间 — HR 4
熔融温度 — ℃ 190-230
建议模温 — ℃ 50
由上表及表6可见，本实施例所提供的高性能抗静电PP聚合物具有较高的抗冲击性能，且具有较强的抗静电能力。同时，本实施例的高性能抗静电PP聚合物还表现出优秀的抗老化、抗冲击性能，尤其适用于精密仪器仪表外壳和面板、军工特种箱体、航空航天器内饰、汽车内饰、船舶内饰、电器外壳及构件和面板、防静电包装制造中的应用。
 
表6 实施例1-实施例5的高抗冲耐老化抗静电PP聚合物性能测试结果
组别 方法 单位 数据
实施例1 GB/T15662 Ω 1×109
实施例2 GB/T15662 Ω 1×1010
实施例3 GB/T15662 Ω 1×1010
实施例4 GB/T15662 Ω 1×1010
实施例5 GB/T15662 Ω 1×109
以上为本发明的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高性能抗静电PP聚合物，其原料配方由如下重量份的各组分组成：
抗氧剂              0.1-0.5份；
增韧剂                  1-5份；
PP                         88.5-98.7份；
抗静电剂1                 1-2份；
抗静电剂2                  1-2份；
所述增韧剂为美国陶氏所产的POE8150，所述抗氧剂为洪江市昌和化工有限公司所产的复合抗氧剂K25；所述抗静电剂1为抗静电剂AM；所述抗静电剂2为瑞士科莱恩所产的H-S1。
2.一种权利要求1所述一种高性能抗静电PP聚合物的制备方法，其具体包括如下步骤：按照权利要求1所述的比例将抗氧剂、增韧剂、PP、抗静电剂1、抗静电剂2装入搅拌机中反复搅拌混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在190-230℃的温度下熔融混炼，所得熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却，引入切粒机进行切粒操作，所得粒料即为所述高性能抗静电PP聚合物。
3.根据权利要求2所述的高性能抗静电PP聚合物的制备方法，其特征在于：所述反复搅拌是指反复搅拌三次，每次搅拌时间为30-50分钟。
4.根据权利要求2所述的高性能抗静电PP聚合物的制备方法，其特征在于：所述搅拌机的转速为650-1000转/分。
5.根据权利要求2所述的高性能抗静电PP聚合物的制备方法，其特征在于：所述双螺旋挤出机的转速为250-600转/分。
6.根据权利要求2所述的高性能抗静电PP聚合物的制备方法，其特征在于：所述熔体由双螺旋挤出机挤出后经水槽冷却时，所用水槽温度为60-75℃。
7.根据权利要求2所述的高性能抗静电PP聚合物的制备方法，其特征在于：所述切粒机的转速为600-900转/分。
8.权利要求1所述的高性能抗静电PP聚合物在精密仪器仪表外壳和面板、军工特种箱体、航空航天器内饰、汽车内饰、船舶内饰、电器外壳及构件和面板、防静电包装制造中的应用。
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