CN104327380A - 一种无卤阻燃抗静电聚丙烯材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高分子材料的制备方法，特别是一种无卤阻燃抗静电聚丙烯材料的制备方法。其主要配方为：聚丙烯60～90份、阻燃剂40～60份、阻燃助剂2～6份、抗静电剂5～10份、抗氧剂0.05～1份和填料10～20份。其特征是，采用硅烷偶联剂表面修饰的石墨烯作为抗静电剂，用以提高聚丙烯材料的抗静电性。本发明的优点是，一方面由于石墨烯超高的导电率，少量的添加便可以在基体树脂中形成良好的导电通道，另一方面经过硅烷偶联剂表面修饰的石墨烯能够很好的分散在聚丙烯中，继而提高与其界面粘接能力。

Description

一种无卤阻燃抗静电聚丙烯材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分子材料，特别是一种无卤阻燃抗静电聚丙烯材料的制备方法。
背景技术
聚丙烯是一种性能优良的热塑性塑料，具有优异的加工性，耐化学性和机械强度，广泛的应用于电子电器、航空航天、石油化工、煤矿交通等应用领域。
聚丙烯产品分为均聚型和共聚型，共聚型又分为嵌段共聚型和无规共聚。高流动性均聚聚丙烯受低温冲击时，韧性差、成型收缩率大、制件易翘曲变形，但其流动性好，拉伸强度、弯曲强度高 ；高流动性共聚聚丙烯改善了低温冲击性，具有较好的柔韧性，具有较高的流动速率和叫好的物理性能，使结构复杂的大型薄壁注塑制品的设计变为可行 ；且在生产过程中可缩短加工周期，降低加工温度、注塑压力和能耗 ；具有加工能能好、冲模容易及产品翘曲变形少等优点 ；相对而言，共聚聚丙烯的流动性比均聚聚丙烯略差，拉伸强度、弯曲强度不如高流动性均聚聚丙烯高。
聚丙烯材料因其分子结构的特殊性，老化现象尤为严重。聚丙烯从生产、贮存、加工到制品的使用过程中，接触最多的环境是热和光，主要造成聚丙烯老化的便是热降解和光降解。在聚丙烯加工过程中，由于机械应力和热的作用，碳－氢或碳－碳键均会断裂，导致形成大分子烷基自由基。高分子与分子氧的直接作用可导致形成自由基。只要有氧存在，这种自由基就会与氧反应，形成氢过氧化物，从而加剧了聚丙烯的老化速度。
    自从石墨烯2004 年被发现以来，其作为一种新型的二维碳纳米材料，具有极好的热导率、电导率，是已知的机械强度最高的物质且具备化学性能稳定透光性好等优点。在室温状况，石墨烯具有惊人的高电子迁移率（electron mobility），其数值超过15000cm2V-1s-1，其做为新型的抗静电剂具有深远的研究前景。
发明内容
本发明所要解决的技术难题是，克服现有技术的不足，提供一种高强度、高韧性、抗老化的无卤阻燃抗静电聚丙烯材料。
本发明的技术解决方案是，由以下以质量份数配比的原料制成：聚丙烯60～90份、阻燃剂40～60份、阻燃助剂2～6份、抗静电剂5～10份、抗氧剂0.05～1份、润滑剂0.1～0.5份、填料10～20份、消烟剂0.01～0.1份、相容剂1～5份；其中所述的抗静电剂为硅烷偶联剂表面修饰的石墨烯。
所述阻燃剂为聚磷酸铵、季戊四醇以及三聚氰胺的复配物，其比例为3:2:1。
所述的阻燃助剂为聚二甲基硅氧烷或聚倍半硅氧烷或有机硅SFR-1000中的一种或者多种混合物。
所述抗氧剂为N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯按照质量比为5:1~2:1复配而成。
所述润滑剂为高级饱和直链脂肪酸；所述填料为经硅烷偶联剂表面处理过的碳酸钙；所述消烟剂为钼系消烟剂。
所述相容剂为PP-g-MAH或PP-g-GMA或POE-g-MAH中的一种或者几种复配使用。
所述聚丙烯的结晶度为40%～60%，MFR为12g/10min。
具体工艺步骤如下：先按质量份数配比称取原料，在高速高混机中混合5～15min，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒。
双螺杆挤出机的转速为200～350rpm/min，一段温度为170～180℃，二段温度为190～200℃，三段温度为200～230℃，四段温度为220～230℃，五段温度为180～190℃，最后得到无卤阻燃抗静电聚丙烯材料。
本发明与现有技术相比，所具备的优点是：
1）本发明以硅烷偶联剂表面修饰的石墨烯做为新型的抗静电剂，其一方面由于石墨烯超高的导电率，能在添加量较少的条件下在基体树脂中形成良好的导电通道，另一方面经过硅烷偶联剂表面修饰的石墨烯能够很好的分散在聚丙烯中，继而提高与其界面粘接能力。
2）将膨胀型阻燃剂与硅类的阻燃助剂复配使用，能够形成致密的炭层，隔绝外界氧气的进入，加强了隔热、防止溶滴滴落以及阻止高聚物热降解挥发物逸出等效果。
具体实施方式
下面对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的内容特点易于被本领域中的研究人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为详实的界定。
实施例1
本发明的无卤阻燃抗静电聚丙烯材料，其组份按质量份数，选取聚丙烯60份，硅烷偶联剂表面修饰的石墨烯5份，聚磷酸铵、季戊四醇以及三聚氰胺的复配物40份，N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯复合物0.05份，高级饱和直链脂肪酸0.1份，PP-g-MAH1份，钼系消烟剂0.01份，经硅烷偶联剂表面处理过的纳米碳酸钙10份，聚二甲基硅氧烷2份，先按重量份数配比称取原料，在高速高混机中混合5min，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的转速为200rpm/min，一段温度为170～180℃，二段温度为190～200℃，三段温度为200～230℃，四段温度为220～230℃，五段温度为180～190℃，最后得到无卤阻燃抗静电聚丙烯材料。
实施例2
本发明的无卤阻燃抗静电聚丙烯材料，其组份按质量份数，选取聚丙烯80份，硅烷偶联剂表面修饰的石墨烯8份，聚磷酸铵、季戊四醇以及三聚氰胺的复配物50份，N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯复合物0.5份，高级饱和直链脂肪酸0.3份，PP-g-GMA3份，钼系消烟剂0.06份，经硅烷偶联剂表面处理过的纳米碳酸钙20份，聚倍半硅氧烷4份，先按重量份数配比称取原料，在高速高混机中混合10min，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的转速为250rpm/min，一段温度为170～180℃，二段温度为190～200℃，三段温度为200～230℃，四段温度为220～230℃，五段温度为180～190℃，最后得到无卤阻燃抗静电聚丙烯材料。
实施例3
本发明的无卤阻燃抗静电聚丙烯材料，其组份按质量份数，选取聚丙烯90份，硅烷偶联剂表面修饰的石墨烯10份，聚磷酸铵、季戊四醇以及三聚氰胺的复配物60份，N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯复合物1份，高级饱和直链脂肪酸0.5份，POE-g-MAH5份，钼系消烟剂0.1份，经硅烷偶联剂表面处理过的纳米碳酸钙20份，有机硅SFR-10006份，先按重量份数配比称取原料，在高速高混机中混合15min，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的转速为350rpm/min，一段温度为170～180℃，二段温度为190～200℃，三段温度为200～230℃，四段温度为220～230℃，五段温度为180～190℃，最后得到无卤阻燃抗静电聚丙烯材料。

Claims (9)

1.一种无卤阻燃抗静电聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：由以下以质量份数配比的原料制成：聚丙烯60～90份、阻燃剂40～60份、阻燃助剂2～6份、抗静电剂5～10份、抗氧剂0.05～1份、润滑剂0.1～0.5份、填料10～20份、消烟剂0.01～0.1份、相容剂1～5份；其中所述的抗静电剂为硅烷偶联剂表面修饰的石墨烯。
2.如权利要求1所述的一种无卤阻燃抗静电聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述阻燃剂为聚磷酸铵、季戊四醇以及三聚氰胺的复配物，其比例为3:2:1。
3.如权利要求1所述的一种无卤阻燃抗静电聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述的阻燃助剂为聚二甲基硅氧烷或聚倍半硅氧烷或有机硅SFR-1000中的一种或者多种混合物。
4.如权利要求1所述的一种无卤阻燃抗静电聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述抗氧剂为N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯按照质量比为5:1~2:1复配而成。
5.如权利要求1所述的一种无卤阻燃抗静电聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述润滑剂为高级饱和直链脂肪酸；所述填料为经硅烷偶联剂表面处理过的碳酸钙；所述消烟剂为钼系消烟剂。
6.如权利要求1所述的一种无卤阻燃抗静电聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述相容剂为PP-g-MAH或PP-g-GMA或POE-g-MAH中的一种或者几种复配使用。
7.如权利要求1所述的一种无卤阻燃抗静电聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述聚丙烯的结晶度为40%～60%，MFR为12g/10min。
8.如权利要求1所述的一种无卤阻燃抗静电聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，具体工艺步骤如下：先按质量份数配比称取原料，在高速高混机中混合5～15min，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒。
9.如权利要求8所述的一种无卤阻燃抗静电聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，双螺杆挤出机的转速为200～350rpm/min，一段温度为170～180℃，二段温度为190～200℃，三段温度为200～230℃，四段温度为220～230℃，五段温度为180～190℃，最后得到无卤阻燃抗静电聚丙烯材料。
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