CN106349558A - 一种永久抗静电聚丙烯美学树脂复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永久抗静电聚丙烯美学树脂复合材料及其制备方法，这种永久抗静电聚丙烯美学树脂是按以下重量百分比计的原料配制而成：聚丙烯60～90％，无机填料0～40％，永久抗静电剂5～20％，弹性体2～20％，金属效果颜料0.1％～4％，色彩增亮剂0.1％～4％，相容剂1％～6％，抗氧剂0.1～2％，光稳定剂0.1～1％。将以上原料置于高速搅拌机中搅拌3～5分钟，转速为500～1800转/分钟，得到预混料；再将预混料置于双螺杆挤出机中，经过熔融挤出，造粒。其工艺为：一区190～200℃，二区200～210℃，三区210～230℃，四区205～220℃。本发明在聚丙烯美学树脂体系中添加适量的永久抗静电助剂，有效降低了聚丙烯美学树脂的表面电阻率，达到永久抗静电的效果；同时对材料的其他性能影响较小。

Description

一种永久抗静电聚丙烯美学树脂复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种永久抗静电聚丙烯美学树脂复合材料及其制备方法，是一种工艺简单、综合性能良好的改性聚丙烯复合材料，可用于永久抗静电聚丙烯美学树脂制品，属于聚合物改性和加工技术领域。

背景技术

由于聚丙烯的成本低、密度小、强度高、耐化学性能好、加工工艺性好、易回收利用等优点，因此聚丙烯在日常生活、生产中扮演着十分重要的角色，是五大通用树脂中发展最快的品种之一。广泛地应用于汽车内外饰、家电和日用品中。如汽车仪表板、保险杠、电饭煲壳体、收纳箱等。

近年来，随着时尚潮流的发展，人们对身边色彩的追求也越来越丰富多彩，对日用生活品和工业用品普通色彩设计已经不能满足人们的需求，他们更加青睐珠光、闪光效果、闪烁珠光、金属光泽等特殊效果色彩。目前这类颜色的实现主要通过表面喷涂技术，然而喷涂技术存在一些不可克服缺点，如环保、工艺流程复杂、不可循环利用、综合成本高等问题。

免喷涂技术是近年来新兴的一种新技术，是指采用带有特殊效果颜料的美学树脂通过直接注塑成型使制品具有金属光泽、珠光、闪烁珠光等特殊效果的一项技术。免喷涂材料作为一种提高制品生产效率，环境友好的新材料逐渐被市场认可，越来越受到客户的青睐。采用免喷涂技术获得的制件可100％回收再利用，不产生对环境有毒有害的气体、粉尘等污染物质，而且容易成型、生产效率高、成本低。是传统喷涂技术的一种替代技术。

免喷涂技术赋予了聚丙烯复合材料绚丽多彩外观的同时，也存在着一些不足。由于美学树脂，光泽度高，色彩艳丽，因此在实际应用的过程中，主要作为表观件，然而美学树脂在生产、运输中，尤其是长期使用过程中，不可避免地会发生摩擦，并产生静电。由于其表面电阻率大，产生的静电不能得到有效的散逸，从而导致吸附灰尘，严重影响材料的美观。这类缺点严重限制了聚丙烯美学树脂复合材料的应用。因此迫切需要开发一类永久抗静电聚丙烯美学树脂来解决美学树脂在长期使用过程中表面吸尘问题。

有关如何提高普通聚丙烯复合材料永久抗静电性能已有一些报道，也提供了一些解决方案，如中国专利CN 104250398A通过添加适量油酸聚乙二醇酯与聚丙烯酸钠按照重量比4：1组成的复合抗静电剂，使得材料的表面电阻率降低至10⁵-10⁷Ω，然而聚乙二醇酯的添加会导致材料的发粘效果变差。中国专利CN101463163A公开了一种通过添加十二烷基苯磺酸掺杂本征态制得的导电聚苯胺作为永久抗静电剂，使聚丙烯材料的表面电阻率降低1-5个数量级，然而这种材料的颜色难以控制。关于美学树脂的永久抗静电性能的相关专利尚罕见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种永久抗静电聚丙烯美学树脂复合材料，以解决现有技术的上述问题。

本发明的目的主要通过以下技术方案来实现：

一种永久抗静电聚丙烯美学树脂复合材料，按以下重量百分比计的原料配制而成：

所述聚丙烯为熔体流动速率在5～90g/10min之间的均聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯，测试条件为230℃，2.16kg；其中嵌段共聚聚丙烯的共聚单体为乙烯，其含量在5～15mol％的范围内，均聚聚丙烯的结晶度在70％以上，等规度大于99％。

所述的无机填料为滑石粉、碳酸钙、硅灰石和硫酸钡中的一种或几种的组合物，其粒径范围均为1～15微米。

所述的永久抗静电剂为聚醚酰胺类高分子永久型抗静电剂，多壁碳纳米管母粒，碳纤维导电纤维或聚离子液体中的一种。

所述的增韧剂为热塑性弹性体POE，是一类线性乙烯-辛烯共聚物，密度在0.88g/cm³到0.90g/cm³之间，熔融指数为0.5～14g/10min(230℃，2.16kg)。

所述的金属效果颜料为表面无包覆层或有包覆层的金属颜料，其中金属颜料为铝粉、铜粉、金粉、银粉、锌粉、锡粉和铁粉中的一种或几种，所述金属颜料的形态为球状，玉米片状或者银元状；所述的表面包覆层选自聚乙烯蜡、丙烯酸酯、己二酸二辛酯，环氧大豆油和矿物油中的一种或几种的组合。金属颜料粒径为5～300μm，优选16～120μm。

所述的色彩增亮剂为粒径10～300μm的珠光效果颜料，为天然鱼鳞珠光颜料、氯氧化锆结晶珠光颜料、云母涂覆珠光颜料、二氧化硅涂覆珠光颜料、硼酸铝盐涂覆珠光颜料、人造云母涂覆珠光颜料中的一种或几种的混合物。珠光颜料粒径优选20～200μm。

所述的珠光效果颜料表面包覆一层或多层的金属氧化物。金属氧化物为氧化铁、氧化锌、氧化铁、二氧化锡、二氧化钛、氧化锑或氧化铝。

所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯树脂PP-g-MAH，马来酸酐的接枝率为0.4～1.3％，熔指为40-150g/10min，测试条件为190℃，2.16kg。

所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂选用受阻酚和硫酯类抗氧剂中的一种或几种；辅抗氧剂选用亚磷酸盐和酯类抗氧剂中的一种或两种。

具体地，主抗氧剂为3114、1010和DSTP中的一种或者几种；辅抗氧剂为618和168中的一种或两种。

所述的光稳定剂选用受阻胺类光稳定剂。

上述永久抗静电聚丙烯美学树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤为：

(1)按重量配比称取原料；

(2)将原料置于高速混合器中混合3～5分钟；

(3)将混合均匀的原料置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出，造粒得到永久抗静电聚丙烯美学树脂复合材料，其挤出工艺参数为：一区190～200℃，二区200～210℃，三区210～230℃，四区205～220℃；整个挤出过程的停留时间为1～2分钟。压力为12-18MPa。

本发明技术方案与现有技术相比，本发明的优点在于以下几个方面：

(1)在聚丙烯美学树脂体系中添加适量的永久抗静电助剂，有效降低了聚丙烯美学树脂的表面电阻率，达到永久抗静电的效果；

(2)本发明所制备的聚丙烯美学树脂在保证永久抗静电性能的同时(10¹⁰～10¹¹Ω)，对材料的其他性能影响较小；

(3)本发明所提出的改善聚丙烯美学树脂永久抗静电性能的方法制备工艺简单、利于批量化、生产成本低。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明做进一步的详细说明。

在实施例及对比例复合材料配方中，聚丙烯为上海石油化工股份有限公司生产的共聚聚丙烯，商品名为M2600R，其熔体流动速率为26g/10min(测试条件：230℃×2.16Kg)；无机填料为5000目滑石粉，平均粒径为2.5μm；永久抗静电剂为阿科玛公司生产的MH2030聚醚酰胺类大分子抗静电剂或者为绍兴佳华的PST-800聚离子液体型永久抗静电剂；弹性体为美国陶氏公司生产Engage 8180。金属效果颜料为银元型铝粉颜料，平均粒径为50μm，载体为聚乙烯蜡。色彩增亮剂为人造云母珠光颜料，粒径为20-150μm，表面包覆一层二氧化钛氧化物。相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯树脂，为佳易容相容剂江苏有限公司生产的CMG5001，熔指为100～120g/10min，接枝率0.5～1.0％。主抗氧剂选用英国ICE公司生产的DSTP，化学名为硫代二丙酸十八醋，以及Ciba公司生产的3114，化学名为3,5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯。辅抗氧剂为Ciba公司生产的168，化学名称为三(2,4-二叔丁基苄基)亚磷酸醋。

将所有组份加入高速混合器中，以高于600r/min的转速搅拌3～5min。将混合好的原料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，螺杆转速为120～320r/min，温度为一区190～200℃，二区200～210℃，三区210～230℃，四区205～220℃；整个挤出过程的停留时间为1～2分钟。

性能评价及实行标准:

将按上述方法制造的塑料粒子材料置于100℃的鼓风干燥箱中干燥2～3小时，然后再将干燥好的粒料在注射成型机上进行注射成型制样。拉伸性能按照ISO 527进行，试样尺寸为170×10×4mm哑铃型样条，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能测试按照ISO 178进行，试样尺寸为80×10×4mm，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm；简支梁缺口冲击强度按ISO179进行，试样尺寸为80×10×4mm，缺口深度为试样宽度的1/3；

材料的表面电阻率采用数显式表面电阻仪进行测量，测量环境为23±2℃，相对湿度50±5％。样品为150×100×3.2mm的注塑成型样板，每组实验测试3个样板，每个样板测试3个点。

材料的综合性能通过测试所得的缺口冲击强度、拉伸强度、弯曲模量和表面电阻率进行评判。实施例配方、对比例配方及各项性能测试结果见下列各表：

表1实施例1～7及对比例1～2配方(wt％)。

表2实施例1～7及对比例1～2测试结果

从实施例1～7与对比例1、2的对比可以看出，在聚丙烯美学树脂材料中添加适量的聚醚酰胺或者聚离子液体永久抗静电剂，可以显著改善美学树脂复合材料的抗静电性能，使材料的表面电阻率降低至10¹⁰～10¹¹；从实施例2、6与实施例4、7对比可以看出，聚离子液体改善聚丙烯美学树脂复合材料的抗静电性能更佳；从实施例4与实施例5对比可以看出，相容剂含量增加可以提高美学树脂的抗静电性能，但相应的材料的缺口冲击强度大幅度下降。

本发明的范围不受所述具体实施方案的限制，所述实施方案只欲作为阐明本发明各个方面的单个例子，本发明范围内还包括功能等同的方法和组分。实际上，除了本文所述的内容外，本领域技术人员参照上文的描述可以容易地掌握对本发明的多种改进。所述改进也落入所附权利要求书的范围之内。

Claims (15)

1.一种永久抗静电聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：按以下重量百分比计的原料配制而成：

2.根据权利要求1所述的一种永久抗静电聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：所述聚丙烯为熔体流动速率在5～90g/10min之间的均聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯，测试条件为230℃，2.16kg；其中嵌段共聚聚丙烯的共聚单体为乙烯，其含量在5～15mol％的范围内；均聚聚丙烯的结晶度在70％以上，等规度大于99％。

3.根据权利要求1所述的一种永久抗静电聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：所述的无机填料为滑石粉、碳酸钙、硅灰石和硫酸钡中的一种或几种的组合物，其粒径范围均为1～15微米。

4.根据权利要求1所述的一种永久抗静电聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：所述的永久抗静电剂为聚醚酰胺类高分子永久型抗静电剂，多壁碳纳米管母粒，碳纤维导电纤维或聚离子液体中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种永久抗静电聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：所述的增韧剂为热塑性弹性体POE，是一类线性乙烯-辛烯共聚物，密度在0.88g/cm³到0.90g/cm³之间，熔融指数为0.5～14g/10min；测试条件为：230℃，2.16kg。

6.根据权利要求1所述的一种永久抗静电聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：所述的金属效果颜料为表面无包覆层或有包覆层的金属颜料，其中金属颜料为铝粉、铜粉、金粉、银粉、锌粉、锡粉和铁粉中的一种或几种，所述金属颜料的形态为球状，玉米片状或者银元状；所述的表面包覆层选自聚乙烯蜡、丙烯酸酯、己二酸二辛酯，环氧大豆油和矿物油中的一种或几种的组合；金属颜料粒径为5～300μm。

7.根据权利要求6所述的一种永久抗静电聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：所述金属颜料粒径为16～120μm。

8.根据权利要求1所述的一种永久抗静电聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：所述的色彩增亮剂为粒径10～300μm的珠光效果颜料，为天然鱼鳞珠光颜料、氯氧化锆结晶珠光颜料、云母涂覆珠光颜料、二氧化硅涂覆珠光颜料、硼酸铝盐涂覆珠光颜料、人造云母涂覆珠光颜料中的一种或几种的混合物。

9.根据权利要求8所述的一种永久抗静电聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：所述珠光颜料粒径为20～200μm。

10.根据权利要求1所述的一种永久抗静电聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：所述的珠光效果颜料表面包覆一层或多层的金属氧化物；所述金属氧化物为氧化铁、氧化锌、氧化铁、二氧化锡、二氧化钛、氧化锑或氧化铝。

11.根据权利要求1所述的一种永久抗静电聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯树脂PP-g-MAH，马来酸酐的接枝率为0.4～1.3％，熔指为40-150g/10min，测试条件为190℃，2.16kg。

12.根据权利要求1所述的一种永久抗静电聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂选用受阻酚和硫酯类抗氧剂中的一种或几种；辅抗氧剂选用亚磷酸盐和酯类抗氧剂中的一种或两种。

13.根据权利要求12所述的一种永久抗静电聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：所述的主抗氧剂为3114、1010和DSTP中的一种或者几种；辅抗氧剂为618和168中的一种或两种。

14.根据权利要求1所述的一种永久抗静电聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：所述的光稳定剂选用受阻胺类光稳定剂。

15.根据权利要求1任意之一所述永久抗静电聚丙烯美学树脂复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤为：

(1)按重量配比称取原料；

(2)将原料置于高速混合器中混合3～5分钟；

(3)将混合均匀的原料置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出，造粒得到永久抗静电聚丙烯美学树脂复合材料，其挤出工艺参数为：一区190～200℃，二区200～210℃，三区210～230℃，四区205～220℃；整个挤出过程的停留时间为1～2分钟。压力为12-18MPa。