CN107474576A - 抗静电母料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗静电母料及其制备方法。包含如下质量份数的原料：导电材料40份、辅助导电材料10～20份、相容剂5～10份、载体树脂30～45份。导电材料为导电碳黑，平均粒径为10～50nm，吸油值＞200ml/100g，灰分＜1.0％。本发明所述的抗静电母料可作为抗静电改性加入各种树脂中，能有效降低导电填料的添加，提高树脂的导电性能；本发明还提供其制备方法，工艺简单，利于操作。

Description

抗静电母料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种抗静电母料及其制备方法。
背景技术
聚乙烯由于其具有优异的力学性能、化学稳定性能、电绝缘性、加工性能及极高的性价比，应用范围极广，但由于聚乙烯优异的绝缘性，所以一旦因摩擦带电后，不易消除，从而产生静电，会造成吸尘、电击，甚至产生火花发生爆炸。为了避免此类事故，在某些场合塑料制品的使用必须作抗静电处理。
传统的聚乙烯抗静电改性法主要是添加抗静电剂或导电碳黑，而添加抗静电剂只能使材料的体积电阻率下降104Ω左右，但对材料的力学性能有较大影响；添加导电碳黑可以使材料的表面电阻率下降到103Ω，但要添加较多的导电填料，会对基体材料的力学性能、加工性能产生不利影响。
专利“CN20130655948”公开了一种超高分子量聚乙烯管材的加工方法，该专利在超高分子量聚乙烯中添加2～4％碳黑、1～1.5％抗静电剂、1～2％石墨、1～2％乙二醇椰子、1～2％光滑剂，主要针对超高分子量聚乙烯的加工性能做出的改进，材料所能达到的抗静电效果有限。
专利“CN1858098”介绍了一种抗静电阻燃聚乙烯组合物，该组合物由HDPE和抗静电阻燃母料组成，其碳黑含量高达15份，而材料表面电阻率仅达到105Ω。
本发明通过对原材料的选择及制备方法的优化，制备了一种导电母料，在降低添加量的情况下使材料具有良好的加工性能、导电性能及物理机械性能。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种抗静电母料，作为抗静电改性加入各种树脂中，能有效降低导电填料的添加，提高树脂的导电性能；本发明还提供其制备方法。
本发明所述的抗静电母料，包含如下质量份数的原料：
导电材料40份、辅助导电材料10～20份、相容剂5～10份、载体树脂30～45份。
其中：
导电材料为导电碳黑，平均粒径为10～50nm，吸油值＞200ml/100g，灰分＜1.0％。
辅助导电材料为一种或多种高分子型抗静电剂。高分子型抗静电剂优选为丙烯酸聚乙二醇酯、乙氧化胺、二乙醇胺或脂肪酸酯。
所述的相容剂优选为聚醚类相容剂，更优选为聚乙二醇单甲醚。
载体树脂的特征为2.16kg熔体质量流动速率为0.01～20g/10min、密度为0.915-0.960g/cm3。载体树脂可依据母料的应用场合进行优选，当用于吹塑制品时，载体树脂选用21.6kg熔体质量流动速率为8～15g/10min、密度为0.940-0.960g/cm3的树脂；当用于滚塑或注塑制品时，载体树脂选用2.16kg熔体质量流动速率为10～20g/10min、密度为0.910-0.930g/cm3的树脂；其他应用场合可依据实际需要优选其他性能参数的树脂。
本发明所述的抗静电母料，还可以包含改善加工性能的助剂，如：抗氧剂、润滑剂、紫外线吸收剂或含氟化合物PPA中的一种或几种。
本发明所述的抗静电母料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将辅助导电材料与相容剂混合，将导电材料搅拌加热后加入辅助导电材料与相容剂的混合物，搅拌，静置，加入载体树脂搅拌；
(2)将上述混合物经过密炼后挤出造粒或者直接挤出造粒，制得母料。
本发明所述的抗静电母料的制备方法，优选包括以下步骤：
(1)将辅助导电材料与相容剂在容器中充分混合，将导电材料置于高速搅拌机中加热至60～100℃后加入辅助导电材料与相容剂的混合物，高速搅拌机转速为800～1200转/分，搅拌5～10min，静置1～2h，加入载体树脂搅拌2～5min；
(2)将上述混合物经过密炼后挤出造粒或者直接挤出造粒，制得母料，密炼或挤出温度100～180℃。
综上所述，本发明具有以下优点：
(1)本发明所述的抗静电母料可作为抗静电改性加入各种树脂中，能有效降低导电填料的添加，提高树脂的导电性能。
(2)本发明提供的制备方法简单，利于操作。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
导电材料为粒径25nm，吸油值260ml/100g，灰分0.62％的导电碳黑，市售；
辅助导电材料丙烯酸聚乙二醇酯，市售；
相容剂聚乙二醇单甲醚，Mn＝2000，市售；
载体树脂1熔体质量流动速率(21.6kg)为11g/10min，密度为0.945g/cm3，市售；
载体树脂2熔体质量流动速率(2.16kg)为18g/10min，密度为0.917g/cm3，市售。
实施例1
称取辅助导电材料100g与相容剂100g在容器中充分混合，将导电材料400g置于高速搅拌机中加热至80℃，加入导电材料B与相容剂的混合物，搅拌5min，静置1.5h，加入400g载体树脂1搅拌5min。
将上述原料加入升温至160℃的密炼机中密炼10min，然后通过单螺杆挤出机挤出造粒，螺杆温度120～160℃，制得B母料1。
实施例2
称取辅助导电材料200g与相容剂50g在容器中充分混合，将导电材料400g置于高速搅拌机中加热至80℃，加入导电材料B与相容剂的混合物，搅拌5min，静置1.5h，加入350g载体树脂1搅拌5min。
将上述原料加入升温至160℃的密炼机中密炼10min，然后通过单螺杆挤出机挤出造粒，螺杆温度120～160℃，制得B母料2。
实施例3
称取辅助导电材料100g与相容剂50g在容器中充分混合，将导电材料400g置于高速搅拌机中加热至60℃，加入导电材料B与相容剂的混合物，搅拌10min，静置1.5h，加入450g载体树脂2搅拌5min。
将上述原料加入升温至130℃的密炼机中密炼10min，然后通过单螺杆挤出机挤出造粒，螺杆温度120～160℃，制得R母料1。
实施例4
称取辅助导电材料200g与相容剂100g在容器中充分混合，将导电材料400g置于高速搅拌机中加热至100℃，加入导电材料B与相容剂的混合物，搅拌5min，静置2h，加入300g载体树脂2搅拌4min。
将上述原料加入升温至160℃的密炼机中密炼10min，然后通过单螺杆挤出机挤出造粒，螺杆温度120～160℃，制得R母料2。
将实施例1-4制备的母料按表2-5所给的比例混合后经双螺杆挤出机挤出造粒，然后制备成试样(导电材料)进行测试。挤出造粒条件见表1。
表1双螺杆挤出机挤出造粒条件
将制备得到的试样进行性能测试，测试按照以下条件进行：
简支梁缺口冲击强度：按照GB/T 1043进行测试，试验温度23℃。
拉伸屈服应力：按GB/T 1040规定测试，拉伸速度50mm/min。
表面电阻率：按照GB/T1414规定测试。
制备导电材料所用到的树脂：
树脂1：熔体质量流动速率(21.6kg)为8g/10min，密度为0.945g/cm3，市售
树脂2：熔体质量流动速率(21.6kg)为12g/10min，密度为0.951g/cm3，市售
树脂3：熔体质量流动速率(2.16kg)为5g/10min，密度为0.936g/cm3，市售
树脂4：熔体质量流动速率(2.16kg)为8g/10min，密度为0.960g/cm3，市售
表2-5分别给出了制备导电材料的组分及性能测试结果。
表2制备导电材料的组分及性能测试结果
表3制备导电材料的组分及性能测试结果
表4制备导电材料的组分及性能测试结果
表5制备导电材料的组分及性能测试结果
从表中可以看出，材料的表面电阻率与基础树脂关系不大，与导电材料的多少有关；直接添加各组分到基础树脂中的效果与添加本发明的母料相比，材料性能有较大降低；单独添加导电材料需要添加量较大(添加10％的导电碳黑，材料的表面电阻率为104Ω)，母料能有效降低导电碳黑的加入量(折算成导电碳黑，材料中添加6％的导电碳黑，其材料的表面电阻率即可达到104Ω)，对材料性能有加大不利影响；单独添加辅助导电材料起到的降低表面电阻率效果不明显。

Claims (9)

1.一种抗静电母料，其特征在于：包含如下质量份数的原料：
导电材料40份、辅助导电材料10～20份、相容剂5～10份、载体树脂30～45份。
2.根据权利要求1所述的抗静电母料，其特征在于：导电材料为导电碳黑，平均粒径为10～50nm，吸油值＞200ml/100g，灰分＜1.0％。
3.根据权利要求1所述的抗静电母料，其特征在于：辅助导电材料为一种或多种高分子型抗静电剂。
4.根据权利要求3所述的抗静电母料，其特征在于：高分子型抗静电剂为丙烯酸聚乙二醇酯、乙氧化胺、二乙醇胺或脂肪酸酯。
5.根据权利要求1所述的抗静电母料，其特征在于：所述的相容剂为聚乙二醇单甲醚。
6.根据权利要求1所述的抗静电母料，其特征在于：当用于吹塑制品时，载体树脂选用21.6kg熔体质量流动速率为8～15g/10min、密度为0.940-0.960g/cm3的树脂；当用于滚塑或注塑制品时，载体树脂选用2.16kg熔体质量流动速率为10～20g/10min、密度为0.910-0.930g/cm3的树脂。
7.根据权利要求1-6任一所述的抗静电母料，其特征在于：还包含以下原料：抗氧剂、润滑剂、紫外线吸收剂或含氟化合物PPA中的一种或几种。
8.一种权利要求1-6任一所述的抗静电母料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将辅助导电材料与相容剂混合，将导电材料搅拌加热后加入辅助导电材料与相容剂的混合物，搅拌，静置，加入载体树脂搅拌；
(2)将上述混合物经过密炼后挤出造粒或者直接挤出造粒，制得母料。
9.根据权利要求8所述的抗静电母料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将辅助导电材料与相容剂在容器中充分混合，将导电材料置于高速搅拌机中加热至60～100℃后加入辅助导电材料与相容剂的混合物，高速搅拌机转速为800～1200转/分，搅拌5～10min，静置1～2h，加入载体树脂搅拌2～5min；
(2)将上述混合物经过密炼后挤出造粒或者直接挤出造粒，制得母料，密炼或挤出温度100～180℃。
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