CN108690260A - 一种聚丙烯组合物材料及其制备方法 - Google Patents

一种聚丙烯组合物材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高分子改性领域，具体涉及一种聚丙烯组合物材料及其制备方法，聚丙烯组合物材料由以下组分按其重量份数组成：聚丙烯：1000份，石墨粉：1‑5份，四溴双酚A：1‑5份，抗氧剂：2‑5份，热稳定剂：其与聚丙烯的重量份数比为2‑3:100，润滑剂：其与聚丙烯的重量份数比为1‑2:100。本发明采用的四溴双酚A与石墨粉复配使用（石墨粉主抗静电剂，四溴双酚A的作用为辅助抗静电剂），作为复配抗静电剂加入树脂基体内分散性好，可以形成丝状或网状形态，因添加量很少，不影响原有材料的机械、热学性能。组合物材料具有长久抗静电的特性，不随使用时间的增加而衰减，也不存在析出等问题。

Description

一种聚丙烯组合物材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子改性领域，特别涉及一种聚丙烯组合物材料及其制备方法。
背景技术
矿井专用设备多用于地下采矿作业或矿产输送，在整个过程中经常粉尘飞扬，极易产生爆炸、火灾的隐患，因此对于矿井专用设备使用的塑胶材料需要抗静电要求。但目前的抗静电塑胶材料多采用表面活性剂型抗静电剂，为非长久性抗静电，一般在1-2年之后抗静电效果消失，并且需要在高湿度的环境下才能获得更好的抗静电效果，在抗静电效果消失后表面极易吸附粉尘，大大增加了粉尘爆炸的风险。目前常用的长久型抗静电剂为聚醚型抗静电剂、导电炭黑或导电碳纳米管，虽然可以达到长久抗静电要求，但严重影响了材料的性能，大大增加了设备损坏的风险。如何解决材料的物理性能与长久抗静电性能的矛盾，是目前矿井设备材料选择上急需解决的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚丙烯组合物材料及其制备方法，用于矿井专用设备，特别适合于井下设备外壳、内部制件、传送带及其附件等制件，在不影响原材料本身的机械、热学性能的同时，兼具优异的长久抗静电性能。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种聚丙烯组合物材料，由以下组分按其重量份数组成：
聚丙烯：1000份，
石墨粉：1-5份，
四溴双酚A：1-5份，
抗氧剂：2-5份，
热稳定剂：其与聚丙烯的重量份数比为2-3:100，
润滑剂：其与聚丙烯的重量份数比为1-2:100。
进一步，所述聚丙烯的熔融指数为40-50g/10min。
进一步，所述石墨粉的粒径为100目。
进一步，所述热稳定剂为由有机锡稳定剂、硬脂酸锌及硬脂酸钙组成的混合物，且每份热稳定剂中各组分的重量百分比为：有机锡稳定剂60％、硬脂酸锌25％、硬脂酸钙15％。
进一步，所述润滑剂为聚乙烯蜡或氧化聚乙烯蜡。
进一步，所述抗氧剂选自抗氧剂1076(β-(3,5-二叔丁基羟基苯基)丙烯酸十八碳酸酯)、抗氧剂168(三-(2,4-叔丁基苯基)亚磷酸酯)、抗氧剂1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)和抗氧剂DLTDP(硫代二丙酸双十二醇酯)中的一种或两种以上的混合物。
一种聚丙烯组合物材料的制备方法，包括以下步骤：
按所述聚丙烯组合物材料的各组分的重量份数，将聚丙烯、热稳定剂、抗氧剂和润滑剂加入高混机中进行混合，在70-90℃下混合5-10min后，往高混机内继续加入石墨粉、四溴双酚A，再混合5-10min；然后将混合均匀的物料通过送料装置送入双螺杆挤出机中挤出造粒，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分的熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制得聚丙烯组合物材料成品。
进一步，所述双螺杆挤出机的各区段温度设定为一区160-170℃，二区180-190℃，三区190-220℃，四区220-270℃。
本发明具备以下有益效果：
1、本发明所提供的聚丙烯组合物材料，具有优异的力学性能，加工性能优异。
2、常用的表面活性剂型抗静电剂，其抗静电原理是析出表面后吸附空气中的水汽，靠表面的水层带走电荷，当基体内的表面活性剂全部迁移至表面后将不再有抗静电效果，因此属于非长久型抗静电，本发明采用的四溴双酚A与石墨粉复配使用(石墨粉主抗静电剂，四溴双酚A的作用为辅助抗静电剂)，作为复配抗静电剂加入树脂基体内分散性好，可以形成丝状或网状形态，因添加量很少，不影响原有材料的机械、热学性能。组合物材料具有长久抗静电的特性，不随使用时间的增加而衰减，也不存在析出等问题。
3、热稳定剂中含有有机锡稳定剂60％、硬脂酸锌25％、硬脂酸钙15％，特种的热稳定剂解决了在加工过程中，原料会发生部分降解的问题。
4、本发明采用的聚丙烯材料非常适合用于采矿设备、井下设备等对抗静电等级要求高的产品，也适合于其他需要长久抗静电的产品。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，其目的仅在于更好理解本发明目的，而非限制本发明的保护范围。
本发明实施例中所有物质均是已知的市售产品，其单位为重量份，其中所用原材料：聚丙烯的熔融指数为40-50g/10min，石墨粉的粒径为100目，石墨粉的粒径太大或太小均容易出现团聚、无抗静电效果、抗静电效果很差等技术问题；热稳定剂中包含：有机锡稳定剂60％、硬脂酸锌25％、硬脂酸钙15％。
实施例1
将称量好的聚丙烯、热稳定剂、聚乙烯蜡与抗氧剂1076、抗氧剂168一起加入高混机中在80℃下混合7min，然后继续加入石墨粉、四溴双酚A再混合5min，最后将混合均匀的物料通过精密计量的送料装置送入双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机各区段温度设定为一区160℃，二区180℃，三区190℃，四区260℃。物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分的熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成产品。
实施例2
将称量好的聚丙烯、热稳定剂、聚乙烯蜡与抗氧剂DLTDP、抗氧剂168一起加入高混机中在70℃下混合5min，然后继续加入石墨粉、四溴双酚A再混合10min，最后将混合均匀的物料通过精密计量的送料装置送入双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机各区段温度设定为一区170℃，二区190℃，三区220℃，四区270℃。物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分的熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成产品。
实施例3
将称量好的聚丙烯、热稳定剂、氧化聚乙烯蜡与抗氧剂1010、抗氧剂168一起加入高混机中在90℃下混合10min，然后继续加入石墨粉、四溴双酚A再混合5min，最后将混合均匀的物料通过精密计量的送料装置送入双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机各区段温度设定为一区170℃，二区190℃，三区220℃，四区220℃。物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分的熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成产品。
实施例4
将称量好的聚丙烯、热稳定剂、聚乙烯蜡与抗氧剂1076、抗氧剂168一起加入高混机中在80℃下混合7min，然后继续加入石墨粉、四溴双酚A再混合5min，最后将混合均匀的物料通过精密计量的送料装置送入双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机各区段温度设定为一区160℃，二区190℃，三区220℃，四区250℃。物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分的熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成产品。
实施例5
将称量好的聚丙烯、热稳定剂、氧化聚乙烯蜡与抗氧剂1076、抗氧剂168一起加入高混机中在80℃下混合7min，然后继续加入石墨粉、四溴双酚A再混合7min，最后将混合均匀的物料通过精密计量的送料装置送入双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机各区段温度设定为一区160℃，二区180℃，三区190℃，四区270℃。物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分的熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成产品。
对比例
将称量好的聚丙烯、热稳定剂、聚乙烯蜡与抗氧剂1076、抗氧剂168一起加入高混机中在80℃下混合7min，然后继续加入和非长久型抗静电剂硬脂基三甲基季铵盐酸盐再混合5min，最后将混合均匀的物料通过精密计量的送料装置送入双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机各区段温度设定为160℃，二区180℃，三区190℃，四区260℃。物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分的熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成产品。
各实施例的成品测试性能参见表1：
表1
表1中采用标准为ASTM标准，普通聚丙烯的体积电阻率为1015，当体积电阻率低于1012，可以认为是抗静电级。从实施例结果可以看到，在加入复配抗静电剂后材料达到108-109之间，同时对材料的弯曲和冲击性能没有明显的影响，合金具备优异的长久抗静电性与机械性能。对比非长久抗静电聚丙烯材料(对比例)，实施例1-5在2年后的体积电阻率没有明显升高，而非长久抗静电聚丙烯已经升高至1015等级，和普通没有区别了，说明本专利提供的聚丙烯/材料具有长久抗静电的效果。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种聚丙烯组合物材料，其特征在于：由以下组分按其重量份数组成：
聚丙烯：1000份，
石墨粉：1-5份，
四溴双酚A：1-5份，
抗氧剂：2-5份，
热稳定剂：其与聚丙烯的重量份数比为2-3:100，
润滑剂：其与聚丙烯的重量份数比为1-2:100。
2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯组合物材料，其特征在于：所述聚丙烯的熔融指数为40-50g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种聚丙烯组合物材料，其特征在于：所述石墨粉的粒径为100目。
4.根据权利要求1所述的一种聚丙烯组合物材料，其特征在于：所述热稳定剂为由有机锡稳定剂、硬脂酸锌及硬脂酸钙组成的混合物，且每份热稳定剂中各组分的重量百分比为：有机锡稳定剂60%、硬脂酸锌25%、硬脂酸钙15%。
5.根据权利要求1所述的一种聚丙烯组合物材料，其特征在于：所述润滑剂为聚乙烯蜡或氧化聚乙烯蜡。
6.根据权利要求1所述的一种聚丙烯组合物材料，其特征在于：所述抗氧剂选自抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂1010和抗氧剂DLTDP中的一种或两种以上的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种聚丙烯组合物材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
按权利要求1所述的各组分的重量份数，将聚丙烯、热稳定剂、抗氧剂和润滑剂加入高混机中进行混合，在70-90℃下混合5-10min后，往高混机内继续加入石墨粉、四溴双酚A，再混合5-10min；然后将混合均匀的物料通过送料装置送入双螺杆挤出机中挤出造粒，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分的熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制得聚丙烯组合物材料成品。
8.根据权利要求7所述的一种聚丙烯组合物材料的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的各区段温度设定为一区160-170℃，二区180-190℃，三区190-220℃，四区220-270℃。
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