CN109721852A - 一种抗静电聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种抗静电聚丙烯材料及其制备方法，该抗静电聚丙烯材料由下列原料按重量份组成：聚丙烯树脂81‑94份，相容剂0‑5份，矿物填充0‑10份，碳纳米管0.3‑4份，分散剂0.2‑0.5份，抗氧剂0.2‑0.4份；本发明提供的抗静电聚丙烯材料是采用平行双螺杆挤出工艺制备而成，聚丙烯、相容剂、矿物填充、抗氧剂及部分分散剂从螺杆主喂料下料，抗静电剂和其余分散剂从螺杆中间侧喂料下料，能够达到较高的表面电阻率的同时，使得复合材料的物理性能基本保持不变；本发明材料及方法能够有效降低聚丙烯复合材料的表面电阻率，可广泛应用于家电、电动工具、汽车等行业。
Description
技术领域
本发明涉及高分子技术领域，具体涉及一种抗静电聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂,通常为半透明无色固体，且无臭无毒。具有较高的机械性能，耐热性及化学稳定性，且易于加工成型，价格低廉，相对密度小，已广泛应用于家电及汽车各个领域。
众所周知，聚丙烯是高绝缘材料，体积电阻率通常是1016-1018，表面电阻率为1016-1017，材料在摩擦、剥离、感应等过程，表面容易产生静电荷，由于体积电阻率和表面电阻率很高，很难将产生的静电荷转移，当表面静电荷积累到一定程度时，易导致严重的危险，如吸尘、放电、击穿，甚至燃烧或爆炸，这让聚丙烯只能应用在工业或生活中的绝缘这个领域，极大地限制了其使用的范围，也让人们越来越重视聚丙烯的抗静电问题。
根据使用方式的不同，抗静电剂可以分为外涂型和内混型两种。
外涂型抗静电剂是指涂在高分子材料表面所用的一类抗静电剂；一般用前先用水或乙醇等将其调配成质量分数为0.5％～2.0％的溶液，然后通过涂布、喷涂或浸渍等方法使之附着在高分子材料表面，再经过室温或热空气干燥而形成抗静电涂层。此种多为阳离子型抗静电剂，也有一些为两性型和阴离子型抗静电剂。
内混型抗静电剂是指在制品的加工过程中添加到树脂内的一类抗静电剂；常将树脂和添加其质量的0.3％～3.0％的抗静电剂先机械混合后再加工成型，此种以非离子型和高分子永久型抗静电剂为主，阴、阳离子型在某些品种中也可以添加使用。
发明内容
为克服聚丙烯材料电阻率大的缺陷，本发明公开了一种抗静电聚丙烯材料及其制备方法，该聚丙烯材料具有较低的体积电阻率及较高的机械性能。
为此，本发明采用以下技术方案：
一种抗静电聚丙烯材料，由下列原料按重量份组成：
进一步，所述的聚丙烯树脂为均聚聚丙烯树脂、共聚聚丙烯树脂中的至少一种。
进一步，所述的相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐。
进一步，所述的矿物填充为滑石粉。
进一步，所述的分散剂为硬脂酸类、双硬脂酸酰胺类中的至少一种。
进一步，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。
进一步，所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010，所述硫代酯类抗氧剂为DLTP，所述亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。
本发明还提供了一种抗静电聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚丙烯树脂、相容剂、矿物填充、抗氧剂及部分分散剂，混合3-5分钟；
(2)将抗静电剂与剩余的分散剂混合3-5分钟；
(3)将步骤(1)所得混合物料投入到平行双螺杆挤出机的主喂料中熔融，将步骤(2)所得混合物料经侧喂料投入至平行双螺杆挤出机中熔融，然后经挤出、造粒制得抗静电聚丙烯材料。
进一步，所述平行双螺杆挤出机挤出机的机筒温度为190-210℃，螺杆主机转速为280-350r/min，主喂料频率：8-12，侧喂料转速：50r/min，侧喂料频率：3-5，真空度为-0.04－-0.08Mpa。
本发明具有如下有益效果：
本发明于聚丙烯材料中加入碳纳米管作为抗静电剂，使得聚丙烯复合材料的表面电阻率大大降低，由原来的1016最低可以降低至103，同时材料的力学性能降低较少；同时加入了相容剂，确保抗静电剂在聚丙烯基体中分散均匀，使得复合材料的抗静电性能、物理性能优异，外观良好。
综上所述，本发明提供的抗静电聚丙烯材料配方，结合制备方法，可以极大的降低聚丙烯材料的电阻率，同时使材料保持较高的机械性能。
具体实施方式
为更好理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步描述，以下实施例仅是对本发明进行说明而非对其加以限定。
实施例一
本实施例中的抗静电聚丙烯材料是由下列原料按重量份组成：共聚聚丙烯树脂87.8份，相容剂：聚丙烯接枝马来酸酐2份，矿物填充滑石粉10份，抗静电剂：碳纳米管0.3份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.2份，抗氧剂1010：0.1份、抗氧剂168：0.1份。
具体制备方法包括以下步骤：
(1)将共聚聚丙烯树脂87.8份，相容剂2份，矿物填充10份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.1份，抗氧剂1010：0.1份、抗氧剂168：0.1份，加入混合机中混合3-5分钟；
(2)抗静电剂0.3份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.1份，单独混合3-5分钟；
(3)将(1)混合物料投入平行双螺杆挤出机中熔融，(2)混合物料从双螺杆侧喂料投入，经挤出、造粒制得抗静电聚丙烯材料；其中平行双螺杆挤出机的机筒210℃，螺杆主机转速为350r/min，主喂料频率：12，侧喂料转速：50r/min，侧喂料频率：5，真空度为-0.04－-0.08MPa。
实施例二：
本实施例中的抗静电聚丙烯材料是由下列原料按重量份组成：共聚聚丙烯树脂87份，相容剂：聚丙烯接枝马来酸酐2份，矿物填充：滑石粉10份，抗静电剂：碳纳米管1份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.2份，EBS：0.1份，抗氧剂1010：0.1份、抗氧剂168：0.1份。
具体制备方法包括以下步骤：
(1)将共聚聚丙烯树脂87份，相容剂2份，矿物填充10份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.1份，抗氧剂1010：0.1份、抗氧剂168：0.1份，加入混合机中混合3-5分钟；
(2)抗静电剂1份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.1份，单独混合3-5分钟；
(3)将(1)混合物料投入平行双螺杆挤出机中熔融，(2)混合物料从双螺杆侧喂料投入，经挤出、造粒制得抗静电聚丙烯材料；其中挤出机的机筒190℃，螺杆主机转速为280r/min，主喂料频率：8，侧喂料转速：50r/min，侧喂料频率：3，真空度为-0.04－-0.08MPa。
实施例三：
本实施例中的抗静电聚丙烯材料是由下列原料按重量份组成：共聚聚丙烯树脂85.5份，相容剂：聚丙烯接枝马来酸酐3份，矿物填充：滑石粉10份，抗静电剂：碳纳米管1.5份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.2份，EBS：0.2份，抗氧剂1010：0.2份、抗氧剂168：0.1份。
具体制备方法包括以下步骤：
(1)将共聚聚丙烯树脂85.5份，相容剂3份，矿物填充10份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.1份，EBS：0.2份，抗氧剂1010：0.2份、抗氧剂168：0.1份，加入混合机中混合3-5分钟；
(2)抗静电剂1.5份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.1份，单独混合3-5分钟；
(3)将(1)混合物料投入平行双螺杆挤出机中熔融，(2)混合物料从双螺杆侧喂料投入，经挤出、造粒制得抗静电聚丙烯材料；其中挤出机的机筒200℃，螺杆主机转速为300r/min，主喂料频率：10，侧喂料转速：50r/min，侧喂料频率：4，真空度为-0.04－-0.08MPa。
实施例四：
本实施例中的抗静电聚丙烯材料是由下列原料按重量份组成：共聚聚丙烯树脂84份，相容剂：聚丙烯接枝马来酸酐4份，矿物填充：滑石粉10份，抗静电剂：碳纳米管2份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.2份，EBS：0.2份，抗氧剂1010：0.2份、抗氧剂168：0.1份。
具体制备方法包括以下步骤：
(1)将共聚聚丙烯树脂84份，相容剂4份，矿物填充10份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.1份，EBS：0.2份，抗氧剂1010：0.2份、抗氧剂168：0.1份，加入混合机中混合3-5分钟；
(2)抗静电剂2份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.1份，单独混合3-5分钟；
(3)将(1)混合物料投入平行双螺杆挤出机中熔融，(2)混合物料从双螺杆侧喂料投入，经挤出、造粒制得抗静电聚丙烯材料；其中挤出机的机筒210℃，螺杆主机转速为350r/min，主喂料频率：12，侧喂料转速：50r/min，侧喂料频率：5，真空度为-0.04－-0.08MPa。
实施例五：
本实施例中的抗静电聚丙烯材料是由下列原料按重量份组成：共聚聚丙烯树脂81份，相容剂：聚丙烯接枝马来酸酐5份，矿物填充：滑石粉10份，抗静电剂：碳纳米管4份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.3份，EBS：0.2份，抗氧剂1010：0.2份、抗氧剂168：0.2份。
具体制备方法包括以下步骤：
(1)将共聚聚丙烯树脂81份，相容剂5份，矿物填充10份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.2份，EBS：0.1份，抗氧剂1010：0.2份、抗氧剂168：0.1份，加入混合机中混合3-5分钟；
(2)抗静电剂4份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.1份，EBS：0.1份，单独混合3-5分钟；
(3)将(1)混合物料投入平行双螺杆挤出机中熔融，(2)混合物料从双螺杆侧喂料投入，经挤出、造粒制得抗静电聚丙烯材料；其中挤出机的机筒210℃，螺杆主机转速为350r/min，主喂料频率：12，侧喂料转速：50r/min，侧喂料频率：5，真空度为-0.04－-0.08MPa。
实施例六：
本实施例中的抗静电聚丙烯材料是由下列原料按重量份组成：共聚聚丙烯树脂88份，矿物填充：滑石粉10份，抗静电剂：碳纳米管2份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.2份，EBS：0.2份，抗氧剂1010：0.2份、抗氧剂168：0.1份。
具体制备方法包括以下步骤：
(1)将共聚聚丙烯树脂88份，矿物填充10份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.1份，EBS：0.2份，抗氧剂1010：0.2份、抗氧剂168：0.1份，加入混合机中混合3-5分钟；
(2)抗静电剂2份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.1份，单独混合3-5分钟，
(3)将(1)混合物料投入平行双螺杆挤出机中熔融，(2)混合物料从双螺杆侧喂料投入，经挤出、造粒制得抗静电聚丙烯材料；其中挤出机的机筒210℃，螺杆主机转速为350r/min，主喂料频率：12，侧喂料转速：50r/min，侧喂料频率：5，真空度为-0.04－-0.08MPa。
实施例七：
本对比例中的抗静电聚丙烯材料是由下列原料按重量份组成：共聚聚丙烯树脂94份，相容剂：聚丙烯接枝马来酸酐4份，抗静电剂：碳纳米管2份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.2份，抗氧剂1010：0.2份、抗氧剂168：0.1份。
具体制备方法包括以下步骤：
(1)将共聚聚丙烯树脂94份，相容剂4份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.1份，EBS：0.1份，抗氧剂1010：0.2份、抗氧剂168：0.1份，加入混合机中混合3-5分钟；
(2)抗静电剂4份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.1份，单独混合3-5分钟；
(3)将(1)混合物料投入平行双螺杆挤出机中熔融，(2)混合物料从双螺杆侧喂料投入，经挤出、造粒制得抗静电聚丙烯材料；其中挤出机的机筒210℃，螺杆主机转速为350r/min，主喂料频率：12，侧喂料转速：50r/min，侧喂料频率：5，真空度为-0.04－-0.08MPa。
实施例八：
本对比例中的抗静电聚丙烯材料是由下列原料按重量份组成：均聚聚丙烯树脂84份，聚丙烯接枝马来酸酐4份，矿物填充滑石粉10份，抗静电剂碳纳米管2份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.2份，EBS：0.2份，抗氧剂1010：0.2份、抗氧剂168：0.1份。
具体制备方法包括以下步骤：
(1)将共聚聚丙烯树脂84份，相容剂4份，矿物填充10份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.1份，EBS：0.1份，抗氧剂1010：0.2份、抗氧剂168：0.1份，加入混合机中混合3-5分钟；
(2)抗静电剂4份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.1份，EBS：0.1份，单独混合3-5分钟；
(3)将(1)混合物料投入平行双螺杆挤出机中熔融，(2)混合物料从双螺杆侧喂料投入，经挤出、造粒制得抗静电聚丙烯材料；其中挤出机的机筒210℃，螺杆主机转速为350r/min，主喂料频率：12，侧喂料转速：50r/min，侧喂料频率：5，真空度为-0.04－-0.08MPa。
实施例1-8所制备材料的主要物性指标参照表1所示。
对比例一：
本对比例是由下列原料按重量份组成：共聚聚丙烯树脂62份，相容剂：聚丙烯接枝马来酸酐10份，矿物填充：滑石粉10份，抗静电剂：聚醚链段接枝聚丙烯18份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.3份，EBS：0.2份，抗氧剂1010：0.2份、抗氧剂168：0.2份。
具体制备方法包括以下步骤：
(1)将共聚丙烯树脂62份，相容剂10份，矿物填充10份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.2份，EBS：0.1份，抗氧剂1010：0.2份、抗氧剂168：0.2份，加入混合机中混合3-5分钟；
(2)抗静电剂18份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.1份，EBS：0.1份，单独混合3-5分钟，
(3)将(1)混合物料投入平行双螺杆挤出机中熔融，(2)混合物料从双螺杆侧喂料投入，经挤出、造粒制得抗静电聚丙烯材料；其中挤出机的机筒210℃，螺杆主机转速为350r/min，主喂料频率：12，侧喂料转速：50r/min，侧喂料频率：5，真空度为-0.04－-0.08MPa。
对比例二：
本对比例是由下列原料按重量份组成：共聚聚丙烯树脂70份，相容剂：聚丙烯接枝马来酸酐10份，矿物填充：滑石粉10份，抗静电剂：导电炭黑10份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.3份，EBS：0.2份，抗氧剂1010：0.2份、抗氧剂168：0.2份。
具体制备方法包括以下步骤：
(1)将共聚丙烯树脂70份，相容剂10份，矿物填充10份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.2份，EBS：0.1份，抗氧剂1010：0.2份、抗氧剂168：0.2份，加入混合机中混合3-5分钟；
(2)抗静电剂10份，双硬脂酸酰胺类分散剂TAS-2A：0.1份，EBS：0.1份，单独混合3-5分钟；
(3)将(1)混合物料投入经特殊改造的平行双螺杆挤出机中熔融，(2)混合物料从双螺杆侧喂料投入，经挤出、造粒制得抗静电聚丙烯材料；其中挤出机的机筒210℃，螺杆主机转速为350r/min，主喂料频率：12，侧喂料转速：50r/min，侧喂料频率：5，真空度为-0.04－-0.08MPa。
对比例1-2所制备的材料的主要物性指标参照表2所示。
表1：
表2：
此外，上述实施例中如在本发明的制备组份中添加紫外光吸收剂、光稳定剂、抗静电剂、着色剂等功能助剂，使复合材料具有相应特性亦受本发明保护。
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 (9)
1.一种抗静电聚丙烯材料，其特征在于：由下列原料按重量份组成：
2.根据权利要求1所述的抗静电聚丙烯材料，其特征在于：所述的聚丙烯树脂为均聚聚丙烯树脂、共聚聚丙烯树脂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的抗静电聚丙烯材料，其特征在于：所述的相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐。
4.根据权利要求1所述的抗静电聚丙烯材料，其特征在于：所述的矿物填充为滑石粉。
5.根据权利要求1所述的抗静电聚丙烯材料，其特征在于：所述的分散剂为硬脂酸类、双硬脂酸酰胺类中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的抗静电聚丙烯材料，其特征在于：所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的抗静电聚丙烯材料，其特征在于：所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010，所述硫代酯类抗氧剂为DLTP，所述亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。
8.一种权利要求1-7任一项所述的抗静电聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将聚丙烯树脂、相容剂、矿物填充、抗氧剂及部分分散剂，混合3-5分钟；
(2)将抗静电剂与剩余的分散剂混合3-5分钟；
(3)将步骤(1)所得混合物料投入到平行双螺杆挤出机的主喂料中熔融，将步骤(2)所得混合物料经侧喂料投入至平行双螺杆挤出机中熔融，然后经挤出、造粒制得抗静电聚丙烯材料。
9.根据权利要求8所述的抗静电聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述平行双螺杆挤出机挤出机的机筒温度为190-210℃，螺杆主机转速为280-350r/min，主喂料频率：8-12，侧喂料转速：50r/min，侧喂料频率：3-5，真空度为-0.04－-0.08MPa。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190507 |
|
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