CN110565196A - 一种阻燃抗静电性聚丙烯纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阻燃抗静电性聚丙烯纤维，具体包括以下重量份数的原料：聚丙烯180~220份；氯化聚乙烯5~20份；氯化聚丙烯1~5份；聚四氟乙烯5~20份；抗静电剂1~5份；开口剂1~5份；改性剂1~10份；分子量调节剂1~5份，本发明将开口剂、聚丙烯树脂混合进行高速搅拌，得到混合料，再加入氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、改性剂、抗静电剂、分子量调节剂和聚四氟乙烯继续进行高速搅拌，最后投入双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出。本发明生产出的聚丙烯纤维材料机械系能优越，阻燃性好，同时材料流动性佳、静电作用小。

Description

一种阻燃抗静电性聚丙烯纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯纤维及其制备方法，具体涉及一种阻燃抗静电性聚丙烯纤维及其制备方法。

背景技术

聚丙烯（PP）具有众多优点，使其得以广泛应用。但由于它的体积电阻率和表面电阻率均很高，这就导致在摩擦、剥离等的过程中会使PP表面产生静电荷积累，从而大大限制了其应用领域。故PP抗静电改性的研究已成为国内外研究的热门课题。

中国专利CN1966561A 公开了一种抗静电双向拉伸聚丙烯组合物及其制备方法，具体公开了组合物配方包含开口剂、爽滑剂、抗静电剂、抗氧剂、加工和热稳定剂、抗静电剂为脂肪酸甘油单酯或二酯、脂肪酸聚乙二醇酯、酰胺类和/或乙基胺类；防粘连剂为二氧化硅系列的无机物或颗粒状交联的聚硅氧烷；开口剂为合成的二氧化硅或硅酸盐；开口剂为硬脂酸钙；爽滑剂为油酸酰胺、芥酸酰胺和/或硅酮；主辅抗氧剂采用亚磷酸酯稳定剂与受阻胺类抗氧剂。

本发明旨在提供一种机械性能优良、阻燃性好同时兼具良好抗静电性的聚丙以及其制备方法。

发明内容

本发明的目的之一在于解决上述问题，提供一种阻燃抗静电性聚丙烯纤维。

本发明的另一目的在于提供上述阻燃抗静电性聚丙烯纤维的制备方法。

实现本发明的第一目的的技术方案为：

一种阻燃抗静电性聚丙烯纤维，包括以下重量份数的原料：

聚丙烯 180~220份

氯化聚乙烯 15~20份

氯化聚丙烯 1~5份

聚四氟乙烯 5~20份

抗静电剂 1~5份

开口剂 1~5份

改性剂 1~10份

分子量调节剂 1~5份。

通过采用上述方案，提供了一种阻燃抗静电性聚丙烯纤维的各组分原料及其重量份数，具体为采用氯化聚乙烯、氯化聚丙烯改性聚丙烯纤维抗阻燃性，再通过抗静电剂、开口剂、改性剂、分子量调节剂以及聚四氟乙烯来改性材料的流动性。

所述抗静电剂为永久性季铵盐类抗静电剂。

通过采用上述方案，提供的高分子永久性抗静电剂的抗静电效果稳定持久，不会受擦拭、洗涤等一系列条件影响，对环境的相对湿度依赖性小，能提高聚丙烯纤维塑料的抗静电性。

所述开口剂为有机开口剂或无机开口剂的混合，其中有机开口剂为酰胺类或者硬脂酸盐的一种或者两种；无机开口剂为纳米二氧化硅、硫酸钙、磷酸氢钙、滑石粉的一种或者几种。

所述开口剂优选无机开口剂，无机开口剂优选为纳米二氧化硅。

通过限定采用无机开口剂为纳米二氧化硅，能够与改性剂SiO₂/EVA更好的相容配合使用。

所述的改性剂为纳米二氧化硅和乙烯-醋酸乙烯的共聚物。

通过采用上述方案，提供的纳米二氧化硅和乙烯-醋酸乙烯的共聚物即SiO₂/EVA改性剂能明显提高薄膜的极性，降低薄膜的动摩擦系数，提高了材料的流动性。

所述的分子量调节剂为DTBP、DHBP、DTBPH、TPO的一种或者几种。

通过采用上述方案，提供的分子量调节剂在反应时，通过分解为自由基，生成的自由基与RH反应，夺走高分子中的叔氢活泼氢，生成R·，然后带走自由基的聚丙烯长分子链发生断裂，变成短分子链，从而降低聚合物分子量，改善流动性。

实现本发明另一目的的技术方案是：上述阻燃抗静电性聚丙烯纤维的制备方法，包括以下步骤：

a、抗静电剂制备：氯化聚丙烯和乙二醇进行接枝反应，制备永久性季铵盐类抗静电剂留作备用；

b、改性剂制备：制备纳米SiO₂/EVA改性剂，向搅拌釜中加入乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液，并调节体系温度为20~60℃；加入水玻璃并混合0.5h~3h；加入中和剂搅拌控制pH为2-6生成沉淀物；收集沉淀物洗涤、研磨、干燥粉碎，即得纳米SiO₂/EVA改性剂留作备用；

c、将开口剂、爽滑剂、聚丙烯树脂混合进行高速搅拌，得到混合料，再加入氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、改性剂、抗静电剂、分子量调节剂和聚四氟乙烯继续进行高速搅拌，得到混合物备用；

d、将c得到的混合物投入双螺杆挤出机中进行熔融共混，控制双螺杆挤出机的各区温度分别为：一区160~170℃、二区170~200℃、三区170~200℃、四区190~210℃、五区200~230℃、六区210~240℃，机头温度200~240℃，喂料螺杆的转速为300~500rpm，助剂螺杆转速为150~280rpm，得到熔体；

e、将熔体进行冷却、切粒，得到所述阻燃抗静电性聚丙烯纤维。

通过采用上述方案，提供了一种阻燃抗静电性聚丙烯纤维的制备方法，通过提供一种聚丙烯、氯化聚乙烯、连续化聚丙烯和聚四氟乙烯混合熔融共混的改性材料，通过合成抗静电剂、改性剂配合开口剂、爽滑剂等一同搅拌制备聚丙烯纤维材料。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、选用聚丙烯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯的基料组合，旨在通过氯化聚乙烯、氯化聚丙烯改善聚丙烯纤维拉伸性和阻燃性，同时氯化聚丙烯还具有改善最终材料流动性的作用；

2、选用的抗静电剂为氯化聚丙烯和乙二醇反应的永久性季铵盐类抗静电剂，其与材料以合金形式共混，抗静电性能长久存在；改性剂为纳米SiO₂/EVA改性剂，EVA本身提高了SiO₂与聚丙烯基的界面结合力，通过对纳米SiO₂进行表面改性，减少了纳米SiO₂在聚丙烯中的团聚，从而提高了本身开口剂SiO₂的效果；分子量调节剂为DTBP、DHBP、DTBPH和TPO中的一种或几种，从而缩短材料分子链，所用的这些助剂一同的协同作用下，提高了最终材料的抗静电性，改善其流动性；

3、选用的聚四氟乙烯弹性体材料，能有效的改善材料在熔融状态下与金属间的摩擦系数，降低熔体表观粘度，提高材料的透光率，增加材料表面的光滑度，提高其流动性。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均可以通过市购获得的常规产品。

实施例1：

本实施例的一种阻燃抗静电性聚丙烯纤维由下述用量的组分制成：

聚丙烯200份；氯化聚乙烯18份；氯化聚丙烯3份；聚四氟乙烯15份；抗静电剂3份；开口剂4份；改性剂8份；分子量调节剂（DTBP）3份。

本实施例的一种阻燃抗静电性聚丙烯纤维其制备方法包括下述步骤：

a、抗静电剂制备：氯化聚丙烯和乙二醇进行接枝反应，制备永久性季铵盐类抗静电剂留作备用；

b、改性剂制备：向搅拌釜中加入乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液，并调节体系温度为50℃；加入水玻璃并混合1.5h；加入中和剂搅拌控制pH为4生成沉淀物；收集沉淀物洗涤、研磨、干燥粉碎，即得纳米SiO₂/EVA改性剂留作备用；

c、将开口剂、爽滑剂、聚丙烯树脂混合进行高速搅拌，得到混合料，再加入氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、改性剂、抗静电剂、分子量调节剂和聚四氟乙烯继续进行高速搅拌，得到混合物备用；

d、将c得到的混合物投入双螺杆挤出机中进行熔融共混，控制双螺杆挤出机的各区温度分别为：一区165℃、二区188℃、三区192℃、四区205℃、五区215℃、六区228℃，机头温度230℃，喂料螺杆的转速为400rpm，助剂螺杆转速为220rpm，得到熔体；

e、将熔体进行冷却、切粒，得到所述阻燃抗静电性聚丙烯纤维。

实施例2~3：

各实施例的阻燃抗静电性聚丙烯纤维的制备方法与实施例1相同，挤出条件也相同，不同之处在于各组分的用量，具体见表1。

表1 各组成成分用量（份）

实施例	聚丙烯	氯化聚乙烯	氯化聚丙烯	聚四氟乙烯	抗静电剂	开口剂	改性剂	分子量调节剂
									1	200	18	3	15	3	4	8	3
2	200	16	2	12	1	3	5	3
									3	200	15	2	6	1	3	2	3

选取制备得到实施例1~3的阻燃抗静电性聚丙烯纤维试样各1份，分为三组，对应编号1~3，分别测试其性能。

拉伸屈服应力、拉伸断裂应力、断裂伸长率测试参照GB/T 1040.2-2006标准测试。

弯曲强度测试参照GB/T 9341-2000标准测试。

静摩擦系数、动摩擦系数参照GB/T 10006-1988标准测试。

表面电阻率测试参照GB/T1410-1998 标准测试。

表2 阻燃抗静电性聚丙烯纤维的材料性能测试结果

编号	拉伸屈服应力MPa	拉伸断裂应力MPa	断裂伸长率%	弯曲强度MPa	静摩擦系数	动摩擦系数	表面电阻率，Ω
								1	38.1	31.3	353	40.5	0.160	0.155	5.5×10<sup>9</sup>
2	35.5	29.2	313	38.5	0.362	0.454	6.5×10<sup>11</sup>
								3	32.7	28.7	305	37.2	0.482	0.521	5.8×10<sup>12</sup>

阻燃抗静电性聚丙烯纤维的水平燃烧性能和垂直燃烧性能测试参照美国UL94标准进行，具体见表3。

表3 水平燃烧性能和垂直燃烧性能结果

编号	滴落情况	燃烧速度/（mm/min）	水平燃烧级别	垂直燃烧级别
					1	少量	10mm	FH-1	不能
2	少量	15mm	FH-1	不能
					3	有	15mm	FH-2	不能

由以上数据可知，本发明所取得的改性聚丙烯纤维机械技能优越，同时阻燃性好、材料流动性佳、静电作用小。

显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种阻燃抗静电性聚丙烯纤维，包括以下重量份数的原料：

聚丙烯 180~220份

氯化聚乙烯 15~20份

氯化聚丙烯 1~5份

聚四氟乙烯 5~20份

抗静电剂 1~5份

开口剂 1~5份

改性剂 1~10份

分子量调节剂 1~5份。

2.根据权利要求1所述的一种阻燃抗静电性聚丙烯纤维，其特征在于：所述抗静电剂为永久性季铵盐类抗静电剂。

3.根据权利要求1所述的一种阻燃抗静电性聚丙烯纤维，其特征在于：所述开口剂为有机开口剂或无机开口剂，其中有机开口剂为酰胺类或者硬脂酸盐的一种或者两种；无机开口剂为纳米二氧化硅、硫酸钙、磷酸氢钙、滑石粉的一种或者几种。

4.根据权利要求3所述的一种阻燃抗静电性聚丙烯纤维，其特征在于：所述开口剂优选为无机开口剂，无机开口剂优选为纳米二氧化硅。

5.根据权利要求1所述的一种阻燃抗静电性聚丙烯纤维，其特征在于：所述改性剂为纳米二氧化硅和乙烯-醋酸乙烯的共聚物。

6.根据权利要求1所述的一种阻燃抗静电性聚丙烯纤维，其特征在于：所述的分子量调节剂为DTBP、DHBP、DTBPH、TPO的一种或者几种。

7.权利要求1所述的用于一种阻燃抗静电性聚丙烯纤维的制备方法，其特征在于具有以下步骤：

a、抗静电剂制备：将氯化聚丙烯和乙二醇进行接枝反应，制备永久性季铵盐类抗静电剂留作备用；

b、改性剂制备：向搅拌釜中加入乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液，并调节体系温度为20~60℃；加入水玻璃并混合0.5h~3h；加入中和剂搅拌控制pH为2-6生成沉淀物；收集沉淀物洗涤、研磨、干燥粉碎，即得纳米SiO₂/EVA改性剂留作备用；

c、将开口剂、爽滑剂、聚丙烯树脂混合进行高速搅拌，得到混合料，再加入氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、改性剂、抗静电剂、分子量调节剂和聚四氟乙烯继续进行高速搅拌，得到混合物备用；

d、将c得到的混合物投入双螺杆挤出机中进行熔融共混，控制双螺杆挤出机的各区温度分别为：一区160~170℃、二区170~200℃、三区170~200℃、四区190~210℃、五区200~230℃、六区210~240℃，机头温度200~240℃，喂料螺杆的转速为300~500rpm，助剂螺杆转速为150~280rpm，得到熔体；

e、将熔体进行冷却、切粒，得到所述阻燃抗静电性聚丙烯纤维。