CN111171459A - 一种聚丙烯改性材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚丙烯改性材料及其制备方法，其由70‑85份聚丙烯树脂、5~10份POE、5~15份抗静电剂、0.2~0.4份抗氧化剂、0.1~0.3份润滑剂和0.2~0.4份偶联剂按照重量份制备而成，其中，所述抗静电剂为碳纤维丝和炭黑颗粒的混合物。本发明中的聚丙烯改性材料在保持优异韧性的同时，还具有良好的抗静电性能。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种聚丙烯改性材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯树脂作为五大通用塑料之一，密度小，生产成本低，拥有综合性能好、耐腐蚀、易加工等优点，被广泛的应用于家电电器、汽车内外饰、办公用品和日用品等领域，在高分子材料中占有非常重要的地位。市场上的聚丙烯产品抗静电效果不好，另外加入抗静电剂会伴随着析出等问题，影响聚丙烯树脂的韧性，限制了聚丙烯树脂的应用。
发明内容
有鉴于此，本发明有必要提供一种聚丙烯改性材料及其制备方法，通过在配方体系中加入抗静电剂同时配合配方的优化，能够在保证聚丙烯材料韧性的同时，显著改善聚丙烯材料的抗静电性能，解决了现有的聚丙烯添加抗静电剂后存在的析出以及影响聚丙烯树脂韧性的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一个方面提供了一种聚丙烯改性材料，其由70-85份聚丙烯树脂、5～10份POE、5～15份抗静电剂、0.2～0.4份抗氧化剂、0.1～0.3份润滑剂和0.2～0.4份偶联剂按照重量份制备而成，其中，所述抗静电剂为碳纤维丝和炭黑颗粒的混合物。本发明中体系中加入碳纤维丝和炭黑颗粒复配的混合物，使得聚丙烯改性材料的表面电阻率达到5-7个数量级，从而显著提升了聚丙烯材料的抗静电性能，这里的碳纤维丝和炭黑颗粒的混合物指的是碳纤维丝和炭黑颗粒混合均匀的状态，其共混的方式不做具体的限定，只要能实现混合均匀目的的方式都可。
进一步的，本发明中的聚丙烯树脂可以为本领域的常规选择，聚丙烯一般分为共聚聚丙烯和均聚聚丙烯，而共聚聚丙烯的抗冲击性能要明显优于均聚聚丙烯，因此，在本发明的一些实施方式中，所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯。而低熔体流动速率的共聚聚丙烯的耐冲击性能更好，因此，优选的，所述共聚聚丙烯在温度230℃、载荷21.17N条件下的质量熔体流动速率为3-35g/10min，从而使得聚丙烯改性材料具有良好的耐冲击性。
进一步的，本发明的一些实施方式中，所述POE为辛烯单体含量在20％-30％的乙烯-辛烯共聚物，从而可以提高聚丙烯改性材料的韧性和耐热性能。
进一步的，本发明的一些实施方式中，优选的，所述碳纤维丝的直径为500-800nm，所述炭黑颗粒的粒径在100-500nm。
进一步的，所述抗静电剂中，比例的关系对抗静电的效果也会产生一定的影响，因此，在本发明的一些实施方式中，优选的，所述碳纤维丝和所述炭黑颗粒的质量比为1：(1-2)，从而使得聚丙烯改性材料的抗静电效果达到最佳。
进一步的，所述抗氧化剂包括受阻酚类、硫代酯类、亚磷酸酯类中的至少一种。本发明中的抗氧化剂为本领域的常规选择，因此，这里不再一一详述。优选的，本发明中的抗氧化剂采用受阻酚类和硫代酯类抗氧化剂的复配，从而能够改善聚丙烯改性材料在双螺杆挤出机和使用化境中的抗老化性能，提升聚丙烯材料的韧性和刚性保留率。
进一步的，本发明中的润滑剂可以是本领域的常规选择，具体可提及的实例包括EBS、PETS、硬脂酸锌、硬脂酸钙、芥酸酰胺中的至少一种，但不限于上述几种。优选的，本发明的一些实施方式中优选芥酸酰胺作为润滑剂，从而提供良好的脱模性能，改善聚丙烯改性材料在高温时的加工性能，并且芥酸酰胺小分子能够在聚合物迁移至表面，改善抗静电剂在聚丙烯材料表面的分布，而更进一步提升聚丙烯改性材料的抗静电性能。
进一步的，本发明中的偶联剂包括硅氧烷偶联剂、钛酸酯偶偶联剂中的至少一种。优选的，本发明中的一些实施方式，选用硅氧烷偶联剂，从而可以改善聚丙烯改性材料和抗静电剂的相容性，使得抗静电剂的分散性更好，且明显降低了抗静电剂在后期使用的析出。
本发明的第二个方面提供了一种如本发明第一个方面所述的聚丙烯改性材料的制备方法，包括以下步骤：
按照配比将干燥后的聚丙烯树脂、POE、抗静电剂、抗氧化剂、润滑剂和偶联剂充分混合，得到均匀的混合物料；在聚丙烯树脂使用前，对聚丙烯树脂进行干燥，优选的干燥温度在80℃，可以理解的是，这里的温度仅用于举例，只要能实现干燥的目的，干燥温度并不限于80℃。且这里不对混合的具体参数进行限定，只要能实现混合均匀的目的即可，在本发明一些优选的实施方式中，混合时间为10-15min。
将所述混合物料通过主喂料斗加入双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、切粒，制得粒料，将所述粒料烘干，制得所述聚丙烯改性材料。
进一步的，所述双螺杆挤出机的料筒温度为200-210℃，螺杆转速为350-400rpm，真空度为-0.04～-0.1MPa；
所述烘干的温度为80±5℃，时间为3-4h。
与现有技术相比，本发明中的配方体系可以明显提高聚丙烯材料的抗静电性能，同时还保持材料良好的韧性。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
实施例1
将共聚聚丙烯树脂在80℃干燥后，按照重量份称取70份共聚聚丙烯树脂、5份乙烯-辛烯共聚物、5份抗静电剂、0.2份抗氧剂、0.1份芥酸酰胺和0.2份硅氧烷偶联剂一起加入到高速搅拌机中混合10分钟，得到均匀的混合物料；
将所述混合物料加入双螺杆挤出机中，熔融、挤出、切粒后得到粒料，将所述粒料在85℃干燥3h，制得聚丙烯改性材料，其中，所述双螺杆挤出机的各区工作温度为：一区180℃，二区190℃，三区195℃，四区190℃，五区190℃，六区190℃，七区200℃，八区190℃，九区190℃，十区200℃，机头温度设定为205℃，螺杆转速设定为400rpm，真空度为-0.08Mpa。
本实施例中的共聚聚丙烯树脂在温度230℃、载荷21.17N条件下的质量溶体流动速率为3g/10min；
乙烯-辛烯共聚物的辛烯单体含量在20％-30％；
抗静电剂为直径800nm的碳纤维丝和粒径500nm的炭黑颗粒组成的1:1组成的混合物；
抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂168以重量比1:2组成的复配抗氧化剂。
实施例2
将共聚聚丙烯树脂在80℃干燥后，按照重量份称取85份共聚聚丙烯树脂、5份乙烯-辛烯共聚物、5份抗静电剂、0.2份抗氧剂、0.1份芥酸酰胺和0.2份硅氧烷偶联剂一起加入到高速搅拌机中混合10分钟，得到均匀的混合物料；
将所述混合物料加入双螺杆挤出机中，熔融、挤出、切粒后得到粒料，将所述粒料在85℃干燥3h，制得聚丙烯改性材料，其中，所述双螺杆挤出机的各区工作温度为：一区180℃，二区190℃，三区195℃，四区190℃，五区190℃，六区190℃，七区200℃，八区190℃，九区190℃，十区200℃，机头温度设定为205℃，螺杆转速设定为400rpm，真空度为-0.08Mpa。
本实施例中的共聚聚丙烯树脂在温度230℃、载荷21.17N条件下的质量溶体流动速率为3g/10min；
乙烯-辛烯共聚物的辛烯单体含量在20％-30％；
抗静电剂为直径800nm的碳纤维丝和粒径500nm的炭黑颗粒组成的1:1组成的混合物；
抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂168以重量比1:2组成的复配抗氧化剂。
实施例3
将共聚聚丙烯树脂在80℃干燥后，按照重量份称取85份共聚聚丙烯树脂、10份乙烯-辛烯共聚物、5份抗静电剂、0.2份抗氧剂、0.1份芥酸酰胺和0.2份硅氧烷偶联剂一起加入到高速搅拌机中混合10分钟，得到均匀的混合物料；
将所述混合物料加入双螺杆挤出机中，熔融、挤出、切粒后得到粒料，将所述粒料在85℃干燥3h，制得聚丙烯改性材料，其中，所述双螺杆挤出机的各区工作温度为：一区180℃，二区190℃，三区195℃，四区190℃，五区190℃，六区190℃，七区200℃，八区190℃，九区190℃，十区200℃，机头温度设定为205℃，螺杆转速设定为400rpm，真空度为-0.08Mpa。
本实施例中的共聚聚丙烯树脂在温度230℃、载荷21.17N条件下的质量溶体流动速率为3g/10min；
乙烯-辛烯共聚物的辛烯单体含量在20％-30％；
抗静电剂为直径800nm的碳纤维丝和粒径500nm的炭黑颗粒组成的1:1组成的混合物；
抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂168以重量比1:2组成的复配抗氧化剂。
实施例4
将共聚聚丙烯树脂在80℃干燥后，按照重量份称取85份共聚聚丙烯树脂、10份乙烯-辛烯共聚物、10份抗静电剂、0.2份抗氧剂、0.1份芥酸酰胺和0.2份硅氧烷偶联剂一起加入到高速搅拌机中混合10分钟，得到均匀的混合物料；
将所述混合物料加入双螺杆挤出机中，熔融、挤出、切粒后得到粒料，将所述粒料在85℃干燥3h，制得聚丙烯改性材料，其中，所述双螺杆挤出机的各区工作温度为：一区180℃，二区190℃，三区195℃，四区190℃，五区190℃，六区190℃，七区200℃，八区190℃，九区190℃，十区200℃，机头温度设定为205℃，螺杆转速设定为400rpm，真空度为-0.08Mpa。
本实施例中的共聚聚丙烯树脂在温度230℃、载荷21.17N条件下的质量溶体流动速率为3g/10min；
乙烯-辛烯共聚物的辛烯单体含量在20％-30％；
抗静电剂为直径800nm的碳纤维丝和粒径500nm的炭黑颗粒组成的1:1组成的混合物；
抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂168以重量比1:2组成的复配抗氧化剂。
实施例5
将共聚聚丙烯树脂在80℃干燥后，按照重量份称取85份共聚聚丙烯树脂、10份乙烯-辛烯共聚物、10份抗静电剂、0.2份抗氧剂、0.1份EBS和0.2份硅氧烷偶联剂一起加入到高速搅拌机中混合10分钟，得到均匀的混合物料；
将所述混合物料加入双螺杆挤出机中，熔融、挤出、切粒后得到粒料，将所述粒料在85℃干燥3h，制得聚丙烯改性材料，其中，所述双螺杆挤出机的各区工作温度为：一区180℃，二区190℃，三区195℃，四区190℃，五区190℃，六区190℃，七区200℃，八区190℃，九区190℃，十区200℃，机头温度设定为205℃，螺杆转速设定为400rpm，真空度为-0.08Mpa。
本实施例中的共聚聚丙烯树脂在温度230℃、载荷21.17N条件下的质量溶体流动速率为3g/10min；
乙烯-辛烯共聚物的辛烯单体含量在20％-30％；
抗静电剂为直径800nm的碳纤维丝和粒径500nm的炭黑颗粒组成的1:1组成的混合物；
抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂168以重量比1:2组成的复配抗氧化剂。
实施例6
将共聚聚丙烯树脂在80℃干燥后，按照重量份称取85份共聚聚丙烯树脂、10份乙烯-辛烯共聚物、10份抗静电剂、0.2份抗氧剂、0.1份芥酸酰胺和0.2份硅氧烷偶联剂一起加入到高速搅拌机中混合10分钟，得到均匀的混合物料；
将所述混合物料加入双螺杆挤出机中，熔融、挤出、切粒后得到粒料，将所述粒料在85℃干燥3h，制得聚丙烯改性材料，其中，所述双螺杆挤出机的各区工作温度为：一区180℃，二区190℃，三区195℃，四区190℃，五区190℃，六区190℃，七区200℃，八区190℃，九区190℃，十区200℃，机头温度设定为205℃，螺杆转速设定为400rpm，真空度为-0.08Mpa。
本实施例中的共聚聚丙烯树脂在温度230℃、载荷21.17N条件下的质量溶体流动速率为3g/10min；
乙烯-辛烯共聚物的辛烯单体含量在20％-30％；
抗静电剂为直径700nm的碳纤维丝和粒径300nm的炭黑颗粒组成的1:1组成的混合物；
抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂168以重量比1:2组成的复配抗氧化剂。
实施例7
将共聚聚丙烯树脂在80℃干燥后，按照重量份称取85份共聚聚丙烯树脂、10份乙烯-辛烯共聚物、10份抗静电剂、0.2份抗氧剂、0.1份芥酸酰胺和0.2份硅氧烷偶联剂一起加入到高速搅拌机中混合10分钟，得到均匀的混合物料；
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本实施例中的共聚聚丙烯树脂在温度230℃、载荷21.17N条件下的质量溶体流动速率为3g/10min；
乙烯-辛烯共聚物的辛烯单体含量在20％-30％；
抗静电剂为直径500nm的碳纤维丝和粒径100nm的炭黑颗粒组成的1:1组成的混合物；
抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂168以重量比1:2组成的复配抗氧化剂。
实施例8
将共聚聚丙烯树脂在80℃干燥后，按照重量份称取85份共聚聚丙烯树脂、10份乙烯-辛烯共聚物、10份抗静电剂、0.2份抗氧剂、0.1份芥酸酰胺和0.2份硅氧烷偶联剂一起加入到高速搅拌机中混合10分钟，得到均匀的混合物料；
将所述混合物料加入双螺杆挤出机中，熔融、挤出、切粒后得到粒料，将所述粒料在85℃干燥3h，制得聚丙烯改性材料，其中，所述双螺杆挤出机的各区工作温度为：一区180℃，二区190℃，三区195℃，四区190℃，五区190℃，六区190℃，七区200℃，八区190℃，九区190℃，十区200℃，机头温度设定为205℃，螺杆转速设定为400rpm，真空度为-0.08Mpa。
本实施例中的共聚聚丙烯树脂在温度230℃、载荷21.17N条件下的质量溶体流动速率为3g/10min；
乙烯-辛烯共聚物的辛烯单体含量在20％-30％；
抗静电剂为直径500nm的碳纤维丝和粒径100nm的炭黑颗粒组成的1:2组成的混合物；
抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂168以重量比1:2组成的复配抗氧化剂。
实施例9
将共聚聚丙烯树脂在80℃干燥后，按照重量份称取85份共聚聚丙烯树脂、10份乙烯-辛烯共聚物、15份抗静电剂、0.2份抗氧剂、0.1份芥酸酰胺和0.2份硅氧烷偶联剂一起加入到高速搅拌机中混合10分钟，得到均匀的混合物料；
将所述混合物料加入双螺杆挤出机中，熔融、挤出、切粒后得到粒料，将所述粒料在85℃干燥3h，制得聚丙烯改性材料，其中，所述双螺杆挤出机的各区工作温度为：一区180℃，二区190℃，三区195℃，四区190℃，五区190℃，六区190℃，七区200℃，八区190℃，九区190℃，十区200℃，机头温度设定为205℃，螺杆转速设定为400rpm，真空度为-0.08Mpa。
本实施例中的共聚聚丙烯树脂在温度230℃、载荷21.17N条件下的质量溶体流动速率为3g/10min；
乙烯-辛烯共聚物的辛烯单体含量在20％-30％；
抗静电剂为直径800nm的碳纤维丝和粒径500nm的炭黑颗粒组成的1:1组成的混合物；
抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂168以重量比1:2组成的复配抗氧化剂。
将实施例中制得的聚丙烯改性材料进行相关性能测试，将聚丙烯改性材料在80℃恒温鼓风干燥箱中干燥2-3h后，相关测试方法如下：
拉伸强度：按GB/T1040方法，拉伸速度50mm/min；
弯曲强度：按GB/T9341方法，实验速度2mm/min；
悬臂梁缺口冲击强度：按GB/T1843方法，实验方法，4mm厚度试样；
表面电阻率：按IEC60093-1980方法，3mm厚度样板测试。
测试结果如表1中所示的：
表1实施例中聚丙烯改性材料相关性能测试结果
根据表1中的测试结果可以看出，本发明中的聚丙烯改性材料在保持良好力学性能的基础上具有优异的抗静电性能，实施例4-7可以看出，优选的抗静电剂添加比例和合理的抗静电剂结构组成能够更高效的提升聚丙烯改性材料的表面电阻率，并且最大程度的保持了聚丙烯材料的性能。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种聚丙烯改性材料，其特征在于，其由70-85份聚丙烯树脂、5~10份POE、5~15份抗静电剂、0.2~0.4份抗氧化剂、0.1~0.3份润滑剂和0.2~0.4份偶联剂按照重量份制备而成，其中，所述抗静电剂为碳纤维丝和炭黑颗粒的混合物。
2.如权利要求1所述的聚丙烯改性材料，其特征在于，所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯，所述共聚聚丙烯在温度230℃、载荷21.17N条件下的质量溶体流动速率为3-35g/10min。
3.如权利要求1所述的聚丙烯改性材料，其特征在于，所述POE为辛烯单体含量在20%-30%的乙烯-辛烯共聚物。
4.如权利要求1所述的聚丙烯改性材料，其特征在于，所述碳纤维丝的直径为500-800nm，所述炭黑颗粒的粒径在100-500nm。
5.如权利要求1所述的聚丙烯改性材料，其特征在于，所述抗静电剂中，所述碳纤维丝和所述炭黑颗粒的质量比为1：（1-2）。
6.如权利要求1所述的聚丙烯改性材料，其特征在于，所述抗氧化剂包括受阻酚类、硫代酯类、亚磷酸酯类中的至少一种。
7.如权利要求1所述的聚丙烯改性材料，其特征在于，所述润滑剂包括EBS、PETS、硬脂酸锌、硬脂酸钙、芥酸酰胺中的至少一种。
8.如权利要求1所述的聚丙烯改性材料，其特征在于，所述偶联剂包括硅氧烷偶联剂、钛酸酯偶偶联剂中的至少一种。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的聚丙烯改性材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照配比将干燥后的聚丙烯树脂、POE、抗静电剂、抗氧化剂、润滑剂和偶联剂充分混合，得到均匀的混合物料；
将所述混合物料通过主喂料斗加入双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、切粒，制得粒料，将所述粒料烘干，制得所述聚丙烯改性材料。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的料筒温度为200-210℃，螺杆转速为350-400rpm，真空度为-0.04~-0.1MPa；
所述烘干的温度为80±5℃，时间为3-4h。
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| CN103739945A (zh) * | 2013-12-09 | 2014-04-23 | 宁波康氏塑料科技有限公司 | 一种导电聚丙烯复合材料 |
| CN105315557A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-02-10 | 东莞市松燊塑料科技有限公司 | 一种抗静电pp改性材料及其制备方法 |
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