CN114181467A - 一种抗静电耐辐照聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗静电耐辐照聚丙烯及其制备方法。所述抗静电耐辐照聚丙烯材料，按重量份计，原料组成包括：聚丙烯40~60份，聚偏氟乙烯8~15份，导电炭黑母粒25~40份，增刚母粒5~15份，相容剂2~5份，耐老化助剂0.3~1.2份。本发明通过引入聚偏氟乙烯和晶须增刚母粒，一方面增加材料的极性和形成晶须网格来增强导电炭黑的导电效果，另一方面增强复合材料的强度和耐辐照性能，可极大扩展抗静电聚丙烯材料在电气方面的应用。
Description
技术领域
本发明涉及聚丙烯材料技术领域，具体涉及一种抗静电耐辐照聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯具有密度低、力学性能优异、成本低以及易于回收利用等优点，但是也存在耐寒差、易受光热老化，强度低等缺点，同时因为聚丙烯极性低，不易做喷涂处理，对比其他通用塑料表面电阻大，容易产生静电累积，限制了聚丙烯在电气工业的应用。
现有的抗静电聚丙烯一般通过加入导电炭黑或者抗静电剂等填料来实现，如果只要求表面电阻率在108Ω左右，通过添加少量抗静电剂就可以了，如果要求电阻率达到106Ω甚至103Ω，就需要加入较大比例的导电炭黑，比例甚至可以高达40%。炭黑的大量引入会极大的影响聚丙烯本色的性能和流动性，导致最后成品材料注塑难，且强度不够。 本发明通过引入聚偏氟乙烯和晶须增刚母粒，一方面增加材料的极性和形成晶须网格来增强导电炭黑的导电效果，另一方面增强复合材料的强度和耐辐照性能。
发明内容
本发明提供了一种抗静电耐辐照聚丙烯材料及其制备方法，兼具优异的静电性能和耐紫外辐照性能，可用于制备汽车件和电气功能件。
一种抗静电耐辐照聚丙烯材料及其制备方法，按重量份计，原料组成包括：
聚丙烯 40~60份，
聚偏氟乙烯 8~15份，
导电炭黑母粒 25~40份，
增刚母粒 5~15份，
相容剂 2~5份，
耐老化助剂 0.3~1.2份。
作为优选，所述聚丙烯为均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯，230℃、2.16 kg测试条件下熔体流动速率为1~50g/10 min。
作为优选，所述聚偏氟乙烯，230℃、5 kg测试条件下熔体流动速率为1~10g/10min。
作为优选，所述导电炭黑母粒为聚丙烯基体，炭黑含量为40-60%。
作为优选，所述增刚母粒为聚丙烯基体，镁盐晶须含量为40-60%。
作为优选，所述相容剂选自马来酸酐接枝聚丙烯。
所述耐老化助剂优选为抗氧剂、光稳定剂中的至少一种，进一步优选为抗氧剂、光稳定剂的复配物。
经研究发现，在满足上述各优选条件的情况下，所得聚丙烯材料具有优良的静电性能、力学性能和耐紫外辐照性能。
本发明还提供了所述的抗静电耐辐照聚丙烯材料的制备方法，包括步骤：
（1）将所有原料按配比混合搅拌均匀，所述搅拌的转速为80~90 rpm，时间为10~15min；
（2）将步骤（1）所得混合物从双螺杆挤出机主喂料口加入，主机转速400-600rpm，挤出温度180℃-230℃，双螺杆挤出机的螺杆组合至少包括2组反向剪切块和1~2组三头密炼原件和1~2组齿形盘，经熔融挤出、造粒即得所述的抗静电耐辐照聚丙烯材料。
本发明与现有技术相比，主要优点包括：与一般聚丙烯加导电炭黑体系相比，本发明通过加入增刚母粒大幅增加此体系的刚性，同时增刚母粒中的晶须可以形成一定的网格结构，利于导电网络的形成；本发明又通过加入聚偏氟乙烯增加了体系的力学强度、耐温、耐磨和耐辐照能力，同时高极性的聚偏氟乙烯对导电网络形成也具备相当的促进作用。本发明难分散的炭黑和晶须都通过母粒方式添加，易于加工。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1
将44.7重量份聚丙烯，8重量份聚偏氟乙烯，40重量份导电炭黑母粒，5重量份增刚母粒，2重量份相容剂，0.3重量份耐老化助剂在搅拌锅中低速搅拌（85 rpm）10分钟，混合均匀后，放入挤出机料斗，通过双螺杆挤出机熔融共混，挤出温度170~240℃制备得到耐刮擦耐划伤聚丙烯材料。原料配比详见下表1，各原料来源以及主要指标详见下表2。
将制得的聚丙烯材料在鼓风干燥箱，85℃干燥2小时，然后由注塑机注塑测试样条。密度测试按 ISO 1183-1标准执行；弯曲强度和弯曲模量测试按 ISO 178标准执行，速度为2 mm/min；简支梁缺口冲击强度按 ISO 179标准执行，摆锤2.75J；熔体流动速率按ISO1133标准执行，230℃、2.16kg；表面电阻按IEC 60093标准执行，测试电压10 V；紫外老化后ΔE按ISO 4892 标准进行测试，色差仪测试前后样品数据。测试性能数据结果见下表3，数据保留一定有效位数。
实施例2
将38.8重量份聚丙烯，15重量份聚偏氟乙烯，25重量份导电炭黑母粒，15重量份增刚母粒，5重量份相容剂，1.2重量份耐老化助剂在搅拌锅中低速搅拌（85 rpm）10分钟，混合均匀后，放入挤出机料斗，通过双螺杆挤出机熔融共混，挤出温度170~240℃制备得到耐刮擦耐划伤聚丙烯材料。原料配比详见下表1，各原料来源以及主要指标详见下表2。
待测试样条的制备条件及测试方法同实施例1，测试数据见下表3。
实施例3
将46.4重量份聚丙烯，10重量份聚偏氟乙烯，30重量份导电炭黑母粒，10重量份增刚母粒，3重量份相容剂，0.6重量份耐老化助剂在搅拌锅中低速搅拌（85 rpm）10分钟，混合均匀后，放入挤出机料斗，通过双螺杆挤出机熔融共混，挤出温度170~240℃制备得到耐刮擦耐划伤聚丙烯材料。原料配比详见下表1，各原料来源以及主要指标详见下表2。
待测试样条的制备条件及测试方法同实施例1，测试数据见下表3。
表1实施例1~3的原料配比
| 组分 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 聚丙烯 | 44.7 | 38.8 | 46.4 |
| 聚偏氟乙烯 | 8 | 15 | 10 |
| 导电炭黑母粒 | 40 | 25 | 30 |
| 增刚母粒 | 5 | 15 | 10 |
| 相容剂 | 2 | 5 | 3 |
| 耐老化助剂 | 0.3 | 1.2 | 0.6 |
表2各原料来源以及主要指标
表3实施例1~3性能测试及RTP公司产品实测值
| 性能指标 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 美国RTP公司ESD C 100 HF |
| 密度（g/cm<sup>3</sup>） | 1.060 | 1.089 | 1.058 | 0.99 |
| 弯曲强度（MPa） | 34.2 | 42.7 | 36.3 | 29 |
| 弯曲模量（MPa） | 1373 | 1882 | 1670 | 1280 |
| 简支梁冲击强度（kJ/m<sup>2</sup>） | 24 | 19 | 30 | 20 |
| 熔体流动速率（g/10 min） | 7.8 | 8 | 8.6 | 8.2 |
| 表面电阻Ω | 1.20E+03 | 6.00E+04 | 2.00E+04 | 2.00E+06 |
| 紫外老化后ΔE(5kj) | 0.23 | 0.11 | 0.14 | 0.28 |
上述测试结果表明，本发明的复合材料，表面电阻和耐紫外老化数据优异，同时兼具良好的力学性能。与美国RTP公司导电PP相比，表面电阻值更低，老化后的颜色变化更小，更耐老化，降低了成本，简化了加工工艺，同时能保证优异的弯曲模量、简支梁缺口冲击、熔体流动速率等，同时也加强了材料的耐紫外老化性能。
如实施例2、3，在表面电阻要求不高的场合，调整原料比例，复合材料的力学性能和抗紫外性能可以进一步增强。
本发明通过聚偏氟乙烯和增刚母粒的加入，降低了导电炭黑通电网路的形成难度，大大加强的材料的抗紫外性能和力学性能，同时所采用的的母粒易于加工实施，可以有效提升抗静电聚丙烯材料在电子电气领域的应用价值，拓宽客户的材料选择范围。
此外应理解，在阅读了本发明的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (4)
1.一种抗静电耐辐照聚丙烯材料，其特征在于，按重量份计，原料组成包括：
聚丙烯 40~60份，
聚偏氟乙烯 8~15份，
导电炭黑母粒 25~40份，
增刚母粒 5~15份，
相容剂 2~5份，
耐老化助剂 0.3~1.2份。
2.根据权利要求1所述的抗静电耐辐照聚丙烯材料，其特征在于，所述聚丙烯为均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯，230℃、2.16 kg测试条件下熔体流动速率为1~50g/10 min；
所述聚偏氟乙烯，230℃、5 kg测试条件下熔体流动速率为1~10g/10 min。
3.根据权利要求1所述的抗静电耐辐照聚丙烯材料，所述导电炭黑母粒为聚丙烯基体，炭黑含量为40-60%；
所述增刚母粒为聚丙烯基体，镁盐晶须含量为40-60%；
所述耐老化助剂为抗氧剂、光稳定剂中的至少一种。
4.根据权利要求1~3任一权利要求所述的抗静电耐辐照聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
（1）将所有原料按配比混合搅拌均匀，所述搅拌的转速为80~90 rpm，时间为10~15min；
（2）将步骤（1）所得混合物从双螺杆挤出机主喂料口加入，主机转速400-600rpm，挤出温度180℃-230℃，经熔融挤出、造粒即得所述的抗静电耐辐照聚丙烯材料。
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