CN114230908A - 一种具有优良导电性能的pp改性材料及其改性工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有优良导电性能的PP改性材料及其改性工艺，该种具有优良导电性能的PP改性材料由下述重量百分比的原料制得：聚丙烯81%~86%，炭黑5%~6%，硅烷偶联剂3%~4%，硬脂酸钙2%~3%，石墨粉2%~3%，铝粉2%~3%，异丙醇适量，本发明具有优良导电性能的PP改性材料以pp材料为基底，使用改性炭黑、石墨粉和铝粉作为改性材料，赋予了本发明优良的导电性能。

Description

一种具有优良导电性能的PP改性材料及其改性工艺
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种具有优良导电性能的PP改性材料及其改性工艺。
背景技术
聚丙烯（Polypropylene，简称PP）是一种半结晶的热塑性塑料，具有较高的耐冲击性，机械性质强韧，抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀，在工业界有广泛的应用，是平常常见的高分子材料之一，其密度较小、质地硬而韧性，具有一定的性能缺点，一般会对其进行改性，增强某些方面的性能使用，PP材料抗电压、耐电弧性好，击穿电压也很高，适合用作电器配件等，但其本身的抗静电效果并不理想。
因此，发明一种具有优良导电性能的PP改性材料及其改性工艺来解决上述问题很有必要。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种具有优良导电性能的PP改性材料及其改性工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有优良导电性能的PP改性材料，由下述重量百分比的原料制得：聚丙烯81%~86%，炭黑5%~6%，硅烷偶联剂3%~4%，硬脂酸钙2%~3%，石墨粉2%~3%，铝粉2%~3%，异丙醇适量。
进一步的，所述炭黑为乙炔碳黑。
进一步的，所述石墨粉为鳞片状石墨多次磨选而成。
一种具有优良导电性能的PP改性材料的改性工艺，按以下步骤进行：
S1、将炭黑于100℃~110℃下搅拌15min；
S2、将1％硅烷偶联剂加入炭黑继续搅拌20min；
S3、将物料倒入挤出造粒机中，加入硬脂酸钙，提高温度到200℃，混炼10min；
S4、将石墨粉于1700℃下氧化；
S5、将铝粉和氧化后的石墨粉放入异丙醇中磁性搅拌4h后过滤干燥得到石墨-铝复合粉；
S6、将S5的得到的石墨-铝复合粉倒入造粒机中添加剩余硅烷偶联剂，提高温度到800℃，并通入氮气，恒温混炼60min~80min；
S7、加入聚丙烯，降低温度到200~210℃，搅拌40min；
S8、将混合好的材料挤出造粒，烘干备用；
S9、将造粒后的粒料倒入注塑机，使用注塑机注塑成型。
进一步的，搅拌时异丙醇需没过铝粉与石墨粉表面。
进一步的，所述铝粉直径在10微米以下。
进一步的，造粒区一区温度206℃，二区温度204℃，三区温度201℃。
本发明的反应机理及有益效果如下：
本发明首先将炭黑与硬脂酸钙混合，将炭黑材料改性，降低了炭黑渗滤域的阀值，提示了改性炭黑的导电性，石墨粉与空气在高温下氧化，经氧化处理后其表面形成-COO-和-OH等共价键结合的官能团，这些官能团可在首次放电循环时形成化合键稳定的SEI膜从而提高寿命，之后铝粉和石墨粉在有机溶液中混合后干燥，可以有效将石墨粉分散，解决石墨粉易团聚的问题，并且铝粉可以提升石墨粉的硬度，石墨粉可以作为铝粉的润滑剂，防止铝粉直接添加到造粒机中，刮伤机杆，再次添加硅烷偶联剂后与改性炭黑一起在高温下混炼，通入氮气防止铝粉氧化，此时混合物料在高温下呈现液体状态，方便充分混合均匀，最后将混合的改性材料与聚丙烯混合，得到导电性优良的pp材料。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围；
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明提供了如图1所示的一种具有优良导电性能的PP改性材料，由下述重量百分比的原料制得：聚丙烯81%~86%，炭黑5%~6%，硅烷偶联剂3%~4%，硬脂酸钙2%~3%，石墨粉2%~3%，铝粉2%~3%，异丙醇适量。
具体的，炭黑为乙炔碳黑。
具体的，石墨粉为鳞片状石墨多次磨选而成。
一种具有优良导电性能的PP改性材料的改性工艺，按以下步骤进行：
S1、将炭黑于100℃~110℃下搅拌15min；
S2、将1％硅烷偶联剂加入炭黑继续搅拌20min；
S3、将物料倒入挤出造粒机中，加入硬脂酸钙，提高温度到200℃，混炼10min；
S4、将石墨粉于1700℃下氧化；
S5、将铝粉和氧化后的石墨粉放入异丙醇中磁性搅拌4h后过滤干燥得到石墨-铝复合粉；
S6、将S5的得到的石墨-铝复合粉倒入造粒机中添加剩余硅烷偶联剂，提高温度到800℃，并通入氮气，恒温混炼60min~80min；
S7、加入聚丙烯，降低温度到200~210℃，搅拌40min；
S8、将混合好的材料挤出造粒，烘干备用；
S9、将造粒后的粒料倒入注塑机，使用注塑机注塑成型。
具体的，搅拌时异丙醇需没过铝粉与石墨粉表面。
具体的，所述铝粉直径在10微米以下。
具体的，造粒区一区温度206℃，二区温度204℃，三区温度201℃。
本发明的反应机理及有益效果如下：
本发明首先将炭黑与硬脂酸钙混合，将炭黑材料改性，降低了炭黑渗滤域的阀值，提示了改性炭黑的导电性，石墨粉与空气在高温下氧化，经氧化处理后其表面形成-COO-和-OH等共价键结合的官能团，这些官能团可在首次放电循环时形成化合键稳定的SEI膜从而提高寿命，之后铝粉和石墨粉在有机溶液中混合后干燥，可以有效将石墨粉分散，解决石墨粉易团聚的问题，并且铝粉可以提升石墨粉的硬度，石墨粉可以作为铝粉的润滑剂，防止铝粉直接添加到造粒机中，刮伤机杆，再次添加硅烷偶联剂后与改性炭黑一起在高温下混炼，通入氮气防止铝粉氧化，此时混合物料在高温下呈现液体状态，方便充分混合均匀，最后将混合的改性材料与聚丙烯混合，得到导电性优良的pp材料。
实施例1：本实施例具有优良导电性能的PP改性材料，由下述重量百分比的原料制得：聚丙烯81%，炭黑6%，硅烷偶联剂4%，硬脂酸钙3%，石墨粉3%，铝粉3%，异丙醇适量。
其改进工艺如下：S1、将炭黑于100℃~110℃下搅拌15min；
S2、将1％硅烷偶联剂加入炭黑继续搅拌20min；
S3、将物料倒入挤出造粒机中，加入硬脂酸钙，提高温度到200℃，混炼10min；
S4、将石墨粉于1700℃下氧化；
S5、将铝粉和氧化后的石墨粉放入异丙醇中磁性搅拌4h后过滤干燥得到石墨-铝复合粉；
S6、将S5的得到的石墨-铝复合粉倒入造粒机中添加剩余硅烷偶联剂，提高温度到800℃，并通入氮气，恒温混炼60min~80min；
S7、加入聚丙烯，降低温度到200~210℃，搅拌40min；
S8、将混合好的材料挤出造粒，烘干备用；
S9、将造粒后的粒料倒入注塑机，使用注塑机注塑成型。
实施例2：本实施例具有优良导电性能的PP改性材料，由下述重量百分比的原料制得：聚丙烯86%，炭黑5%，硅烷偶联剂3%，硬脂酸钙2%，石墨粉2%，铝粉2%，异丙醇适量。
其改进工艺与具体实施例1相同。
对比实施例1：本实施例具有优良导电性能的PP改性材料，由下述重量百分比的原料制得：聚丙烯82%，线性低密度聚乙烯5%，增韧剂2%，钛酸酯偶联剂3%，炭黑8%。
其制备方式如下：
S1、将炭黑于100℃~110℃下搅拌15min；
S2、将钛酸酯偶联剂加入炭黑继续搅拌20min；
S3、将线性低密度聚乙烯倒入经钛酸酯偶联剂处理后的炭黑中，温度上升到170℃，混炼40min后取出备用；
S4、将S3中的物料倒入聚丙烯中，同时添加增韧剂混合挤出造粒，造粒区一区温度210℃，二区温度205℃，三区温度201℃。
性能测试：将上述实施例1、实施例2制备的具有优良导电性能的PP改性材料以及对比实例1制备的具有优良导电性能的PP改性材料按ASTM标准注塑成型成各种标准力学性能测试样条，按美国UL标准注塑成标准燃烧试样条，具体如下表1所示：
物理性能 测试方法
拉伸强度（50mm/min） ASTM D638
弯曲强度（3mm/min） ASTM D790
弯曲模量（3mm/min） ASTM D790
IZOD缺口冲击强度（3.2mm） ASTM D256
熔融指数（g/10min） ASTM D1238
材料电阻率(ohm.cm) IEC60093
经测试，上述实施例1、实施例2制备的具有优良导电性能的PP改性材料以及对比实例1制备的具有优良导电性能的PP改性材料相关性能测试结果分别如表2所示：
项目 实施例1 实施例2 对比实施例1
拉伸强度 100 80 70
弯曲强度 140 115 100
弯曲模量 8000 6000 4800
缺口冲击强度 240 220 205
熔融指数 18 20 15
材料电阻率 1.0E+1 1.0E+2 1.0E+16
由上表2可以看出，实施例1~2制备的具有优良导电性能的PP改性材料的注塑成ASTM的标准样条，无论在拉伸强度，弯曲强度，弯曲模量，缺口冲击强度，流动性，材料电阻率方面与对比实例1制备的具有优良导电性能的PP改性材料都有大幅度提高，尤其是在材料电阻率方面非常明显。
经分析得知，改性炭黑降低了炭黑的渗透域，石墨粉与铝粉均为导电材料，并且可以互补，铝粉分散了石墨粉，解决石墨粉易团聚的问题，使得石墨粉容易形成电子场。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种具有优良导电性能的PP改性材料，其特征在于，由下述重量百分比的原料制得：聚丙烯81%~86%，炭黑5%~6%，硅烷偶联剂3%~4%，硬脂酸钙2%~3%，石墨粉2%~3%，铝粉2%~3%，异丙醇适量。
2.根据权利要求1所述的一种具有优良导电性能的PP改性材料，其特征在于：所述炭黑为乙炔碳黑。
3.根据权利要求1所述的一种具有优良导电性能的PP改性材料，其特征在于：所述石墨粉为鳞片状石墨多次磨选而成。
4.根据权利要求1所述的一种具有优良导电性能的PP改性材料的改性工艺，其特征在于，按以下步骤进行：
S1、将炭黑于100℃~110℃下搅拌15min；
S2、将1％硅烷偶联剂加入炭黑继续搅拌20min；
S3、将物料倒入挤出造粒机中，加入硬脂酸钙，提高温度到200℃，混炼10min；
S4、将石墨粉于1700℃下氧化；
S5、将铝粉和氧化后的石墨粉放入异丙醇中磁性搅拌4h后过滤干燥得到石墨-铝复合粉；
S6、将S5的得到的石墨-铝复合粉倒入造粒机中添加剩余硅烷偶联剂，提高温度到800℃，并通入氮气，恒温混炼60min~80min；
S7、加入聚丙烯，降低温度到200~210℃，搅拌40min；
S8、将混合好的材料挤出造粒，烘干备用；
S9、将造粒后的粒料倒入注塑机，使用注塑机注塑成型。
5.根据权利要求1所述的一种具有优良导电性能的PP改性材料的改性工艺，其特征在于：搅拌时异丙醇需没过铝粉与石墨粉表面。
6.根据权利要求1所述的一种具有优良导电性能的PP改性材料的改性工艺，其特征在于：所述铝粉直径在10微米以下。
7.根据权利要求1所述的一种具有优良导电性能的PP改性材料的改性工艺，其特征在于：所述造粒区一区温度206℃，二区温度204℃，三区温度201℃。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110073799A1 (en) * 2009-09-30 2011-03-31 Eric Magni Thermally conductive polymer compositions
CN102367310A (zh) * 2011-09-21 2012-03-07 深圳市科聚新材料有限公司 一种导电炭黑改性pp材料及其制备方法
CN105349846A (zh) * 2015-11-02 2016-02-24 唐山建华科技发展有限责任公司 石墨烯/铝复合材料的制备方法
CN106118043A (zh) * 2016-06-30 2016-11-16 广州大学 一种石墨改性导热材料
CN107868338A (zh) * 2017-11-22 2018-04-03 南通市东方塑胶有限公司 一种导电聚丙烯复合材料及制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110073799A1 (en) * 2009-09-30 2011-03-31 Eric Magni Thermally conductive polymer compositions
CN102367310A (zh) * 2011-09-21 2012-03-07 深圳市科聚新材料有限公司 一种导电炭黑改性pp材料及其制备方法
CN105349846A (zh) * 2015-11-02 2016-02-24 唐山建华科技发展有限责任公司 石墨烯/铝复合材料的制备方法
CN106118043A (zh) * 2016-06-30 2016-11-16 广州大学 一种石墨改性导热材料
CN107868338A (zh) * 2017-11-22 2018-04-03 南通市东方塑胶有限公司 一种导电聚丙烯复合材料及制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杨琼 等: "炭黑质量分数对炭黑/聚丙烯复合材料导电性影响" *

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