CN115058155B - 一种抗静电聚丙烯涂覆材料及其制备方法 - Google Patents

一种抗静电聚丙烯涂覆材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种抗静电聚丙烯涂覆材料及其制备方法，该材料组分包括聚丙烯、乙烯‑甲基丙烯酸酯、复合抗静电剂、相容剂、熔指调节剂、硅酮母粒、分散剂。本发明涂覆材料流动性好，与铝箔、纸张、PA、PBT、PET等极性基材的粘合力强，同时具有抗静电功能，可用于生产各种涂覆包装、复合膜、铝塑复合袋、纸塑复合袋等包装产品。

Description

一种抗静电聚丙烯涂覆材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种抗静电聚丙烯涂覆材料及其制备方法，属于高分子材料领域。
背景技术
聚丙烯因其具有良好的加工性能和物理、力学、化学性能和电绝缘性能，同时质轻、价廉，是一种应用广泛的通用塑料。然而，其体积电阻率达到1014-16Ωcm，在使用过程中容易产生静电，对安全生产带来很多隐患，从而限制了它在很多领域的应用。通用级聚丙烯和LDPE(低密度聚乙烯)混合涂覆料，不具有抗静电功能，在流延涂覆生产过程中产生的静电不能及时释放，安全管理松懈时，很可能引起火灾事故，造成人身安全和经济损失。目前有些涂覆料的抗静电功能多半添加一种有机抗静电剂，分散不均匀，影响材料的流动性，抗静电效果不明显，且不具有持久性。
另外，且使用通用级聚丙烯和LDPE(低密度聚乙烯)混合涂覆时，受热存在收缩性，导致挤出成膜时缩幅现象严重，影响产品质量，温度越高，挤出速度越快，缩幅越严重。且多种原料混合，成膜时存在塑化不均匀问题，提高温度太高，则塑料易分解，产品脆硬，挤出膜收缩率增加，易引起后加工热封的困难。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种抗静电聚丙烯涂覆材料及其制备方法。
本发明所述的抗静电聚丙烯涂覆材料，以重量百分比计，组分包括聚丙烯60～85％、乙烯-甲基丙烯酸酯3-30％、复合抗静电剂3-15％、相容剂1-10％、熔指调节剂0.01～1.0％、硅酮母粒0.5～5％、分散剂0.3-3％；所述的乙烯-甲基丙烯酸酯中的甲基丙烯酸含量为20-25％；所述复合抗静电剂为高分子抗静电剂、非离子型内添加抗静电剂和酰胺类离子型抗静电剂，复配比例为(3-5):(1.5-2.5):1；所述的相容剂为马来酸酐接枝改性聚丙烯，马来酸酐接枝率为0.6-1.0％；所述熔指调节剂为聚烯烃熔指调节剂；所述硅酮母粒有机硅含量为70-75％；所述分散剂为硬脂酸盐中的一种或两种复配。
所述聚丙烯，优选粉状均聚聚丙烯，熔体流动速率在230℃，2.16KG条件下测量为10-60g/10min。
所述乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物(EMA)，优选法国阿科玛产品牌号AX8900，甲基丙烯酸含量为24％。
所述复合抗静电剂为高分子抗静电剂、非离子型内添加抗静电剂和酰胺类离子型抗静电剂，复配比例为4:2:1。高分子抗静电剂优选山东聚力防静电科技有限公司产品牌号JL-AS-55F,非离子型内添加抗静电剂优选山东聚力防静电科技有限公司产品牌号JL-1F,酰胺类离子型抗静电剂优选江西东远科技有限公司产品牌号DY2016。
所述相容剂为马来酸酐接枝改性聚丙烯，优选宁波能之光新材料科技有限公司产品牌号GPM200A，马来酸酐接枝率为0.6-1.0％。
所述熔指调节剂，优选北京意太维塑胶原料有限公司生产的聚烯烃熔指调节剂，牌号为YTW-2P。
所述硅酮母粒，优选浙江凯杰塑料科技有限公司产品牌号KJ-A01,有机硅含量为73％。
所述分散剂，优选硬脂酸锌和硬脂酸钙，复合比例为1:1。
本发明所述的抗静电聚丙烯涂覆材料的制备方法，包括如下步骤：
1)抗静电母粒制备：
(1)抗静电母粒配方
Figure BDA0003772633360000021
(2)按上述配方，将称量好的物料倒入低速搅拌锅中，搅拌10-30分钟；
(3)将上述搅拌好的物料送进双螺杆挤出机造粒，温度控制150-200℃，冷却、混合、检测、包装，即得抗静电母粒。
2)非抗静电涂覆材料制备：
(1)非抗静电聚丙烯涂覆材料配方
Figure BDA0003772633360000022
(2)按照上述配方，先称量熔指调节备用；
(3)将配方所述重量份的聚丙烯粉料倒入高速搅拌机中，加入熔指调节剂，搅拌2-5分钟。然后再加入配方所述重量份的其它组分，继续搅拌3-15分钟。
(4)将上述搅拌好的物料送进双螺杆挤出机挤出造粒，温度控制130-190℃，冷却、混合、检测、包装，即得非抗静电聚丙烯涂覆材料。
3)抗静电涂覆材料制备：
(1)抗静电涂覆材料配方
Figure BDA0003772633360000023
(2)按照上述配方称量各组分，倒入高速搅拌锅中，搅拌5-10分钟。
(3)将上述搅拌好的物料送进双螺杆挤出机挤出造粒，温度控制130-190℃，冷却、混合、检测、包装，即得抗静电聚丙烯涂覆材料。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：
1)本发明采用高分子永久型抗静电剂、非离子抗静电剂、离子型抗静电剂，通过表面分散处理，对抗静电剂进行复合复配，有效提高在聚丙烯中的相容性和分散性。高分子永久型抗静电剂主要是在制品表层呈微细的层状或筋状分布,构成导电性表层,而在中心部分几乎呈球状分布,形成“芯壳结构”,并以此为通路泄漏静电荷。因为高分子抗静电剂是以降低材料体积电阻率来达到抗静电效果,不完全依赖表面吸水,所以受环境的湿度影响比较小。因此保证聚丙烯涂覆材料抗静电效果持久，体积电阻率≤1011Ωcm。
2)采用乙烯-甲基丙烯酸酯(EMA)增粘增韧，提高产品的加工热稳定性和粘结性。EMA分子侧链中含有大量的甲基丙烯酸酯，这些极性基团会使得EMA与PBT、PET、PA、铝箔、纸张、无机粉体等有着良好的粘合力。EMA由于其分子侧链上存在着甲基丙烯酸酯基团，即使在熔融或高温状态下，这些大的基团也会处于相互缠结状态从而使得EMA的熔体强度很高，也就是说EMA的热粘性极佳。EMA同属乙烯基共聚物，因此它同聚乙烯、聚丙烯之间的相容性很好，在PP中添加EMA，可以增加聚丙烯和其它组分的相容性，提高了涂覆料的剥离强度和综合性能。
3)采用聚烯烃熔指调节剂有效控制涂覆材料的流动性，保证熔体流动速率稳定在30-35g/10min范围之内。聚烯烃熔指调节剂不同于常用的引发剂，无需丙酮或无水乙醇稀释，生产过程无安全隐患，无有害气味产生，工艺容易控制，涂覆料熔体流动速率波动较小。
4)采用硅酮母粒有效降低小分子助剂析出，提高了材料的焊接和印刷性能。
5)本发明在制备工艺方面，采用两步法生产。首先制备非抗静电聚丙烯涂覆材料和抗静电母粒，然后再将二者均匀混合挤出制备抗静聚丙烯涂覆材料。这样既保证了抗静电剂的均匀分散，更加有效地释放抗静电功能，同时避免一步法生产导致抗静电剂部分分解，降低抗静电效能的现象。
通过以上配方以及制备方法，本发明制备出的抗静电聚丙烯涂覆材料流动性好、成膜厚薄均匀。与铝箔、纸张、PA、PBT、PET等极性基材的粘合力强，同时具有抗静电功能，可用于生产各种涂覆包装、复合膜、铝塑复合袋、纸塑复合袋等包装产品。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
在以下实施例中，高分子抗静电剂采用山东聚力防静电科技有限公司产品牌号JL-AS-55F,非离子型内添加抗静电剂采用山东聚力防静电科技有限公司产品牌号JL-1F,酰胺类离子型抗静电剂采用江西东远科技有限公司产品牌号DY2016。
实施例1：
非抗静电聚丙烯涂覆材料实施配方
配方材料 重量百分比(％)
聚丙烯(宁夏宝丰集团L5E89) 94.45
EMA(法国阿科玛AX8900) 5
熔指调节剂(BPDH) 0.05
分散剂(复合复配) 0.5
抗静电聚丙烯涂覆材料实施配方
Figure BDA0003772633360000031
Figure BDA0003772633360000041
实施工艺：
1)抗静电母粒制备：
(1)抗静电母粒配方
Figure BDA0003772633360000042
(2)按上述配方，将称量好的物料倒入低速搅拌锅中，搅拌20分钟；
(3)将上述搅拌好的物料送进双螺杆挤出机造粒，温度控制150-200℃，冷却、混合、检测、包装，即得抗静电母粒。
2)非抗静电涂覆材料制备：
(1)按照实施配方，先称量熔指调节剂备用；
(2)将配方所述重量份的聚丙烯粉料倒入高速搅拌机中，加入熔指调节剂，搅拌5分钟。然后再加入配方所述重量份的其它组分，继续搅拌10分钟。
(3)将上述搅拌好的物料送进双螺杆挤出机挤出造粒，冷却、混合、检测、包装，即得非抗静电聚丙烯涂覆材料。其中，双螺杆挤出机长径比为55：1，双螺杆温度设置为130℃、150℃、170℃、175℃、185℃、190℃，挤出机转速为250rpm。
3)抗静电涂覆材料制备：
(1)按照实施配方称量各组分，倒入高速搅拌锅中，搅拌10分钟。
(2)将上述搅拌好的物料送进双螺杆挤出机挤出造粒，温度控制130-190℃(130℃、150℃、170℃、175℃、185℃、190℃)，冷却、混合、检测、包装，即得抗静电聚丙烯涂覆材料。
实施例2：
实施配方
非抗静电聚丙烯涂覆材料实施配方
配方材料 重量百分比(％)
聚丙烯(宁夏宝丰集团L5E89) 89.45
EMA(法国阿科玛AX8900) 10
熔指调节剂(BPDH) 0.05
分散剂(复合复配) 0.5
抗静电聚丙烯涂覆材料实施配方
配方材料 重量百分比(％)
非抗静电聚丙烯涂覆材料 80.5
抗静电母粒(复合复配) 15
相容剂(宁波能之光GPM200A) 3
硅酮母粒(浙江凯杰KJ-A01) 1
分散剂(复合复配) 0.5
实施工艺：
1)抗静电母粒制备：
(1)抗静电母粒配方
Figure BDA0003772633360000051
(2)按上述配方，将称量好的物料倒入低速搅拌锅中，搅拌20分钟；
(3)将上述搅拌好的物料送进双螺杆挤出机造粒，温度控制150-200℃，冷却、混合、检测、包装，即得抗静电母粒。
2)非抗静电涂覆材料制备：
(2)按照实施配方，先称量熔指调节剂备用；
(2)将配方所述重量份的聚丙烯粉料倒入高速搅拌机中，加入熔指调节剂，搅拌5分钟。然后再加入配方所述重量份的其它组分，继续搅拌15分钟。
(3)将上述搅拌好的物料送进双螺杆挤出机挤出造粒，冷却、混合、检测、包装，即得非抗静电聚丙烯涂覆材料。其中，双螺杆挤出机长径比为55：1，双螺杆温度设置为130℃、150℃、170℃、175℃、185℃、190℃，挤出机转速为250rpm。
3)抗静电涂覆材料制备：
(1)按照实施配方称量各组分，倒入高速搅拌锅中，搅拌5-10分钟。
(2)将上述搅拌好的物料送进双螺杆挤出机挤出造粒，温度控制130-190℃(130℃、150℃、170℃、175℃、185℃、190℃)，冷却、混合、检测、包装，即得抗静电聚丙烯涂覆材料。
实施例3：
实施配方
非抗静电聚丙烯涂覆材料实施配方
配方材料 重量百分比(％)
聚丙烯(宁夏宝丰集团L5E89) 84.45
EMA(法国阿科玛AX8900) 15
熔指调节剂(BPDH) 0.05
分散剂(复合复配) 0.5
抗静电聚丙烯涂覆材料实施配方
配方材料 重量百分比(％)
非抗静电聚丙烯涂覆材料 70.5
抗静电母粒(复合复配) 25
相容剂(宁波能之光GPM200A) 3
硅酮母粒(浙江凯杰KJ-A01) 1
分散剂(复合复配) 0.5
实施工艺：
1)抗静电母粒制备：
(1)抗静电母粒配方
Figure BDA0003772633360000061
(2)按上述配方，将称量好的物料倒入低速搅拌锅中，搅拌20分钟；
(3)将上述搅拌好的物料送进双螺杆挤出机造粒，温度控制150-200℃，冷却、混合、检测、包装，即得抗静电母粒。
2)非抗静电涂覆材料制备：
(3)按照实施配方，先称量熔指调节剂备用；
(2)将配方所述重量份的聚丙烯粉料倒入高速搅拌机中，加入熔指调节剂，搅拌5分钟。
然后再加入配方所述重量份的其它组分，继续搅拌15分钟。
(3)将上述搅拌好的物料送进双螺杆挤出机挤出造粒，冷却、混合、检测、包装，即得非抗静电聚丙烯涂覆材料。其中，双螺杆挤出机长径比为55：1，双螺杆温度设置为130℃、150℃、170℃、175℃、185℃、190℃，挤出机转速为250rpm。
3)抗静电涂覆材料制备：
(1)按照实施配方称量各组分，倒入高速搅拌锅中，搅拌5-10分钟。
(2)将上述搅拌好的物料送进双螺杆挤出机挤出造粒，温度控制130-190℃(130℃、150℃、170℃、175℃、185℃、190℃)，冷却、混合、检测、包装，即得抗静电聚丙烯涂覆材料。
对比例1
对比例配方
配方材料 重量百分比(％)
聚丙烯(宁夏宝丰集团L5E89) 90.47
LDPE 5
抗静电母粒(复合复配) 0
相容剂(宁波能之光GPM200A) 3
熔指调节剂(BPDH) 0.03
硅酮母粒(浙江凯杰KJ-A01) 1
分散剂(复合复配) 0.5
实施工艺：
(1)按照对比例配方，先称量熔指调节剂备用；
(2)将配方所述重量份的聚丙烯粉料倒入高速搅拌机中，加入熔指调节剂，搅拌5分钟。然后再加入配方所述重量份的其它组分，继续搅拌15分钟。
(3)将上述搅拌好的物料送进双螺杆挤出机挤出造粒，冷却、混合、检测、包装，即得抗静电聚丙烯涂覆材料。其中，双螺杆挤出机长径比为55：1，双螺杆温度设置为130℃、150℃、170℃、175℃、185℃、190℃，挤出机转速为250rpm。
将实施例1-3和对比例1所得样品进行性能测试，结果如下：
Figure BDA0003772633360000062
Figure BDA0003772633360000071
从上表可以看出，实施例1-3和对比例1相比，EMA取代LDPE，涂覆料的剥离力、拉伸屈服强度、熔体流动速率较原有产品都有增大，说明涂层牢度、膜强度、涂覆复合材料流动性较原有产品增加。在实际涂覆时，成膜宽度也有增加，涂覆线速度也加快了。
从上表可以看出，实施例1-3和对比例1相比，加入抗静电母粒后产品的体积电阻率直线下降，而且随添加量增加，表面电阻率逐渐降低。说明抗静电母粒在涂覆料中分散良好，抗静电作用明显。
实施例1、2、3性能测试结果对比，实施例2综合性能较好，性价比也较高。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在所附权利要求范围内，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (1)

1.一种抗静电聚丙烯涂覆材料，其特征在于，制备方法包括如下步骤：
1）抗静电母粒制备：
（1）抗静电母粒配方
聚丙烯 79.5%
高分子抗静电剂 10%
非离子抗静电剂 5%
离子型抗静电剂 2.5%
分散剂 3%；
（2）按上述配方，将称量好的物料倒入低速搅拌锅中，搅拌20分钟；
（3）将上述搅拌好的物料送进双螺杆挤出机造粒，温度控制150-200℃，冷却、混合、检测、包装，即得抗静电母粒；
2）非抗静电涂覆材料制备：
（1）按照如下配方，先称量熔指调节剂备用；
聚丙烯 89.45%
EMA 10%
熔指调节剂 0.05%
分散剂 0.5%；
（2）将配方所述重量份的聚丙烯粉料倒入高速搅拌机中，加入熔指调节剂，搅拌5分钟；然后再加入配方所述重量份的其它组分，继续搅拌15分钟；
（3）将上述搅拌好的物料送进双螺杆挤出机挤出造粒，冷却、混合、检测、包装，即得非抗静电聚丙烯涂覆材料；其中，双螺杆挤出机长径比为55：1，双螺杆温度设置为130℃、150℃、170℃、175℃、185℃、190℃，挤出机转速为250rpm；
3）抗静电涂覆材料制备：
（1）按照如下配方称量各组分，倒入高速搅拌锅中，搅拌5-10分钟;’
非抗静电聚丙烯涂覆材料 80.5%
抗静电母粒 15%
相容剂 3%
硅酮母粒 1%
分散剂 0.5%；
（2）将上述搅拌好的物料送进双螺杆挤出机挤出造粒，温度控制130℃、150℃ 、170℃、175℃ 、185℃ 、190℃，冷却、混合、检测、包装，即得抗静电聚丙烯涂覆材料；
高分子抗静电剂采用山东聚力防静电科技有限公司产品牌号JL-AS-55F；
非离子抗静电剂采用山东聚力防静电科技有限公司产品牌号JL-1F；
离子型抗静电剂采用江西东远科技有限公司产品牌号DY2016；
聚丙烯采用宁夏宝丰集团L5E89；
EMA采用法国阿科玛AX8900；
相容剂为宁波能之光新材料科技有限公司的GPM200A；
所述熔指调节剂为北京意太维塑胶原料有限公司的YTW-2P；
所述硅酮母粒牌号为浙江凯杰塑料科技有限公司的KJ-A01；
所述分散剂为硬脂酸锌和硬脂酸钙复配，复配比例为1:1。
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