CN115785558A - 一种pp/pbs生物可降解抗静电塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种PP/PBS生物可降解抗静电塑料及其制备方法。本发明将PP与PBS共混，添加马来酸酐接枝聚丙烯，改善两相相容性问题，并确保PP相和PBS相之间的附着力。通过调控PP和PBS两相配比，可以得到“双连续结构”。同时添加无机导电填料，无机填料只分布在PBS相，即可形成双逾渗结构，从而大幅度减少导电填料的添加量。本发明制备的PP/PBS部分生物可降解抗静电塑料，颜色浅、导电性能好、力学性能优。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域，特别涉及一种PP/PBS生物可降解抗静电塑料的制备方法。
背景技术
静电累积现象产生的火花可能引起火灾以及爆炸，对人类日常生活和安全生产造成严重威胁，抗静电高分子复合材料的开发和应用在科学以及工业界上引起广泛关注。抗静电高分子复合材料广泛用于各技术领域，通常它们热塑性塑料基体(聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯等)和导电填料共混后制备。
随着环保需求的提高，各种生物可降解塑料不断被商业化应用，它们对环保高分子复合材料的开发具有重要意义。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是一种商业化的生物可降解脂肪族热塑性塑料，具有优异力学性能，耐热性能以及优异的可降解性能，被广泛应用于各行各业。但PBS有自身局限性，如阻隔性差，刚性不足等，通过共混改性，可改善PBS性能。
本发明将PP与PBS共混，同时添加无机导电填料，制备PP/PBS部分生物可降解抗静电塑料。添加以棒状二氧化钛为核体的无机导电填料，不仅颜色浅，同时能提高复合材料的刚性。PP和PBS是不相容体系，通过调控两相配比，可以得到“双连续结构”，同时无机填料只分布在PBS相，即可形成双逾渗结构，从而大幅度减少导电填料的添加量。添加马来酸酐接枝聚丙烯，改善两相相容性问题，并确保PP相和PBS相之间的附着力。
发明内容
本发明的目的是制备PP/PBS生物可降解抗静电塑料，解决导电填料在聚合物基体中添加量大和两相相容性差导致力学性能下降的问题，获得颜色浅、导电性能好、力学性能优的可降解生物基复合材料。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种PP/PBS生物可降解抗静电塑料，由包括以下重量份的原料制备而成：
聚丙烯 100份
聚丁二酸丁二醇酯 20-40份
棒状导电粉 10～20份
马来酸酐接枝聚丙烯 1～10份
抗氧化剂 0.1～0.5份
进一步的，本发明所选用聚丙烯没有特殊需求，可以是低熔融指数共聚聚丙烯、中熔融指数共聚聚丙烯、高熔融指数共聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、拉丝级均聚聚丙烯、注塑级均聚聚丙烯、薄膜级均聚聚丙烯、纤维级均聚聚丙烯、涂覆级均聚聚丙烯等。
进一步的，本发明选用聚丁二酸丁二醇酯与聚丙烯形成不相容共混组合物，选用新疆蓝山屯河生产的TH803、TH803S，泰国PTT化学生产的FZ71PM、FZ91PM、FD92PB，日本昭和电工生产的3001MD、1020MD等牌号聚丁二酸丁二醇酯。
进一步的，本发明选用棒状导电粉作为导电填料，该棒状导电粉的制备工艺为：以钛酸丁酯为前驱物，在十二烷基磺酸钠(SDS)/十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)复配表面活性剂保护下，通过溶胶-凝胶法制备棒状二氧化钛纳米晶；并柠檬酸络合法在其表面包覆一层锑掺氧化锡导电层，获得棒状二氧化钛导电粉。
进一步的，所选用的棒状导电粉的体积电阻率为10～2000Ω·cm，优选江苏纳欧新材料有限公司生产的棒状导电粉，ECF-3000(体积电阻率为50Ω·cm)。
进一步的，本发明选用马来酸酐接枝聚丙烯改善两相相容性，增强材料力学性能，选用马来酸酐接枝聚丙烯的马来酸酐接枝率为0.5％～3％。
进一步的，本发明选用抗氧化剂保证加工稳定性，选用抗氧剂1010、抗氧剂168。
本发明还提供了制备上述PP/PBS生物可降解抗静电塑料的方法：
将聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯和抗氧化剂在高速混合机中转速2000rpm混合2～5min，将上述混合物加入转矩流变仪中。将棒状导电粉填料分次加入，每次间隔2～5min，最后加入聚丁二酸丁二醇酯后混合8～12min，温度为190～210℃，转速为30～90rpm，制得PP/PBS生物可降解抗静电塑料。
本发明相对于现有技术，具有如下有益效果：
(1)本发明所得抗静电聚丙烯复合材料抗静电性能优异，其体积电阻率106～1010Ω，具有较高的白度；
(2)本发明所得抗静电聚丙烯复合材料在保证材料抗静电性能的同时，还可以提高材料的抗冲击强度和抗拉伸强度；
(3)本发明提出的PP/PBS生物可降解抗静电塑料的制备工艺简单、生产成本低。
(4)本发明提出的PP/PBS生物可降解抗静电塑料具有一定的生物可降解性，符合环保需求。
附图说明：
图1为实施例1制得抗静电PP/PBS组合物的截面形貌。
图2为实施例1制得抗静电PP/PBS组合物的截面局部放大形貌。
图3为对比例3制得的抗静电PP/PBS组合物的截面形貌。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述。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。此外，应理解，在阅读了本发明所记载的内容之后，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发明所限定的范围。
采用本发明方法制备PP/PBS生物可降解抗静电复合材料的方法如实施例所述。
实施例1
一种PP/PBS生物可降解抗静电塑料。聚丙烯为100份质量、马来酸酐接枝聚丙烯5份和抗氧化剂0.25份在高速混合机中转速2000rpm混合5分钟，将上述混合物加入转矩流变仪中。将15份棒状导电粉填料分3次加入，每次间隔2min，最后加入聚丁二酸丁二醇酯30份后混合8min，温度为200℃，转速为60rpm，制备PP/PBS生物可降解抗静电塑料。
实施例2
一种PP/PBS生物可降解抗静电塑料。聚丙烯为100份质量、马来酸酐接枝聚丙烯5份和抗氧化剂0.25份在高速混合机中转速2000rpm混合5分钟，将上述混合物加入转矩流变仪中。将15份棒状导电粉填料分3次加入，每次间隔2min，最后加入聚丁二酸丁二醇酯20份后混合10min，温度为200℃，转速为60rpm，制备PP/PBS生物可降解抗静电塑料。
实施例3
一种PP/PBS生物可降解抗静电塑料。聚丙烯为100份质量、马来酸酐接枝聚丙烯5份和抗氧化剂0.25份在高速混合机中转速2000rpm混合5分钟，将上述混合物加入转矩流变仪中。将15份棒状导电粉填料分3次加入，每次间隔2min，最后加入聚丁二酸丁二醇酯40份后混合12min，温度为200℃，转速为60rpm，制备PP/PBS生物可降解抗静电塑料。
实施例4
一种PP/PBS生物可降解抗静电塑料。聚丙烯为100份质量、马来酸酐接枝聚丙烯5份和抗氧化剂0.25份在高速混合机中转速2000rpm混合5分钟，将上述混合物加入转矩流变仪中。将10份棒状导电粉填料分3次加入，每次间隔2min，最后加入聚丁二酸丁二醇酯30份后混合10min，温度为190℃，转速为60rpm，制备PP/PBS生物可降解抗静电塑料。
实施例5
一种PP/PBS生物可降解抗静电塑料。聚丙烯为100份质量、马来酸酐接枝聚丙烯5份和抗氧化剂0.25份在高速混合机中转速2000rpm混合5分钟，将上述混合物加入转矩流变仪中。将20份棒状导电粉填料分3次加入，每次间隔2min，最后加入聚丁二酸丁二醇酯30份后混合10min，温度为210℃，转速为60rpm，制备PP/PBS生物可降解抗静电塑料。
实施例6
一种PP/PBS生物可降解抗静电塑料。聚丙烯为100份质量、马来酸酐接枝聚丙烯1份和抗氧化剂0.25份在高速混合机中转速2000rpm混合5分钟，将上述混合物加入转矩流变仪中。将15份棒状导电粉填料分3次加入，每次间隔2min，最后加入聚丁二酸丁二醇酯30份后混合10min，温度为200℃，转速为40rpm，制备PP/PBS生物可降解抗静电塑料。
实施例7
一种PP/PBS生物可降解抗静电塑料。聚丙烯为100份质量、马来酸酐接枝聚丙烯10份和抗氧化剂0.25份在高速混合机中转速2000rpm混合5分钟，将上述混合物加入转矩流变仪中。将15份棒状导电粉填料分3次加入，每次间隔2min，最后加入聚丁二酸丁二醇酯30份后混合10min，温度为200℃，转速为80rpm，制备PP/PBS生物可降解抗静电塑料。
实施例8
一种PP/PBS生物可降解抗静电塑料。聚丙烯为100份质量、马来酸酐接枝聚丙烯5份和抗氧化剂0.1份在高速混合机中转速2000rpm混合5分钟，将上述混合物加入转矩流变仪中。将15份棒状导电粉填料分3次加入，每次间隔2min，最后加入聚丁二酸丁二醇酯30份后混合6min，温度为190℃，转速为60rpm，制备PP/PBS生物可降解抗静电塑料。
实施例9
一种PP/PBS生物可降解抗静电塑料。聚丙烯为100份质量、马来酸酐接枝聚丙烯5份和抗氧化剂0.5份在高速混合机中转速2000rpm混合5分钟，将上述混合物加入转矩流变仪中。将15份棒状导电粉填料分3次加入，每次间隔2min，最后加入聚丁二酸丁二醇酯30份后混合6min，温度为210℃，转速为80rpm，制备PP/PBS生物可降解抗静电塑料。
对比例1
一种PP抗静电塑料。聚丙烯为100份质量、马来酸酐接枝聚丙烯5份和抗氧化剂0.25份在高速混合机中转速2000rpm混合5分钟，将上述混合物加入转矩流变仪中。将15份棒状导电粉填料分3次加入，每次间隔2min，最后一次加完后继续混合10min，温度为200℃，转速为60rpm，制备PP抗静电塑料。
对比例2
一种PP/PBS生物可降解抗静电塑料。聚丙烯为100份质量，抗氧化剂0.25份在高速混合机中转速2000rpm混合5分钟，将上述混合物加入转矩流变仪中。将15份棒状导电粉填料分3次加入，每次间隔2min，最后加入聚丁二酸丁二醇酯30份后混合10min，温度为200℃，转速为60rpm，制备PP/PBS生物可降解抗静电塑料。
对比例3
一种PP/PBS生物可降解抗静电塑料。聚丙烯为100份质量，马来酸酐接枝聚丙烯5份在高速混合机中转速2000rpm混合5分钟，将上述混合物加入转矩流变仪中。将15份棒状导电粉填料分3次加入，每次间隔2min，最后加入聚丁二酸丁二醇酯10份后混合10min，温度为200℃，转速为60rpm，制备PP/PBS生物可降解抗静电塑料。
本实施例和对比例制备得到的抗静电PP/PBS组合物体积电阻率、拉伸强度、断裂伸长率如表1所示。
表1抗静电PP/PBS组合物性能
Claims (8)
1.一种PP/PBS生物可降解抗静电塑料，其特征在于，由包括以下重量份的原料制备而成：聚丙烯100份、聚丁二酸丁二醇酯20-40份、棒状导电粉10～20份、马来酸酐接枝聚丙烯1～10份、抗氧化剂0.1～0.5份。
2.根据权利要求1所述的PP/PBS生物可降解抗静电塑料，其特征在于，所述棒状导电粉的制备工艺为：以钛酸丁酯为前驱物，在十二烷基磺酸钠/十六烷基三甲基溴化铵复配表面活性剂保护下，通过溶胶-凝胶法制备棒状二氧化钛纳米晶；并柠檬酸络合法在其表面包覆一层锑掺氧化锡导电层，获得棒状二氧化钛导电粉。
3.根据权利要求2所述的PP/PBS生物可降解抗静电塑料，其特征在于，所述棒状导电粉的体积电阻率为10～2000Ω·cm。
4.根据权利要求3所述的PP/PBS生物可降解抗静电塑料，其特征在于，所述棒状导电粉是江苏纳欧新材料有限公司生产的ECF-3000系列棒状导电粉，其体积电阻率为50Ω·cm。
5.根据权利要求1所述的PP/PBS生物可降解抗静电塑料，其特征在于，所述马来酸酐接枝聚丙烯的马来酸酐接枝率为0.5％～3％。
6.根据权利要求1所述的PP/PBS生物可降解抗静电塑料，其特征在于，所述抗氧化剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168中的一种。
7.根据权利要求1～6任一项所述的PP/PBS生物可降解抗静电塑料，其特征在于，其体积电阻率为106～1010Ω。
8.一种制备PP/PBS生物可降解抗静电塑料的方法，其特征在于，步骤为先将聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯和抗氧化剂在高速混合机中转速2000rpm混合2～5min，将上述混合物加入转矩流变仪中；将棒状导电粉填料分次加入，每次间隔2～5min，最后加入聚丁二酸丁二醇酯后混合8～12min，温度为190～210℃，转速为30～90rpm，制得PP/PBS生物可降解抗静电塑料。
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