一种抗静电复合材料及其制备方法与流程

本发明属于抗静电材料领域，特别涉及一种抗静电复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、目前，抗静电材料已广泛应用于各个领域中，现有的抗静电材料主要分为两种：一种为本征型抗静电材料（如聚苯胺、聚吡咯），该种材料通过分子链中的共轭结构实现导电，虽具有永久抗静电、密度小、可加工性能好等优点，但生产成本极高，且加工难度大，限制了其在大众市场的应用，故而该种材料目前主要用于航空航天、医疗植入物等高端领域，尚未实现规模化普及。另外一种为添加型抗静电材料（如炭黑填充、金属纤维增强），是目前市场上普遍应用的产品，但存在明显的性能妥协，该种材料中的炭黑等成份填料添加量大（通常＞10%），故而导致材料的拉伸强度、冲击韧性下降，传统的添加型材料抗静电效果受环境湿度影响大，且长期使用会出现易析出、性能衰减等问题。

技术实现思路

1、为克服现有技术的不足及存在的问题，本发明提供一种抗静电复合材料及其制备方法，生产成本低，且具有良好的拉伸强度、冲击韧性性能。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种抗静电复合材料，按重量分数计，包括以下组份：pvc树脂100份，热稳定剂2-3份，填充剂30-50份，消烟剂5-15份，阻燃剂3-10份，增塑剂40-65份，炭黑2-5份，碳纳米管1-2份，马来酸酐（mah）5-10份，过氧化二异丙苯（dcp）0.2-0.4份，氧化镁5-7份。

4、所述马来酸酐（mah）、过氧化二异丙苯（dcp）、氧化镁和pvc树脂混合后熔融制得相容剂pvc-g-mah，相容剂pvc-g-mah、炭黑和碳纳米管混合制得三元复合体系的永久抗静电剂。

5、所述炭黑的粒径小于20um，所述碳纳米管的粒径小于5um。

6、所述pvc树脂选用树脂型号sg-5或sg-3，所述热稳定剂为钡锌复合稳定剂、钙锌复合稳定剂或两者混配。

7、所述填充剂选用d50粒径小于2.5um的碳酸钙，所述消烟剂为氢氧化镁，所述阻燃剂为三氧化二锑或其复合阻燃剂，所述增塑剂为dinp或dop。

8、本发明还通过以下技术方案实现的：

9、抗静电复合材料的制备方法，包括以下步骤：

10、s01、将pvc树脂、热稳定剂、填充剂、消烟剂、阻燃剂、增塑剂、马来酸酐mah、过氧化二异丙苯（dcp）、氧化镁进行混合，马来酸酐mah、过氧化二异丙苯（dcp）、氧化镁和部分pvc熔融制得相容剂pvc-g-mah，再加入炭黑和碳纳米管进行混合，相容剂pvc-g-mah、炭黑和碳纳米管混合制得三元复合体系的永久抗静电剂，再将混合后的原料送入密炼机进行初步塑化，得初塑物料；

11、s02、将所述初塑物料经开炼机二次塑化后送入单螺杆挤出机进行再次塑化后过滤，得复塑物料；

12、s03、将所述复塑物料进行压延成型，制得抗静电复合材料。

13、所述步骤s01中，原料采用混合机进行混合，pvc树脂、热稳定剂、填充剂、消烟剂和阻燃剂在混合机中以低速混合10秒后第一次加入增塑剂，且此时连同增塑剂一起还加入马来酸酐mah、过氧化二异丙苯（dcp）、氧化镁，以低速混合80秒后第二次加入增塑剂，以低速混合130-160秒后转高速混合180秒后熔融制得相容剂pvc-g-mah；加入炭黑和碳纳米管后以低速混合100-150秒后转高速混合180秒制得三元复合体系的永久抗静电剂；所述低速混合速度为200-300rpm/min，所述高速混合速度为500-700rpm/min，混合时的温度为90-120℃，密炼机进行初步塑化的温度为150-170℃。

14、所述步骤s02中，开炼机二次塑化的温度为160-170℃，单螺杆挤出机进行再次塑化的温度为165-175℃，再次塑化后过滤的温度为165℃-180℃。

15、所述步骤s03中，压延成型采用5辊压延机，5辊压延机的温度分别为1号辊175℃-180℃、2号辊178℃-185℃、3号辊180℃-190℃、4号辊185℃-195℃、5号辊150℃-160℃。

16、抗静电复合材料的制备方法还包括步骤s04、将两层薄型抗静电复合材料夹持网布送入贴合机中热帖制得薄膜材料，贴合机进行热贴的温度为160℃-175℃。

17、本发明以pvc树脂为基材，添加的马来酸酐（mah）、过氧化二异丙苯（dcp）、氧化镁与pvc树脂混合后熔融形成相容剂pvc-g-mah，相容剂pvc-g-mah再与炭黑及碳纳米管混合形成三元复合体系的永久抗静电剂，有效改善炭黑-碳纳米管的界面相容性，解决炭黑团聚和碳纳米管分散差的问题，使炭黑和碳纳米管均匀分散在pvc中形成导电网络，永久抗电剂的添加占比不高，成本比本征型抗静电材料低10倍，同时有效保持材料的拉伸强度、冲击韧性，满足所需具备的力学性能，兼具性能和成本的双向优点，有利于大规模的在各领域中广泛应用。

1.一种抗静电复合材料，按重量分数计，包括以下组份：pvc树脂100份，热稳定剂2-3份，填充剂30-50份，消烟剂5-15份，阻燃剂3-10份，增塑剂40-65份，炭黑2-5份，碳纳米管1-2份，马来酸酐（mah）5-10份，过氧化二异丙苯（dcp）0.2-0.4份，氧化镁5-7份。

2.根据权利要求1所述抗静电复合材料，其特征在于，所述马来酸酐（mah）、过氧化二异丙苯（dcp）、氧化镁和pvc树脂混合后熔融制得相容剂pvc-g-mah，相容剂pvc-g-mah、炭黑和碳纳米管混合制得三元复合体系的永久抗静电剂。

3.根据权利要求2所述抗静电复合材料，其特征在于，所述炭黑的粒径小于20um，所述碳纳米管的粒径小于5um。

4.根据权利要求1所述抗静电复合材料，其特征在于，所述pvc树脂选用树脂型号sg-5或sg-3，所述热稳定剂为钡锌复合稳定剂、钙锌复合稳定剂或两者混配。

5.根据权利要求1所述抗静电复合材料，其特征在于，所述填充剂选用d50粒径小于2.5um的碳酸钙，所述消烟剂为氢氧化镁，所述阻燃剂为三氧化二锑或其复合阻燃剂，所述增塑剂为dinp或dop。

6.如权利要求1-5中任一项所述抗静电复合材料的制备方法，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的抗静电复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s01中，原料采用混合机进行混合，pvc树脂、热稳定剂、填充剂、消烟剂和阻燃剂在混合机中以低速混合10秒后第一次加入增塑剂，且此时连同增塑剂一起还加入马来酸酐mah、过氧化二异丙苯（dcp）、氧化镁，以低速混合80秒后第二次加入增塑剂，以低速混合130-160秒后转高速混合180秒后熔融制得相容剂pvc-g-mah；加入炭黑和碳纳米管后以低速混合100-150秒后转高速混合180秒制得三元复合体系的永久抗静电剂；所述低速混合速度为200-300rpm/min，所述高速混合速度为500-700rpm/min，混合时的温度为90-120℃，密炼机进行初步塑化的温度为150-170℃。

8.根据权利要求6所述的抗静电复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s02中，开炼机二次塑化的温度为160-170℃，单螺杆挤出机进行再次塑化的温度为165-175℃，再次塑化后过滤的温度为165℃-180℃。

9.根据权利要求6所述的抗静电复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s03中，压延成型采用5辊压延机，5辊压延机的温度分别为1号辊175℃-180℃、2号辊178℃-185℃、3号辊180℃-190℃、4号辊185℃-195℃、5号辊150℃-160℃。

10.根据权利要求6所述的抗静电复合材料的制备方法，其特征在于，还包括步骤s04、将两层薄型抗静电复合材料夹持网布送入贴合机中热帖制得薄膜材料，贴合机进行热贴的温度为160℃-175℃。