一种力学性能优异的永久抗静电PP复合材料及其制备方法与流程

一种力学性能优异的永久抗静电pp复合材料及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及改性塑料技术领域，尤其涉及一种力学性能优异的永久抗静电pp复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.聚丙烯(pp)材料是一种半结晶的热塑性高分子材料，因其无毒、无味、密度小，并具有良好的刚性、韧性和耐酸碱腐蚀性，被广泛研究和使用，可应用于一般机械制件、耐腐蚀零件和汽车、电子零部件等。但pp材料由于极性小、吸水性差而具有高度电绝缘性，其表面电阻率一般在10
13-10
15
ω，这就导致当pp材料制品与其他物质接触或摩擦后，表面易聚集静电荷，当表面静电荷积累到一定程度后，会带来严重的危险，比如吸尘、放电、击穿，甚至燃烧或爆炸。
3.目前降低pp制品表面电阻的方法主要是加入抗静电剂或导电物质进行共混改性，这些抗静电剂和导电物质包括离子型或两亲性化合物、炭黑、碳纳米管和一些亲水性聚合物等。但离子型或两亲性化合物是小分子，它们通过不断的“迁移”到材料表面来维持抗静电效果，易导致制品发粘、老化失效等问题，且随着时间的延长，抗静电性能逐渐失效。炭黑、碳纳米管等可导电物质在高分子材料中的分散难以达到理想的混合效果，且易影响制品外观与性能，不能配色。另外一些亲水性聚合物加入到pp基体中，会极大地降低pp材料的力学性能。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种力学性能优异的永久抗静电pp复合材料及其制备方法，可以兼具长效的抗静电效果和优异的力学性能，并且可配色，耐热性好。
5.本发明的目的是通过以下技术方案实现：
6.一种力学性能优异的永久抗静电pp复合材料，由以下重量份的原料组成：pp 55-95份，抗静电助剂0-10份，填充剂0-20份，增韧剂0-15份，其他助剂0.1-5份。
7.所述pp材料是共聚pp、均聚pp、高抗冲pp中的一种或多种的组合。
8.所述pp材料在230℃，2.16kg的条件下熔体流动速率为10-60g/10min。
9.所述抗静电剂为聚醚类聚合物中。
10.所述填充剂为滑石粉母粒。
11.所述增韧剂为乙烯丁烯共聚物，在230℃，2.16kg测试条件下的熔体流动速率为0.1～10g/10min，密度为0.8～0.9g/cm3。
12.所述其他助剂包含润滑剂0.1-3份、抗氧剂0.1-3份。
13.所述润滑剂为油酸酰胺、芥酸酰胺和硅酮聚合物中的其中一种。
14.所述抗氧剂为包含受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫醚类抗氧剂中的至少一种。
15.上述力学性能优异的永久抗静电pp复合材料的制备方法，包括以下步骤：
16.步骤一：将pp、抗静电剂、填充剂、增韧剂等按所述重量比例放入高速混合机中混合4-6min，获得以上组分均匀混合物。
17.步骤二：将上述组分混合物由料斗加入双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机熔融、挤出、冷却、切粒得到永久抗静电pp复合材料。
18.所述双螺杆挤出机的i-x区加工温度依次为80℃，220℃，220℃，220℃，220℃，210℃，210℃，210℃，210℃，210℃。主螺杆转速为500-550r/min，水槽温度30℃-60℃。
19.本发明与现有技术相比，具有以下技术优势：
20.1、本发明所选用的抗静电剂为聚醚类抗静电剂，当其和高分子基体共混后，一方面由于其分子链的运动能力较强，分子间便于质子移动，通过离子导电来传导和释放产生的静电荷；另一方面，抗静电能力是通过其特殊的分散形态体现的。此类聚合物会在pp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所谓的“芯壳结构”，并以此为通路传导静电荷。相比于小分子类抗静电剂，其产生作用不完全依赖表面吸水，受环境的湿度影响比较小，抗静电效果持久，并且添加量小、成本低、但能使pp的表面电阻率达到10
10
ω。
21.2、本发明所选用的抗静电剂和pp共混后能兼顾长效的抗静电效果和优异的力学性能，相比于传统的永久抗静电剂，pp的刚性和韧性都能得以保持，且具有较好的耐热性。
具体实施方式
22.下面结合具体实施例，进一步阐述本发明内容。应该强调的是，这些实施例仅用于对本发明的进一步说明，而不能理解为对本发明保护范围的限制。此外应理解，在阅读了本发明所述的内容之后，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技术所附权利要求书所限定的范围。
23.为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，对实施例和对比例所用pp材料做以下说明：
24.pp树脂a、c、d、f为共聚pp，树脂b为均聚pp，树脂e为高抗冲pp。
25.实施例1
26.一种永久抗静电pp复合材料，本实施例所述材料的的配方如表1所示，制备方法如下：
27.步骤一：将pp、抗静电剂、填充剂、增韧剂等按所述重量比例放入高速混合机中混合4-6min，获得以上组分均匀混合物。
28.步骤二：将上述组分混合物由料斗加入双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机熔融、挤出、冷却、切粒得到永久抗静电pp复合材料。
29.所述的双螺杆挤出机的i-x区加工温度依次为80℃，220℃，220℃，220℃，220℃，210℃，210℃，210℃，210℃，210℃。主螺杆转速为500-550r/min，水槽温度30℃-60℃。
30.实施例2-7
31.一种永久抗静电pp复合材料，所述实施例2-7的制备方法与实施例1相同，区别仅在于，成分和配比不同，实施例2-7的配方如表1所示，制备方法与实施例1相同。
32.对比例1
33.一种聚丙烯复合材料，本对比例配方中不含抗静电剂，其成分及配比与实施例1相同，其制备方法也与实施例1相同。
34.对比例2
35.一种聚丙烯复合材料，本对比例配方中不含抗静电剂，其成分及配比与实施例4相同，其制备方法也与实施例4相同。
36.对比例3
37.一种聚丙烯复合材料，本对比例配方中不含抗静电剂，其成分及配比与实施例6相同，其制备方法也与实施例6相同。
38.表1配方表(重量份)
[0039][0040]
对实施例1-7和对比例1-3进行性能测试，参考标准如下，测试结果如表2所示：
[0041]
表面电阻率采用手持式表面电阻仪测试，单位ω；
[0042]
拉伸强度参照iso 527-2进行测试，单位mpa；
[0043]
弯曲模量参照iso 178进行测试，单位mpa；
[0044]
简支梁缺口冲击强度参照iso 179-1进行测试，单位kj/m2；
[0045]
热氧老化性能测试条件为150℃/400h。
[0046]
表2性能测试结果
[0047]
项目表面电阻率拉伸强度弯曲模量缺口冲击强度热氧老化性能实施例110
11
(不稳定)26113025无降解实施例210
10
25104034无降解实施例310
10
25114223无降解实施例410
10
20138742无降解实施例510
10
21147537无降解
实施例610
10
21149735无降解实施例710
10
22162630无降解对比例110
14
26115014无降解对比例210
14
21150036无降解对比例310
14
22165030无降解
[0048]
从表2可知，实施例2-7均有较好的抗静电效果和耐热性，和对比例1-3相比，加入抗静电剂后，表面电阻率提高了4个数量级。此外，对于不同矿物填充比例(0份、20份、25份)的材料，加入抗静电剂后，均能保持较高的力学性能，弯曲模量几乎无损失，冲击强度反而有所提升。其中实施例3、5、7性能最优。
[0049]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。