一種抗靜電、高光澤聚丙烯復合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抗靜電、高光澤聚丙烯復合材料及其制備及方法。本發(fā)明的復合材料由100份聚丙烯、50~100份丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、9~30份抗靜電劑、4~10份相容劑、10~20份改性填料、1~2份抗氧劑和0.5~1份加工助劑制備而成，所述抗靜電劑為永久高分子型抗靜電劑和低分子型抗靜電劑組成；相容劑為聚丙烯接枝馬來酸酐和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝馬來酸酐的混合物。本發(fā)明提高了聚丙烯復合材料的抗靜電性能、綜合性能及性價比，使本發(fā)明的復合材料具有永久抗靜電性能、高光澤度、易加工等特點，應用領(lǐng)域廣闊，包括電子電器、家電、航空航天、國防等領(lǐng)域。
【專利說明】[0001] 一種抗靜電、高光澤聚丙烯復合材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及高分子材料改性領(lǐng)域，尤其涉及一種抗靜電、高光澤聚丙烯復合材料 的制備及方法。
[0003]

【背景技術(shù)】
[0004] 塑料使用越來越廣泛，而作為通用塑料的聚丙烯（PP)越來越受到人們的關(guān)注，應 用范圍也得到較大擴展。然在某些領(lǐng)域由于聚丙烯的高收縮率（1.4~1. 6%)、大的表面電阻 率（1016~1018Q)、光澤度較差等缺點，使得純的聚丙烯應用范圍不大。隨著科學與技術(shù)的發(fā) 展，單一塑料在某些領(lǐng)域早已滿足不了社會發(fā)展的需求。近年來，塑料合金及其改性得到了 廣泛的應用，改性過后的聚丙烯應用范圍較寬。目前減小聚丙烯收縮率的辦法一般添加填 料如：滑石粉、碳酸鈣、氧化鋁、高嶺土等；降低表面電阻率的辦法一般加入抗靜電劑如：低 分子型的表面活性劑，導電填料炭黑和石墨等。其中永久高分子型的抗靜電劑價格昂貴限 制了其使用的范圍、低分子型的抗靜電劑價格稍低可抗靜電的持久性較短。
[0005] 雖然丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS)光澤度較好、耐低溫、耐熱、機械強 度優(yōu)異以及收縮率較小等優(yōu)點，但由于聚丙烯與丙烯腈-丁二烯-苯乙烯之間的相容性 較差，目前主要是采用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（SBS)、馬來酸酐接枝聚烯烴 (POE-g-MAH)、乙烯醋酸乙烯酯共聚物（EVA)來改性聚丙烯，但合金的綜合性能不太理想。 如：2010年湘潭大學碩士論文《PP/ABS共混體系的相容性及結(jié)晶行為的研究》就是采用 苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（SBS)和氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物 (SEBS)作為相容劑。如：中國專利CN102408633A，公開了PP/ABS合金材料、其制備方法 和應用，其中第一相容劑選自馬來酸酐接枝聚烯烴、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、丙烯腈-丁二 烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-乙烯-苯乙烯共聚物、含聚酯硬段和聚醚軟段的嵌段共聚物中 的一種或兩種以上；第二相容劑選自丙烯酸酯接枝聚烯烴、丙烯酸酯-縮水甘油酯-乙烯 共聚物、甲基丙烯酸酯-丁苯橡膠-苯乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯醋酸乙烯 酯共聚物中的一種或兩種以上。
[0006] 中國專利CN101463163B公開制備了一種永久性抗靜電聚丙烯材料，然只強調(diào)了 聚丙烯的抗靜電效果，對光澤度、收縮率等未考慮。同樣中國專利CN102070824A公開了一 種抗靜電聚丙烯組合物，其中填充量較大，對光澤度、等其他力學性能未考慮。
[0007]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種集永久抗靜電、高光澤、低收縮 率為一身的聚丙烯復合材料。
[0009] 本發(fā)明的另一目的是提供上述復合材料的制備方法。
[0010] 為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種抗靜電、高光澤聚丙烯復合材 料，由如下組分按重量份制備而成： 聚丙烯 100份 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 5CT100份 抗靜電劑 9~30份 相容劑 4~10份 改性填料 1(T20份 抗氧劑 1~2份 加工助劑 0. 5~1份。
[0011] 所述抗靜電劑為永久高分子型抗靜電劑和低分子型抗靜電劑組成； 所述相容劑為聚丙烯接枝馬來酸酐和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝馬來酸酐的 混合物。
[0012] 上述方案的優(yōu)選方案是：所述改性填料由硫酸鋇與偶聯(lián)劑按質(zhì)量比為100 :2~4制 成。
[0013] 所述抗靜電劑為永久高分子型抗靜電劑和低分子型抗靜電劑的質(zhì)量比為9 :1~1 : 1〇
[0014] 所述永久高分子型抗靜電劑為聚醚嵌段聚酰胺；所述低分子型抗靜電劑為甘油單 硬脂酰胺和乙氧化胺按質(zhì)量比為2 :1組成。
[0015] 所述聚丙烯接枝馬來酸酐和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝馬來酸酐的混質(zhì) 量比為1 :1。
[0016] 所述偶聯(lián)劑為雙(二辛氧基焦磷酸酯基）乙撐鈦酸酯（AC-311)。
[0017] 所述抗氧劑為四[0-(3,5_二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗1010)、 3 - (3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗1076)和三（2, 4-二叔丁基苯基） 亞磷酸酯(抗168)組成。其中抗1010 :抗1076 :抗168三者任何質(zhì)量比均可，但最優(yōu)為2 : 4 :4。
[0018] 所述的加工助劑為硅酮粉、N，N' 一乙撐雙硬脂酰胺（EBS)中的一種或兩種。
[0019] 一種制備上述抗靜電、高光澤聚丙烯復合材料的方法，包括以下步驟： (1) 改性填料的制備： 按質(zhì)量比為100 :2~4將硫酸鋇置于高速混合機中進行攪拌，再將偶聯(lián)劑由高速混合機 的上蓋小孔緩慢加入，混合1(T15分鐘制得改性填料；其中高速混合機轉(zhuǎn)動速度為12CT200 轉(zhuǎn)/分鐘，高速混合機溫度為4(T60°C; (2) 按配比將100份聚丙烯、5(T100份丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、9~30份抗靜 電劑、4~10份相容劑、1(T20份改性填料、1~2份抗氧劑、0. 5~1份加工助劑依次加入高速混 合機中混合5?10分鐘，混合速度為12CT200轉(zhuǎn)/分鐘，混合溫度為4(T60°C;接著將混合 好的物料加入擠出機中進行熔融擠出，拉條、冷卻、切粒、裝包得抗靜電、高光澤聚丙烯復合 材料；其中擠出機溫度從喂料段到機頭依次為180°C、200°C、200°C、210°C、210°C、220°C、 2201：、2201：、2201：、2251：，螺桿直徑為35?75臟，螺桿長徑比為30 :1?50:1。
[0020] 所述的步驟（1)中偶聯(lián)劑加入時間為5~10分鐘。
[0021] 本發(fā)明制備PP/ABS復合材料綜合性能優(yōu)異，尤其在抗靜電、高光澤方面得到了重 大改進，使PP/ABS復合材料具有永久抗靜電、高光澤、低收縮率等特性，可廣泛應用于電子 電器、家電、航空航天、國防等領(lǐng)域。
[0022] 本發(fā)明的有益之處： 1、本發(fā)明首次將高接枝率的聚丙烯接枝馬來酸酐（PP-g-MAH)和高接枝率的丙烯 腈-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝馬來酸酐（ABS-g-MAH)的混合物作為聚丙烯與丙烯腈-丁 二烯-苯乙烯共聚物的相容劑，使得聚丙烯與丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的相容性得 到明顯改善，這點可從復合材料的機械性能表現(xiàn)出來。
[0023] 2、本發(fā)明將永久高分子型抗靜電劑與低分子型抗靜電劑復配使用，由于聚醚嵌段 聚酰胺的吸水性較強，使得復合材料表面有一層薄薄的水膜，這樣起到抗靜電效果，從而提 高了聚丙烯復合材料的抗靜電性能，使其表面電阻率降到l〇8Q左右。
[0024] 3、由于低分子型的抗靜電劑與高分子型的抗靜電劑之間具有較好的相容性，這樣 高分子型的抗靜電劑會牽拉住低分子型的抗靜電劑使得抗靜電效果達到永久型，并提高了 該復合材料的綜合性能及性價比。
[0025] 4、由于本發(fā)明抗靜電劑中添加了一定量的低分子型抗靜電劑的加入，從而降低了 該復合材料的生產(chǎn)成本。
[0026] 5、本發(fā)明將超細沉淀硫酸鋇（BaS04)作為增強光澤度和降低收縮率的填料，可明 顯提高復合材料的光澤度和降低復合材料的收縮率。超細沉淀硫酸鋇的表面進行鈦酸酯偶 聯(lián)劑的處理，使得分散均勻。本發(fā)明的超細沉淀硫酸鋇的粒徑為5(Tl00nm，這么細的顆粒對 復合材料的光澤度有著較好改善。
[0027] 具體實施例
[0028] 下面結(jié)合一些實施例以及對比實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0029] 改性填料由硫酸鋇與偶聯(lián)劑按質(zhì)量比為100 :2~4制成。
[0030] 以下所有實施例及對比例中，測試標準執(zhí)行國家標準，光澤度執(zhí)行GB/T8807且 采用20°角測量，表面電阻率執(zhí)行GB/T1410,拉伸性能執(zhí)行GB/T1040且拉伸速度5mm/ min，彎曲性能執(zhí)行GB/T9341且彎曲測試速度2mm/min，沖擊性能執(zhí)行GB/T1843。耐老化 性能執(zhí)行GB/T16422. 3,紫外燈選擇313nm波長的燈管盡心照射，數(shù)小時后對其表面進行 色差分析，根據(jù)AE的大小以及力學性能(拉伸、彎曲、沖擊）的變化來判斷耐老化性能的好 壞。
[0031] 實施例1 (1)改性填料的制備： 將100份硫酸鋇置于高速混合機中，開動高速混合機，再將2份的偶聯(lián)劑AC-311由高 速混合機的上蓋小孔緩慢加入。高速混合機轉(zhuǎn)動速度為120轉(zhuǎn)/分鐘，高速混合機溫度為 40°C，混合時間10分鐘，偶聯(lián)劑加入時間為5分鐘。
[0032] (2)抗靜電、高光澤聚丙烯復合材料的制備： 將100份聚丙烯、50份丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、6份聚醚嵌段聚酰胺、2份甘油 單硬脂酰胺、1份乙氧化胺、2份PP-g_MAH、2份ABS-g-MAH、10份改性填料、0. 2份抗1010、 0. 4份抗1076、0. 4份抗168、0. 3份硅酮粉、0. 2份EBS依次加入高速混合機中混合5分鐘， 混合速度為120轉(zhuǎn)/分鐘，混合溫度為40°C;接著將混合好的料子加入擠出機中進行熔融擠 出，拉條、冷卻、切粒、裝包。擠出機溫度從喂料段到機頭依次為180°C、200°C、200°C、210°C、 2101：、2201：、2201：、2201：、2201：、2251：，螺桿直徑為35臟，螺桿長徑比為30 :1。
[0033] 為了更好地表明本發(fā)明中所選用組合相容劑與抗靜電劑對本發(fā)明所帶來的有益 效果，特分別對單一相容劑PP-g-MAH、ABS-g-MAH、單一永久高分子型抗靜電劑和單一低分 子型抗靜電劑使用的效果也進行了相關(guān)試驗，做為對比例1-4與本發(fā)明進行對比分析。另 夕卜，對比例5是沒有加入改性填料。具體試驗如下： 對比例1 (1)改性填料的制備： 將100份硫酸鋇置于高速混合機中，開動高速混合機，再將2份的偶聯(lián)劑AC-311由高 速混合機的上蓋小孔緩慢加入。高速混合機轉(zhuǎn)動速度為120轉(zhuǎn)/分鐘，高速混合機溫度為 40°C，混合時間10分鐘，偶聯(lián)劑加入時間控制在5分鐘。
[0034] (2)抗靜電、高光澤聚丙烯復合材料的制備： 將100份聚丙烯、50份丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、6份聚醚嵌段聚酰胺、2份甘 油單硬脂酰胺、1份乙氧化胺、4份PP-g-MAH、10份改性填料、0. 2份抗1010、0. 4份抗1076、 〇. 4份抗168、0. 3份硅酮粉、0. 2份EBS依次加入高速混合機中混合5分鐘，混合速度為120 轉(zhuǎn)/分鐘，混合溫度為40°C;接著將混合好的料子加入擠出機中進行熔融擠出，拉條、冷卻、 切粒、裝包。擠出機溫度從喂料段到機頭依次為180°C、200°C、200°C、210°C、210°C、220°C、 220°C、220°C、220°C、225°C，螺桿直徑為 35mm，螺桿長徑比為 30 :1。
[0035] 對比例2 (1)改性填料的制備： 將100份硫酸鋇置于高速混合機中，開動高速混合機，再將2份的偶聯(lián)劑AC-311由高 速混合機的上蓋小孔緩慢加入。高速混合機轉(zhuǎn)動速度為120轉(zhuǎn)/分鐘，高速混合機溫度為 40°C，混合時間10分鐘，偶聯(lián)劑加入時間控制在5分鐘。
[0036] (2)抗靜電、高光澤聚丙烯復合材料的制備： 將100份聚丙烯、50份丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、6份聚醚嵌段聚酰胺、2份甘 油單硬脂酰胺、1份乙氧化胺、4份ABS-g-MAH、10份改性填料、0. 2份抗1010、0. 4份抗1076、 〇. 4份抗168、0. 3份硅酮粉、0. 2份EBS依次加入高速混合機中混合5分鐘，混合速度為120 轉(zhuǎn)/分鐘，混合溫度為40°C;接著將混合好的料子加入擠出機中進行熔融擠出，拉條、冷卻、 切粒、裝包。擠出機溫度從喂料段到機頭依次為180°C、200°C、200°C、210°C、210°C、220°C、 2201：、2201：、2201：、2251：，螺桿直徑為35臟，螺桿長徑比為30:1。
[0037] 對比例3 (1)改性填料的制備： 將100份硫酸鋇置于高速混合機中，開動高速混合機，再將2份的偶聯(lián)劑AC-311由高 速混合機的上蓋小孔緩慢加入。高速混合機轉(zhuǎn)動速度為120轉(zhuǎn)/分鐘，高速混合機溫度為 40°C，混合時間10分鐘，偶聯(lián)劑加入時間控制在5分鐘。
[0038] (2)抗靜電、高光澤聚丙烯復合材料的制備： 將100份聚丙烯、50份丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、9份聚醚嵌段聚酰胺、2份 PP-g-MAH、2 份ABS-g-MAH、10 份改性填料、0. 2 份抗 1010、0. 4 份抗 1076、0. 4 份抗 168、0. 3 份硅酮粉、〇. 2份EBS依次加入高速混合機中混合5分鐘，混合速度為120轉(zhuǎn)/分鐘，混合 溫度為40°C;接著將混合好的料子加入擠出機中進行熔融擠出，拉條、冷卻、切粒、裝包。擠 出機溫度從喂料段到機頭依次為 180°C、200°C、200°C、210°C、210°C、220°C、220°C、220°C、 220°C、225°C，螺桿直徑為35mm，螺桿長徑比為30 :1。
[0039] 對比例4 (1)改性填料的制備： 將100份硫酸鋇置于高速混合機中，開動高速混合機，再將2份的偶聯(lián)劑AC-311由高 速混合機的上蓋小孔緩慢加入。高速混合機轉(zhuǎn)動速度為120轉(zhuǎn)/分鐘，高速混合機溫度為 40°C，混合時間10分鐘，偶聯(lián)劑加入時間控制在5分鐘。
[0040] (2)抗靜電、高光澤聚丙烯復合材料的制備： 將100份聚丙烯、50份丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、6份甘油單硬脂酰胺、3份乙氧 化胺、2份PP-g_MAH、2份ABS-g-MAH、10份改性填料、0. 2份抗1010、0. 4份抗1076、0. 4份抗 168、0. 3份硅酮粉、0. 2份EBS依次加入高速混合機中混合5分鐘，混合速度為120轉(zhuǎn)/分 鐘，混合溫度為40°C;接著將混合好的料子加入擠出機中進行熔融擠出，拉條、冷卻、切粒、 裝包。擠出機溫度從喂料段到機頭依次為180°C、200°C、200°C、210°C、210°C、220°C、220°C、 220°C、220°C、225°C，螺桿直徑為35mm，螺桿長徑比為30 :1。
[0041] 對比例5 將100份聚丙烯、50份丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、6份聚醚嵌段聚酰胺、2份甘 油單硬脂酰胺、1份乙氧化胺、2份PP-g_MAH、2份ABS-g-MAH、0. 2份抗1010、0. 4份抗1076、 〇. 4份抗168、0. 3份硅酮粉、0. 2份EBS依次加入高速混合機中混合5分鐘，混合速度為120 轉(zhuǎn)/分鐘，混合溫度為40°C;接著將混合好的料子加入擠出機中進行熔融擠出，拉條、冷卻、 切粒、裝包。擠出機溫度從喂料段到機頭依次為180°C、200°C、200°C、210°C、210°C、220°C、 2201：、2201：、2201：、2251：，螺桿直徑為35臟，螺桿長徑比為30:1。
[0042] 對實施例1與對比例1-5所制備的復合材料進行光澤度、表面電阻、拉伸強度、彎 曲強度與懸臂梁缺口沖擊等方面按照前述國家相關(guān)標準進行測試，其數(shù)據(jù)見表1所示。
[0043] 表1 :實施例1-5與對比例1的基本性能

【權(quán)利要求】
1. 一種抗靜電、高光澤聚丙烯復合材料，其特征在于：由如下組分按重量份制備而成： 聚丙烯 100份 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 5(Γ100份 抗靜電劑 9~30份 相容劑 4~10份 改性填料 ΚΓ20份 抗氧劑 Γ2份 加工助劑 〇. 5~1份； 所述抗靜電劑為永久高分子型抗靜電劑和低分子型抗靜電劑組成； 所述相容劑為聚丙烯接枝馬來酸酐和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝馬來酸酐的 混合物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述抗靜電、高光澤聚丙烯復合材料，其特征在于：所述改性填料由 硫酸鋇與偶聯(lián)劑按質(zhì)量比為100 :2~4制成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述抗靜電、高光澤聚丙烯復合材料，其特征在于：所述抗靜電劑為 永久高分子型抗靜電劑和低分子型抗靜電劑的質(zhì)量比為9 :1~1 :1。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述抗靜電、高光澤聚丙烯復合材料，其特征在于：所述永久高分子 型抗靜電劑為聚醚嵌段聚酰胺；所述低分子型抗靜電劑為甘油單硬脂酰胺和乙氧化胺按質(zhì) 量比為2 :1組成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述抗靜電、高光澤聚丙烯復合材料，其特征在于：所述聚丙烯 接枝馬來酸酐和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝馬來酸酐的混質(zhì)量比為1 :1。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述抗靜電、高光澤聚丙烯復合材料，其特征在于：所述偶聯(lián)劑為雙 (二辛氧基焦磷酸酯基）乙撐鈦酸酯。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述抗靜電、高光澤聚丙烯復合材料，其特征在于：所述抗氧劑為四 [β- (3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯、β- (3, 5-二叔丁基-4-羥基苯 基）丙酸正十八碳醇酯和三（2, 4-二叔丁基苯基）亞磷酸酯組成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述抗靜電、高光澤聚丙烯復合材料，其特征在于：所述加工助劑為 硅酮粉、Ν，Ν' 一乙撐雙硬脂酰胺中的一種或兩種。
9. 一種制備如權(quán)利要求1所述抗靜電、高光澤聚丙烯復合材料的方法，其特征在于：包 括以下步驟： (1) 改性填料的制備： 按質(zhì)量比為100 :2~4將硫酸鋇置于高速混合機中進行攪拌，再將偶聯(lián)劑由高速混合機 的上蓋小孔緩慢加入，混合1(Γ15分鐘制得改性填料；其中高速混合機轉(zhuǎn)動速度為12(Γ200 轉(zhuǎn)/分鐘，高速混合機溫度為4(T60°C ; (2) 按配比將100份聚丙烯、5(Γ100份丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、9~30份抗靜 電劑、4~10份相容劑、1(Γ20份改性填料、1~2份抗氧劑、0. 5~1份加工助劑依次加入高速混 合機中混合5?10分鐘，混合速度為12(Γ200轉(zhuǎn)/分鐘，混合溫度為4(T60°C ;接著將混合 好的物料加入擠出機中進行熔融擠出，拉條、冷卻、切粒、裝包得抗靜電、高光澤聚丙烯復合 材料；其中擠出機溫度從喂料段到機頭依次為180°C、200°C、200°C、210°C、210°C、220°C、 220°C、220°C、220°C、225°C，螺桿直徑為 35?75mm，螺桿長徑比為 30 :1 ?50 :1。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于：所述步驟（1)中偶聯(lián)劑加入時間為5~10 分鐘。
【文檔編號】C08K5/17GK104277322SQ201310278730
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月3日
【發(fā)明者】楊桂生, 俞飛 申請人:合肥杰事杰新材料股份有限公司