一種抗靜電聚丙烯發(fā)泡板材或片材的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高分子領(lǐng)域，進(jìn)一步地說，是涉及一種抗靜電聚丙烯發(fā)泡板材或片材 的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)泡材料主要包括發(fā)泡珠粒、發(fā)泡板材或片材等表觀形式；發(fā)泡板材或片材廣泛 用于容器、建筑材料、汽車零件和沖擊能吸收材料等領(lǐng)域。
[0003] 聚丙烯泡沫材料是一種新型材料，它以聚丙烯為基本組分，含有大量氣泡。具有質(zhì) 輕、省料、熱導(dǎo)率低、隔熱性能好、能吸收沖擊載荷、具有優(yōu)良的緩沖性能、隔音性能好、比強(qiáng) 度高等良好的性能。但PP發(fā)泡材料防靜電性較差，使其在化工管道、容器等應(yīng)用方面存在 著缺陷，在與外界摩擦或剝離時(shí)易產(chǎn)生靜電荷，而且電荷不易泄漏，在表面會(huì)不斷積聚。聚 丙烯表面帶電后，若沒有有效的泄漏通道，會(huì)吸附空氣中的灰塵及污物。當(dāng)人體接觸到帶靜 電的聚丙烯時(shí)，會(huì)產(chǎn)生觸電的感覺，而且靜電還可以引起電子設(shè)備的誤動(dòng)作，更嚴(yán)重的是靜 電積聚將會(huì)發(fā)生靜電引力（或斥力）、電擊或火花放電現(xiàn)象，這在易燃、易爆物質(zhì)環(huán)境條件下 會(huì)釀成巨大災(zāi)害。為了避免靜電的影響，必須對(duì)聚丙烯進(jìn)行抗靜電改性，以適應(yīng)某些特殊場(chǎng) 合。在聚合物基體中添加導(dǎo)電功能體(如導(dǎo)電炭黑)或防靜電劑是制備聚合物基防靜電復(fù)合 材料的主要方法之一，但一般情況下，形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)需要的導(dǎo)電填料的填充量或防靜電劑 的添加量都比較大，致使聚合物的力學(xué)性能等降低較明顯，并提高了材料的生產(chǎn)成本和工 藝難度，因此降低導(dǎo)電填料的用量是防靜電復(fù)合材料開發(fā)與應(yīng)用的重要內(nèi)容。
[0004] 中國(guó)專利申請(qǐng)200710192215. 8報(bào)道了防靜電、導(dǎo)電的聚丙烯的制備方法，得到的 聚丙烯板材的表面固有電阻率為IOici-IO11 Ω · #，炭黑的添加量為5-40%，由于炭黑的表觀 密度低，添加量較大，與聚丙烯基礎(chǔ)樹脂共混困難，增加的工藝的復(fù)雜度和產(chǎn)品成本。近年 來，使用碳納米管或石墨烯作為抗靜電填料的報(bào)道較多，但是由于分散及界面結(jié)合問題，影 響了其廣泛應(yīng)用。例如，碳納米管具有比表面能高，極易團(tuán)聚，分散性差，另外其表面完整光 滑，懸掛鍵極少，與其他物質(zhì)的浸潤(rùn)性很差，幾乎不溶于任何溶劑，且在溶液中易聚集成束， 這幾方面極大的影響了碳納米管的分散從而影響其導(dǎo)電性。目前常用的碳納米管表面改性 方法包括物理包覆改性和化學(xué)接枝改性。由于碳納米管的表面光滑，僅僅依靠添加劑與碳 納米管之間的物理相互作用力進(jìn)行包覆改性具有很大局限性，所以更多的研究集中在化學(xué) 接枝改性上。使用有效的表面改性方法，促進(jìn)碳納米管在基體樹脂中的分散，從而提高基體 樹脂的抗靜電效果。
[0005] 因此，本領(lǐng)域還需要提供一種優(yōu)良的抗靜電聚丙烯發(fā)泡板材或片材。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明中使用自行研發(fā)的高熔體強(qiáng)度聚丙烯為基礎(chǔ)樹脂加入抗靜電劑碳納米管， 得到了性能優(yōu)良的抗靜電聚丙烯發(fā)泡板材或片材，其符合可降解的環(huán)保要求、泡孔均勻、物 理耐熱性高、生產(chǎn)成本低、表面光滑、力學(xué)性能佳且適合連續(xù)化規(guī)模生產(chǎn)。進(jìn)一步地，優(yōu)選使 用球磨、酸化和還原氣氛下微波輻射的三步改性得到的改性碳納米管作為抗靜電填料時(shí)， 得到了抗靜電劑分散非常好的抗靜電聚丙烯發(fā)泡板材。
[0007] 因此，本發(fā)明提供一種抗靜電聚丙烯發(fā)泡板材或片材的制備方法，包括先按照下 述方法得到聚丙烯，再以所得聚丙烯為基體樹脂、添加碳納米管為抗靜電劑并采用發(fā)泡劑 發(fā)泡制得所述聚丙烯發(fā)泡板材或片材；其中，所述聚丙烯的制備方法為：在兩個(gè)或以上串 聯(lián)操作的反應(yīng)器中，進(jìn)行兩階段或以上的丙烯聚合反應(yīng)，其中，在包括第一外給電子體組 分的齊格勒-納塔催化劑存在下進(jìn)行第一階段丙烯聚合反應(yīng)，所得聚合物的MFR控制為 0. 01~0. 4g/10min ;在第一階段反應(yīng)生成物的基礎(chǔ)上、在氫氣和第二外給電子體組分存在 下繼續(xù)進(jìn)行第二階段丙烯聚合反應(yīng)；合并兩段所得聚合物得到所述聚丙烯，其MFR控制為 0. 2~15g/10min ;且其中所述第一外給電子體為硅烷類化合物，第二外給電子體為二醚類 化合物；所述聚丙烯為均聚聚丙烯或丙烯與丁烯和/或乙烯共聚得到的共聚聚丙烯。
[0008] 本發(fā)明中，共聚單體乙烯和/或丁烯與丙烯的比例可依據(jù)目標(biāo)的不同而調(diào)整。例 如單體乙烯和丁烯在聚丙烯中的重量百分比例為0. 1~20wt%，優(yōu)選0. 5~10wt%。
[0009] 本發(fā)明中使用的高熔體強(qiáng)度聚丙烯的分子量分布較寬，而且其最大的特點(diǎn)是極高 分子量級(jí)分的含量較高的同時(shí)較低分子量級(jí)分的含量也可保證大于一定量，這樣使所得丙 烯聚合物的熔體強(qiáng)度有了明顯地提高，大于〇. 8牛頓，甚至可超過2. 2牛頓，而且還保證了 聚合物的加工性能。
[0010] 在基體樹脂中添加發(fā)泡劑，可以生產(chǎn)聚丙烯發(fā)泡板材或片材。發(fā)泡劑可以是無機(jī) 發(fā)泡劑或有機(jī)發(fā)泡劑，無機(jī)發(fā)泡劑例如為空氣、氮?dú)?、二氧化碳、氧氣和水，有機(jī)發(fā)泡劑在一 定溫度和壓力下分解釋放氣體，在樹脂等可發(fā)性材料中形成多孔的泡狀結(jié)構(gòu)。
[0011] 在上述制備方法中，優(yōu)選地，所述硅烷類化合物為四個(gè)連接在硅原子上的有機(jī)基 團(tuán)任選自烴基和烷氧基的化合物。更加優(yōu)選地，所述硅烷類化合物為選自四甲氧基硅烷、正 丙基二乙氧基硅烷、異丁基二乙氧基硅烷、異丁基二甲氧基硅烷、乙烯基二甲氧基硅烷、正 丙基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、二甲基二甲氧 基硅烷、-甲基-乙氧基硅烷、-異丁基-甲氧基硅烷、甲基環(huán)己基-甲氧基硅烷、甲基異 丁基二甲氧基硅烷、二環(huán)己基二甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷和二環(huán)戊基二甲氧基硅烷 中的一種或多種。
[0012] 本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述二醚類化合物為1，3-二醚類化合物，其結(jié)構(gòu)通式為：
[0013]
[0014] 其中，R1和R2相同或者不同，優(yōu)選R1和R2均為Cl~C20的直鏈烷基；R 3~R8彼此 相同或者不同，選自氫、鹵原子、直鏈或支鏈的Cl~C20烷基、C3~C20環(huán)烷基、C6~C20 芳基、C7~C20烷芳基、C7~C20芳烷基中的一種，R3~R8的基團(tuán)間可鍵連成環(huán)。
[0015] 更優(yōu)選，所述二醚類化合物為選自2, 2-二異丁基-1,3-二甲氧基丙烷、2, 2-二苯 基-1，3-二甲氧基丙烷、2, 2-二苯甲基-1，3-二甲氧基丙烷、2-異丙基_2_異戊基-1，3-二 甲氧基丙烷、2, 2-雙(環(huán)己甲基)-1，3-二甲氧基丙烷、2-異丙基-2-3, 7-二甲辛基-二甲氧 基丙烷、2, 2-二異丙基-1，3-二甲氧基丙烷、2-異丙基_2_環(huán)己甲基-1，3-二甲氧基丙烷、 2, 2-二異丁基-1，3-二乙氧基丙烷、2, 2-二異丁基-1，3-二丙氧基丙烷、2-異丙基-2-異 戊基-1，3-二乙氧基丙烷、2-異丙基_2_異戊基-1，3-二丙氧基丙烷和2, 2-雙(環(huán)己甲 基）-1，3-二乙氧基丙烷中的一種或多種。
[0016] 在本發(fā)明中，優(yōu)選的是所述齊格勒-納塔催化劑包括以下組分，一種以鎂、鈦、鹵 素和內(nèi)給電子體為主要組分的固體催化劑組分A、一種有機(jī)鋁組分B和第一外給電子體組 分C，其中組分A與組分B之間的重量比例以鈦鋁比計(jì)為1 :10~500,組分B與組分C之 間的重量比例為10~150 :1。在上述方法的一個(gè)具體實(shí)例中，所述齊格勒-納塔催化劑中 的有機(jī)鋁化合物與1，3-二醚類化合物外給電子體的摩爾比為1:1~30:1，優(yōu)選為2:1~ 15:1。
[0017] 在本發(fā)明基體樹脂聚丙烯的制備過程中，第一階段與第二階段的氫氣加入量以最 終MFR的要求來控制。優(yōu)選的，在第一階段中，氫氣