[發明專利]低炭黑含量抗靜電聚烯烴材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200810020052.X
• 申請日: 2008-03-20
• 公開（公告）號: CN101260207A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 聞荻江;滕參
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: C08L23/00
• 分類號: C08L23/00;C08K3/04;C08J5/04;B29C47/40;B29C47/92;B29C47/10;B29B9/12;C08L77/00;C08L69/00;C08L67/00;C08L23/08
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本發明涉及一種抗靜材料及其制備方法，特別涉及一種含有炭黑的聚烯烴抗靜電材料及其制備方法，屬于聚合物及加工技術領域。

背景技術

聚烯烴因其價格低廉、性能優異、易于加工，已廣泛的應用于包裝、日用品、化工、汽車、醫療等各個領域，成為目前應用最廣泛的塑料之一。然而由于它的電絕緣性使得它在化工管道、容器、薄膜等應用方面存在著缺陷——在與外界摩擦或剝離時易產生靜電荷，而且電荷不易泄漏，在表面會不斷積聚。聚烯烴表面帶電后，若沒有有效的泄漏通道，會吸附空氣中的灰塵及污物。更嚴重的是靜電積聚將會發生靜電引力(或斥力)、電擊或火花放電現象，這在易燃易爆物質環境條件下會釀成巨大災害。為了避免靜電的影響，必須對聚烯烴進行抗靜電改性，以適應某些特殊場合。對于高分子材料，防止和消除靜電的方式主要有添加抗靜電劑、與導電高分子共混和添加導電填料等。

炭黑與其它導電添加劑相比，具有對塑料、橡膠有補強作用、控制添加量能得到任意的導電率、價格低廉等優點，因此目前應用最為廣泛。通常抗靜電材料炭黑的添加量為15-20％，(重量百分數)。這種較高的炭黑含量會導致炭黑的局部集中，使得材料的導電性能不穩定；同時高的炭黑含量會對材料的成型和力學性能產生消極的影響；污染同樣使十分關注的問題：高含量的炭黑填充材料中炭黑離子的脫落會造成環境污染。中國發明專利(公開號為CN1033063、CN86106302、CN1236831)中，公開了采用復合抗靜電劑或有機抗靜電劑等材料用于制備聚烯烴類抗靜電纖維的技術方案；公開號為CN1966561、CN1277237的發明專利中，采用的是有機抗靜電劑制備雙向拉伸聚丙烯組合物或聚丙烯的技術方案；公開號為CN1654528、CN1670070的發明專利，采用碳納米管/聚丙烯或聚乙烯復合材料；公開號為CN1616531的發明專利則用高導電炭黑制備母粒的方法制備抗靜電阻燃聚乙烯組合物，最終制品中的炭黑含量達16％以上。在大多數利用炭黑提高聚烯烴抗靜電性的論文中報道的炭黑用量多達到20％以上。

由于炭黑價格低，近年來，人們對如何降低抗靜電材料的炭黑含量改善操作環境和簡化工藝進行了廣泛的研究。在本發明做出之前，常用的方法有：1.通過對炭黑表面性質的改變，進而改變炭黑的結構與性質，最終使復合材料的性能得以改善，但工藝復雜、成本較高；2.在高速混合機中，一定溫度下，用處理劑對炭黑進行處理，改善炭黑與基體的潤濕性和分散性，并使復合材料的流動性變好，改善材料的導電性，但改善程度有限；3.使用粉狀基體，與炭黑干預混，采用燒結或層壓的方法，控制好成型溫度、時間與壓力，得到炭黑、基體皆為連續相結構的復合材料，其電性能極佳，但強度卻更差；4.基體采用多相體系，可顯著降低炭黑的含量，但不能兼顧加工性能和機械性能。因此，聚烯烴抗靜電材料需要解決的問題是既要保證材料的成型加工性能和機械性能，又具有良好抗靜電性能。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，提供一種既有利于材料的成型加工又具有良好抗靜電性能的低炭黑含量抗靜電聚烯烴材料及其制備方法。

為達到以上目的，本發明采用的技術方案是：提供一種低炭黑含量抗靜電聚烯烴材料，其特征在于：按重量百分比，它的組分為聚烯烴70～80％，炭黑0.5～4％，纖維8～20％，第二相聚合物5～20％，其余為添加劑；所述的第二相聚合物為尼龍、共聚尼龍、聚碳酸酯、聚酯或乙烯醋酸乙烯共聚物。

上述低炭黑含量抗靜電聚烯烴材料的制備方法，其制備步驟如下：

①將經真空干燥的第二相聚合物和炭黑充分混合后，加入到雙螺桿擠出機中熔融共混并擠出造粒，混合物在雙螺桿擠出機中的停留時間為120～240秒；

②將上述粒料與聚烯烴粒料和添加劑混合均勻，再加入纖維后置于同向雙螺桿擠出機中熔融共混，混合物在雙螺桿擠出機中的停留時間為80～200秒；

③采用擠出、注射或壓制的方法制得低炭黑含量抗靜電聚烯烴復合材料制品。

上述步驟②中加入纖維在雙螺桿擠出機的中段加料口進行。

上述低炭黑含量抗靜電聚烯烴材料的另一種制備方法，其制備步驟如下：

①將經真空干燥的第二相聚合物、炭黑和纖維充分混合后，加入到雙螺桿擠出機中熔融共混并擠出造粒，混合物在雙螺桿擠出機中的停留時間為120～240秒；

②將上述粒料與聚烯烴粒料和添加劑混合均勻，置于同向雙螺桿擠出機中熔融共混，混合物在雙螺桿擠出機中的停留時間為60～200秒；

③采用擠出、注射或壓制的方法制得低炭黑含量抗靜電聚烯烴復合材料制品。