[發(fā)明專利]一種抗靜電聚丙烯材料及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810766529.2
• 申請日: 2018-07-12
• 公開（公告）號: CN109181095A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李勇進;顧森林
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州師范大學(xué)
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L51/06;C08K5/43
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

本發(fā)明公開一種抗靜電聚丙烯材料及其制備方法。該聚丙烯材料為聚丙烯、有機鹽以及馬來酸酐接枝聚丙烯的復(fù)合物。其制備方法是將干燥后的聚丙烯、有機鹽以及馬來酸酐接枝聚丙烯按質(zhì)量比100：0.01～10：0.1～10，加入熔融混煉設(shè)備170℃～250℃下進行熔融混煉，得到復(fù)合物；將復(fù)合物從熔融混煉設(shè)備中出料，降至常溫，得到聚丙烯材料。本發(fā)明中聚丙烯材料具有優(yōu)異的抗靜電性能，且由于馬來酸酐接枝聚丙烯的增容作用有效提高了有機鹽添加聚丙烯的拉伸強度以及沖擊強度，該聚丙烯材料的制備方法僅需使用常用的熔融混煉設(shè)備，工業(yè)制備簡單。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，尤其涉及通過有機鹽以及馬來酸酐接枝聚丙烯共同構(gòu)建的離子導(dǎo)電通路來獲得具有抗靜電性能的聚丙烯材料及其制備方法。

背景技術(shù)

聚丙烯作為一種全球應(yīng)用最為廣泛的熱塑性塑料，其發(fā)展速度一直居于各種塑料之首，自1954年意大利Natta教授實驗室首次合成以來一直到2000年，世界年產(chǎn)量達到2820萬噸。聚丙烯材料及其制品已經(jīng)成為包裝、電子、輕工、汽車、建筑、電器等行業(yè)不容或缺的原材料。聚丙烯價格低廉，并在室溫下具有優(yōu)良的物理、機械和熱學(xué)性能，且有較低的密度，適用于許多工業(yè)領(lǐng)域。與其他商業(yè)熱塑性塑料相比，聚丙烯具有較高的硬度以及熔點。結(jié)晶度通常在40-60％之間，可調(diào)控范圍較大。不僅如此，聚丙烯還有熱變形溫度高，阻燃性、透明性、尺寸穩(wěn)定性和可回收性強等優(yōu)點。但由于聚丙烯材料較低的吸水性以及較強的電絕緣性使得其在工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中極易在表面積累靜電荷，從而會引起一系列的危害以及事故。

通過熔融共混改性聚丙烯材料抗靜電的方法主要分為兩大類：抗靜電劑法和導(dǎo)電填料法。

抗靜電劑法主要是指在熔融共混時，將抗靜電劑混入材料中使其均勻分散在整個聚合物內(nèi)，之后拉膜或成型。經(jīng)一段時間后，帶有親水基團的抗靜電劑借助聚合物的鏈段運動不斷遷移至材料表面，吸收空氣中的水分，在制品表面形成水膜從而使電荷泄漏。當(dāng)材料表面的抗靜電劑失效后，內(nèi)部的抗靜電劑會繼續(xù)填補到材料的界面上。馬來西亞理科大學(xué)Chow Wen Shyang等人通過在PP/蒙脫土復(fù)合材料中加入一定量的抗靜電劑，在增加了體系抗靜電性能的同時促進了蒙脫土納米夾層的形成，從而提高了體系的熱穩(wěn)定性。北京工商大學(xué)劉偉等人使用磺酸類以及多元醇脂類抗靜電劑通過簡單熔融共混的方法改性PP，研究發(fā)現(xiàn)磺酸類抗靜電劑的效果要差于多元醇脂肪類抗靜電劑。另外，兩種抗靜電劑的加入會降低PP的拉伸強度以及硬度。南京理工大學(xué)王新龍等人以受阻銨類(HALS)氮氧自由基TEMPO為主要原料合成了咪唑類離子液體型抗靜電/光穩(wěn)定劑TEMPO-IL，將TEMPO與PP進行熔融共混后，發(fā)現(xiàn)聚丙烯的表面電阻率大幅下降，當(dāng)TEMPO-IL添加量為1wt％時聚丙烯的抗靜電效果最佳，并且該助劑的加入可使聚丙烯兼具抗光老化性能和抗熱氧老化性能。浙江大學(xué)李寶芳等人將陰離子型脂肪酸鹽以及非離子型羥乙基脂肪銨進行復(fù)配，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)陰離子型脂肪酸鹽的用量達到復(fù)合型抗靜電劑總量的10％后，兩種抗靜電劑在抗靜電效果上表現(xiàn)出顯著的協(xié)同效應(yīng)。華東理工大學(xué)許祥等人合成了多種具有親疏水結(jié)構(gòu)的兩親性分子，包括可交聯(lián)性表面活性劑、抗菌表面活性劑等，通過與聚丙烯進行熔融共混，制備了永久型抗靜電聚丙烯。

導(dǎo)電填料法主要是通過混煉的方法將導(dǎo)電填料分散在聚丙烯基體中，使填料在聚丙烯內(nèi)部形成導(dǎo)電通路或網(wǎng)絡(luò)來泄漏電荷。中南名族大學(xué)鐘志有等人研究了不同類型CB在PP/CB復(fù)合材料中的導(dǎo)電逾滲行為，CB的比表面積越大，結(jié)構(gòu)性越高，則由其填充的復(fù)合材料導(dǎo)電閾值越低。浙江大學(xué)沈烈等人采用不同形態(tài)尺寸的碳纖維以及炭黑填充了PP-HDPE雙組份體系，研究發(fā)現(xiàn)四元體系的導(dǎo)電率與三元體系相比下降了1～5個數(shù)量級。南昌大學(xué)祝芳南等人研究了多壁碳納米管對PP電性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)MWCNTs可有效改善PP的導(dǎo)電性能，MWCNTs的導(dǎo)電逾滲閾值為3％。西安工程大學(xué)薛兵等通過對微米級金屬氧化物粉體進行化學(xué)或物理的表面處理制備出新型導(dǎo)電粉體，并將其與PP進行熔融共混。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過處理后的粉末能更好地分散在PP基體中，使PP的電阻率下降至10⁷Ω/sq。