[发明专利]一种电性能改善的TPV弹性体材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种TPV弹性体材料。

背景技术

TPV是Thermoplastic Vulcanization的简称，中文名称为热塑性动态硫化弹性体或热塑性动态硫化橡胶，是高度硫化的橡胶微粒分散在连续塑料相中组成的一种弹性体材料。TPV在常温下具有似于热固性橡胶的物理性能和功能特征，在高温下具有热塑性塑料的熔融流动和反复加工的特性，具有成型加工方便、材料可循环利用、综合性能优良等优点，现已广泛应用于汽车工业、建筑建材、电子电器、医疗卫生和消费用品等领域。

随着TPV应用领域的不断扩展，对其性能的要求容易提高，有关功能化改性的研究也逐步开展，如提高抗UV性能、改善阻燃防火性能、降低比重进行发泡改性、改善表面与金属的粘结性能、抗静电的TPV等新产品不断得以开发。

有关TPV抗静电改性的方法是在材料中添加导电炭黑，由于采用导电炭黑制备的抗静电材料具有明显的“逾渗机理”，添加量一般较大，而且只有当其添加量超过临界值并在材料中形成导电网络时，抗静电效果才能得以体现。北京化工大学的田洪池等人研究了导电炭黑/TPV复合材料的导电性能，结果表明：随着导电炭黑用量增大，材料的体积电阻率减小，导电炭黑用量小于10份时材料的体积电阻率较大，导电炭黑用量达到15份后复合材料的体积电阻率降低到10³并趋于稳定。EPDM/PP共混比对导电性能有较大的影响，EPDM/PP共混比从30/70增大到50/50，复合材料的体积电阻率减小；EPDM/PP共混比大于50/50后，随着共混比增大,复合材料的体积电阻率呈增大趋势。田洪池等人发现炭黑/TPV复合材料具有导电奇异性：交联的橡胶相的存在对导电炭黑粒子既产生排斥效应,又产生阻隔效应；前者对导电网络的形成有利,而后者正相反。当低橡胶相含量较低时,随橡胶相含量增加，复合材料电阻呈下降趋势；当橡胶含量较高时，随橡胶相含量增加,复合材料的电阻升高。上海日之升的杨涛等人研究了导电炭黑改性的抗静电TPV，添加了3～5％的导电炭黑，并采用聚乙烯蜡作为导电炭黑的分散剂，目的在于改善炭黑的分散，提高表面电阻的均匀性和稳定性，表面电阻仅达到10¹⁰，只能满足抗静电的要求。上海日之升的唐倬等人采用高结构的导电炭黑4～8％、同时添加聚乙烯蜡为分散剂，材料的表面电阻率降低到10²，但该发明对于较低添加量（如低于2％）的抗静电效果没有进行研究。此外，由于聚乙烯蜡与聚丙烯的相容性较差，添加量太高时容易析出，对于产品的后续使用可能会造成一些意想不到的困扰。实践和理论都表明：由于炭黑对橡胶具有较大的补强效应，炭黑在较高填充量时，会引起材料的加工流动性能下降、断裂伸长率降低等负面效应。因此，减少抗静电改性剂用量、避免低分子组分的析出、同时能达到理想的抗静电或导电效果是本领域未来的发展方向。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种抗静电改性剂添加量少、加工性能保持良好、表面电阻降低的TPV热塑性弹性体材料。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种TPV热塑性弹性体材料，由如下组分及重量百分比组成：聚丙烯15～60％、三元乙丙橡胶20～60%、高分子增容剂0.5～10％、填料0.1～40％、橡胶填充油1～60％、改性剂0.5～10％、交联剂0.5～10％、交联助剂0.1～10％、抗氧剂0.01～2％、加工助剂0.01～10％；所述改性剂为炭纳米管。

所述的碳纳米管是一种由六边形炭原子构成的由几层到几十层的同轴圆管，呈中空筒状结构,圆筒直径为零点几个纳米到几十纳米,长度为几十纳米至微米级，优选外径10-20nm、长度0.5-30um的炭纳米管。炭纳米管这种特殊的中空结构，赋予其很低的堆积密度，在塑料基体中更容易形成连续的导电网络。

所述的聚丙烯是一种全同立构聚丙烯，其特征在于两个结构链之间的缺陷具有大于70的作为统计平均值的平均全同立构嵌段长度，优选至少75，更优选80的平均全同立构嵌段长度。

所述的全同立构聚丙烯重均分子量（Mw）为20000～900000g/mol，更优选Mw为40000～800000g/mol。

所述的全同立构聚丙烯数均分子量（Mn）为10000～500000g/mol，更优选Mn为20000～400000g/mol。

所述聚丙烯的分子量分布宽度（MWD）用重均分子量（Mw）和数均分子量（Mn）的比值来表示，优选分子量分布宽度比较低的聚丙烯，MWD的范围为2～5，更优选的MWD范围为2.5～4。