[发明专利]一种永久抗静电聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种永久抗静电聚丙烯复合材料及其制备方法，通过包含以下组分的原料制备得到：聚丙烯75‑91份，碳/硅灰石复合材料5‑15份，氧化超导炭黑4‑10份，硅烷偶联剂1‑2份，抗氧剂0.1‑0.5份。本发明通过采用超导炭黑与碳/硅灰石复合材料进行复配以及实现方案，对聚丙烯进行抗静电改性，可以降低超导炭黑的添加量，减少炭黑对材料力学性能的影响。采用该方法所制备的复合材料具有永久抗静电性能，可应用于电子电器周转箱，新能源汽车等多个领域。

技术领域

本发明涉及聚丙烯复合材料，具体的涉及一种永久抗静电聚丙烯复合材料及其制备方法，属于聚丙烯改性技术领域。

背景技术

聚丙烯作为一种通用塑料，具有价格低、耐热性能好等优点，被广泛应用于汽车、家电、办公用品及各种电子电器领域。但聚丙烯作为一种高绝缘材料，其表面电阻率高达10¹⁶-10¹⁷Ω。高电阻导致材料表面极易产生静电荷的积累，聚丙烯制件在注塑、运输、装配过程，轻则会导致制件表面灰尘积聚，影响制件的外观及装配效率；重则会引起电击穿、火花放电，甚至燃烧或爆炸的严重后果。这限制了聚丙烯材料在日常生产生活领域尤其是电子电器领域的应用。近年来，随着人们安全意识的不断提高，降低聚丙烯材料的表面电阻率，开发抗静电型聚丙烯材料成为一个备受关注的研发方向。目前抗静电聚丙烯材料的制备方法是将抗静电剂与聚丙烯材料进行共混改性，降低材料的表面电阻率。通用的抗静电剂有以下几种：(1)小分子短效抗静电剂，此类抗静电剂添加量少 (＜3％)，抗静电效率高，但抗静电效果只能维持6个月左右，且材料的抗静电效果对环境的湿度依赖性大，在干燥或低湿工况中，材料即失去抗静电效果；(2) 大分子永久/半永久抗静电剂，此类抗静电剂添加量高(＞10％)，抗静电效率低，材料成本高，且抗静电剂对材料力学性能影响显著，材料不具有太大的实用性； (3)添加导电填料，如碳纤维、碳纳米管、石墨烯、金属片等，此类抗静电剂可以赋予聚丙烯永久抗静电的性能，但价格高昂，不具有实用性。超导炭黑作为一种价格低廉的导电填料，可以赋予聚丙烯永久抗静电的性能，但添加量高 (＞15％)，会明显降低材料的力学性能；同时炭黑的添加量与材料的表面电阻率之间的关系是非线性的，只有添加量达到“渗滤阀值”，材料的表面电阻率会有断崖式的下降，目前市售的超导炭黑只有添加15-25份，才能达到该临界值，大量炭黑的加入，大大降低了材料的流动性、强度及模量，提高了材料的成本，导致材料最终无法满足制件的使用要求。

中国公开专利CN 105924663A提供了一种抗静电聚丙烯发泡材料，通过将导电炭黑与丙烯酰胺提前混合及反应，制备抗静电胶，然后在发泡聚丙烯片材表面涂覆抗静电胶，从而达到抗静电的效果。该方法虽然可以实现得到较好的抗静电效果的发泡材料，但工艺复杂，且仅适用于挤出片材，不适用于注塑制件。

根据超导炭黑降低材料表面电阻率的机理：超导炭黑本身是一种导电材料，在聚丙烯等绝缘体系中，超导炭黑的添加量足够高，满足其形成导电网络后，方可明显降低材料的电阻率，提高材料的导电性能。因此要想得到低添加量超导炭黑的改性聚丙烯材料，首先要保证材料内部导电网络的形成。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种永久抗静电聚丙烯复合材料及其制备方法，解决现有聚丙烯材料抗静电性能具有环境依赖性、时效性，材料力学性能差，成本高的问题。最终制备的抗静电聚丙烯材料添加少量的超导炭黑，即可获得永久抗静电性能，且材料的力学性能得到明显提升，可应用于电子电器周转箱，新能源汽车等多个领域。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种永久抗静电聚丙烯复合材料，通过包括以下组分的原料制备得到：

聚丙烯75-91份，优选为80-86份；

碳/硅灰石复合材料5-15份，优选为8-12份；

氧化超导炭黑4-10份，优选为6-8份；

硅烷偶联剂1-2份，优选为1.3-1.7份；