[发明专利]一种可用于防爆环境的抗静电聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可用于防爆容器的抗静电聚丙烯复合材料及其制备方法，其中聚丙烯复合材料由以下原料按重量百分比组成：聚丙烯68‑90％，抗静电剂10‑25％，稳定剂0.1‑2％，其它添加剂0‑5％。通过多种抗静电剂间的协同作用，获得表面电阻率在10^5‑10^8Ω的抗静电聚丙烯复合材料，适用于有防爆要求的各类注塑或吹塑成型的容器或其它制品。

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯复合材料，具体为一种可用于防爆环境的抗静电聚丙烯复合材料，以及其制备方法；属于聚合物改性和加工领域。

背景技术

塑料作为重量轻、成本低、加工方便的材料种类，广泛应用于交通、电子、包装、军事等各大领域。聚丙烯作为五大通用塑料中密度最低的聚合物，由于其加工和成本上的优势，在各行各业中的用量逐年提升。但聚丙烯也有其固有的缺点，比如收缩率大、强度较低等，而且和大部分高分子材料一样，普通聚丙烯的表面电阻率在10^14-10^16左右，属于典型的绝缘材料，环境中使用很容易摩擦产生静电且不易耗散。普通产品表面带有静电最多只是容易吸附灰尘，但在需要高防爆要求的环境中使用的塑料制品及容器，表面静电积累将会带来巨大的危险，比如富含可燃气体的工作环境、装载火药或挥发性溶剂的容器等，如果需要要使用聚丙烯类材料，必须对其进行抗静电改性，大大降低表面电阻率。

行业中针对聚丙烯抗静电改性的研究很多，聚丙烯用抗静电剂包括聚氧乙烯类、多元醇类、季铵盐类等等，普通行业内抗静电要求较低，一般只要求表面电阻率在10^9-10^11即可，抗静电剂添加量较少；但防爆环境一般要求表面电阻率在10^5-10^8范围内，过高或过低都可能引起爆炸风险，这就对抗静电剂的效力及准确用量要求很高。导电炭黑是行业内较常见的抗静电剂或导电助剂，大量添加后可以达到较低的电阻率，但由于其粉体粒径非常小，加工分散非常困难，而且会大大降低基体树脂的抗冲击性能，限制了产品的使用范围；而如果添加量较少，虽然可以保持足够的材料性能，但表面电阻率往往达不到要求。

本发明选择将导电炭黑和碳纳米管协同使用作为抗静电剂，发现少量碳纳米管可以提升导电炭黑的导电效率，这样仅用较少的炭黑添加量就可以达到预期的电阻率要求，保持了较为均衡的材料性能，可用于防爆环境中的各类塑料制品。

发明内容

本发明的目的在于开发一种可用于防爆环境的抗静电聚丙烯复合材料，用于各行业有防爆要求的塑料容器及相关制品。

本发明的另一个目的是为了提供这种聚丙烯复合材料的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种可用于防爆环境的抗静电聚丙烯复合材料，由下列重量百分比的原料组成：

所述的抗静电剂为导电碳纤维、碳纳米管、导电炭黑、二氧化硅、聚氧化乙烯、环氧乙烷丙烷共聚物中的一种或以上的组合物。

其中，

在230℃×2.16kg的测试条件下，所述的聚丙烯为熔体流动速率为0.1-20g/10min的均聚或共聚丙烯，其中共聚丙烯的共聚单体为乙烯，其含量为4-20mol％。

所述的抗静电剂为碳纳米管和导电炭黑的组合物。所述的碳纳米管直径为0.5-50nm，单壁或多壁结构。所述的导电炭黑直径为20-50nm，电阻率为0.8-1.2Ω.m。

所述稳定剂为本领域技术人员认为所需的主辅抗氧剂，其中主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，辅助抗氧剂为亚磷酸盐或酯类抗氧剂。

所述其它添加剂包括本领域技术人员认为所需的分散剂、着色剂、抗UV助剂、成核剂、发泡剂、表面活性剂、增塑剂、偶联剂、阻燃剂、加工助剂、抗微生物助剂、润滑剂中的一种或以上的组合物。

上述可用于防爆环境的抗静电聚丙烯复合材料的制备方法，其步骤如下：