[发明专利]一种聚丙烯组合物及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种聚丙烯组合物及其制备方法和应用，涉及通用塑料技术领域。本发明提供的聚丙烯组合物包括如下重量份数的组分：聚丙烯树脂50‑80份、炭黑15‑30份、改性添加剂5‑20份和抗氧剂1‑2份，其中，所述改性添加剂为相容剂和润滑剂的复配物。本发明通过将相容剂与润滑剂复配形成改性添加剂，可以改善材料的流动性，并降低材料的电阻率，使制备的聚丙烯组合物兼具低表面电阻率和较高的熔融指数，从而解决了炭黑加入聚丙烯后引起的流动性变低、没法满足大尺寸薄壁零件或薄壁制件欠注的问题。

技术领域

本发明涉及通用塑料技术领域，特别涉及一种聚丙烯组合物及其制备方法和应用。

背景技术

相对于碳纤维和碳纳米管，导电炭黑改性聚丙烯具有成本低廉、成型方式多样(挤出注塑吹塑均可)、各向同性、导电性能稳定等优点。由于填充类导电材料遵循逾渗效应，在填料含量超过一定量时才能实现导电通路。具体的，当填料含量低于逾渗值，材料不表现导电性；当填料含量在逾渗值附近，材料导电性急剧上升；当填料含量大于逾渗值，材料导电性趋于饱和，随着填料的增加，电阻只缓慢降低。通常情况下，导电炭黑改性聚丙烯要达到电磁屏蔽级别(Rs 10⁴-10¹Ω/sq)的性能，需要求导电炭黑的添加量在20％-60％之间。填充量太高会导致材料的流动性降低，尤其在做一些大型薄壁的电磁屏蔽零件时会出现流动性不足、欠注的情况，而材料的熔融指数≥20g/10min才能满足该类零件成型的要求。

专利CN 111621088 A公开了一种导电聚丙烯材料及其制备方法，为提高材料的导电性能，该专利采用两步法生产导电聚丙烯材料，第一步先用密炼机生产聚乙烯载体导电炭黑母粒，母粒中添加25％的芥酸酰胺或硅酮润滑剂；第二步将导电炭黑母粒和聚丙烯挤出造粒生产导电聚丙烯材料。该方法生产出来的导电材料熔指偏低，尽管使用了高熔指的聚丙烯基材，但仍然没法满足有高流动性需求的零件的注塑需求。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的主要目的是提供一种聚丙烯组合物及其制备方法和应用。

为实现上述目的，第一方面，本发明提出了一种聚丙烯组合物，包括如下重量份数的组分：聚丙烯树脂50-80份、炭黑15-30份、改性添加剂5-20份和抗氧剂1-2份，其中，所述改性添加剂为相容剂和润滑剂的复配物，所述润滑剂为饱和脂肪酸、中的至少一种，所述相容剂的分子式如式(Ⅰ)所示：

n＝20-30，m≠0。

本发明式(Ⅰ)中的相容剂具有烯烃和苯环结构，并且烯烃链段不含双键结构，其分子链上同时含有极性链段和非极性链段，非极性成分为烯烃链段，极性部分为含有三嗪环的极性链段。

本发明技术方案中，采用式(Ⅰ)所示的相容剂与润滑剂复配形成改性添加剂，改性添加剂的引入可以改善材料的流动性，并降低材料的电阻率，使制备的聚丙烯组合物兼具低表面电阻率和较高的熔融指数(对应材料的流动性)，从而解决了炭黑加入聚丙烯后引起的流动性变低、没法满足大尺寸薄壁零件或薄壁制件欠注的问题。

作为本发明所述聚丙烯组合物的优选实施方式，所述润滑剂为饱和脂肪酸。

发明人经过大量试验发现，当润滑剂选用饱和脂肪酸时，制备的聚丙烯组合物的表面电阻率更低，熔融指数更高。需要注意的是，本申请所采用的饱和脂肪酸的碳链上碳原子数≥12，若碳链过短，分子量过小，制备过程中饱和脂肪酸容易析出。

作为本发明所述聚丙烯组合物的优选实施方式，所述改性添加剂为10-15重量份。

发明人经过大量试验发现，聚丙烯组合物中改性添加剂为10-15重量份时，制备的聚丙烯组合物的流动性和表面电阻率综合效果更佳。

作为本发明所述聚丙烯组合物的优选实施方式，所述改性添加剂中的相容剂和润滑剂的重量比为相容剂：润滑剂＝(1:3)-(3:1)。