一种阻燃抗静电聚乙烯组合物及其制备方法技术

一种阻燃抗静电聚乙烯组合物及其制备方法，属于塑料加工应用技术领域。以重量分数计包括如下组份：聚乙烯70~95份，抗冲改性剂5~30份，复合阻燃剂14~30份，抗静电剂0.4~4份，防滴落剂2~6份。按照本发明专利技术及其制备方法所得的阻燃抗静电聚乙烯组合物具有优良的拉伸性能、抗冲击性能、抗静电性能、阻燃性能和耐环境应力开裂性能，完全满足阻燃抗静电中空包装容器的生产要求。

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃抗静电聚乙烯组合物及其制备方法
一种阻燃抗静电聚乙烯组合物及其制备方法，属于塑料加工应用

技术介绍
聚乙烯自二十世纪30年代实现工业化生产以来，经过近80年的发展，业已成为五大合成树脂之一。因聚乙烯具有质轻、无毒、无味、物理机械性能良好、耐化学腐蚀性优良等特点，在工业和人们日常生活中的应用越来越广泛。但由于组成和结构的原因，聚乙烯难以满足电子元器件包装、武器弹药包装、易燃液体包装等对抗静电性能和阻燃性能的要求，为拓展聚乙烯在上述领域的应用，需要对聚乙烯进行抗静电和阻燃改性。聚乙烯的阻燃性能目前主要通过添加阻燃剂来获得，常见的阻燃剂有三种：（1）溴锑复合阻燃剂，该阻燃剂由含溴的有机物如五溴联苯醚、八溴联苯醚、十溴联苯醚、四溴双酚A等和三氧化二锑组成。尽管该复合阻燃剂近年来有环保问题的困扰，但由于其阻燃效果好，对材料的性能影响小，目前仍被广泛应用。（2）金属氢氧化物阻燃剂，该阻燃剂主要为含有大量结晶水的无机物如氢氧化铝、氢氧化镁等。虽然该阻燃剂绿色环保，但添加量大，甚至达到聚乙烯用量的1.5~2倍，对材料的性能影响很大，尤其是冲击强度和拉伸断裂伸长率下降尤其明显，所以其应用领域较窄。（3）磷系阻燃剂，该阻燃剂主要有磷酸酯类、多磷酸盐、红磷等。其中红磷的阻燃效果最好，但红磷在空气中易自燃、吸湿，因此须对红磷的进行特殊处理后方能使用，而且红磷带有颜色，只能用于对制品颜色要求不高的领域。聚乙烯的抗静电性能主要通过添加抗静电剂的方式获得，抗静电剂有阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型等几种类型。聚乙烯主要使用多元醇、多元醇酯、醇或烷基酚的环氧乙烷加合物，胺或酰的环氧乙烷加合物等非离子型抗静电剂。专利CN1858098A介绍了一种抗静电阻燃聚乙烯组合物，该组合物由HDPE和抗静电阻燃母料组成，由50份HDPE和由10.7份LLDPE、15份炭黑、18份阻燃抑烟剂、0.3份偶联剂、6份分散剂组成的抗静电阻燃母料构成的组合物，该组合物拉伸强度为27.3Mpa、氧指数为26.5、表面电阻率为3.2×104Ω。该专利技术需先进行抗静电阻燃母料的制备，随后再与HDPE共混制备得到抗静电阻燃聚乙烯组合物，由于采用两步法制备组合物，其加工成本将增加；该组合物中添加了碳黑，组合物只能用于黑色制品领域，限制了其在其它颜色制品中的应用。专利CN1370801A涉及一种弹药包装箱用阻燃高强聚乙烯吹塑材料，它由聚乙烯、顺丁烯二酸酐、过氧化二苯甲酰、纳米氧化锌、玻璃微珠组合而成，按照重量组份计算:聚乙烯为70~85、顺丁烯二酸酐0.1~I、过氧化二苯甲酰0.1~0.3、纳米氧化锌0.1~1、玻璃微珠5~15。它还有羟苯基苯并三唑、抗氧剂CA、抗氧剂264、磷酸三苯酯、氢氧化铝、PP专用抗静电剂，按照重量组份计算:羟苯基苯并三唑0.5~1、抗氧剂CA0.2~0.8、抗氧剂264为0.2~0.8、磷酸三苯酯2~6、氢氧化铝5~12、PP专用抗静电剂0.3~1.5。这种材料的生产由原料干燥、配料、混合搅拌、混炼、冷却牵条、切粒等工序构成，混炼工序在双螺杆挤出机中进行，双螺杆挤出机的机头压力不小于3Mpa，螺杆转速180转/分，排气真空度不大于0.05，六段料筒温度为175,195、205、215、235,225℃。材料的阻燃性能达到FV~0级，表面电阻率≤lx1012，室温拉伸强度≥26MPa，拉伸断裂伸长率≥150%和抗冲击强度~40℃/30J，能够满足军用弹药包装箱的技术要求。该专利为了提高聚乙烯树脂与玻璃微珠、氢氧化铝等无机填料的界面结合力，采用了熔融接枝改性技术，虽然熔融接枝改性可以一定程度地改善界面结合力，但存在制备的材料刺激性气味大，污染环境和不可避免地存在聚乙烯交联反应，致使回收料无法重复使用的问题。由于阻燃聚乙烯中阻燃剂用量大，且阻燃剂中含有较多的无机成分，在聚乙烯组合物中分散性较差，现有技术中需加入大量价格昂贵的偶联剂，以提高阻燃剂在聚乙烯中的分散性，昂贵的偶联剂使阻燃聚乙烯的生产成本大幅度增高。现有的双螺杆挤出机在螺杆的压缩段或计量段装配有1~2组混炼块，其螺杆的长径比小于30，无法使物料良好分散。并且由于捏合块上捏合片的形状和排列方式较为单一：捏合片的形状较为圆滑剪切力较低、相邻捏合块上捏合片的旋转角度相等、或者在同一挤出机上安装有1~2个相同的捏合块、无法在工作过程中充分剪切经过混炼段的聚乙烯组合物。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，在不使用偶联剂的情况下，提供一种阻燃抗静电聚乙烯组合物及其一步法制备方法，该组合物具有优良的拉伸性能、抗冲击性能、抗静电性能、阻燃性能和耐环境应力开裂性能，完全满足阻燃抗静电中空包装容器的生产要求。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：该阻燃抗静电聚乙烯组合物，其特征在于，以重量分数计包括如下组份：聚乙烯70~95份，抗冲改性剂5~30份，复合阻燃剂14~30份，脂肪胺环氧乙烷类抗静电剂0.4~4份，防滴落剂2~6份。优选的，一种阻燃抗静电聚乙烯组合物，其特征在于，以重量分数计包括如下组份：聚乙烯80~95份，抗冲改性剂5~20份，复合阻燃剂18~25份，脂肪胺环氧乙烷类抗静电剂0.4~2份，防滴落剂2~4份。所述的聚乙烯为粉末状，密度为0.948~0.955g/cm3，熔体质量流动速率为1.4~2.5g/10min，拉伸强度≥35MPa，拉伸断裂伸长率≥700%，悬臂梁缺口冲击强度为≥30KJ/m2，耐环境应力开裂≤100h。所述的抗冲改性剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物，其中醋酸乙烯的质量百分比为26%~34%，熔体质量流动速率为8~12g/10min。所述的复合阻燃剂由十溴联苯醚和三氧化二锑按质量比2~3:1组成。所述的脂肪胺环氧乙烷类抗静电剂为HKD-100。所述的防滴落剂为硅酮。一种阻燃抗静电聚乙烯组合物的其制备方法，其特征在于：采用双螺杆挤出机挤出，加工温度为150~230℃，主机转速为180转/分钟，喂料转速为45转/分钟；所述双螺杆挤出机螺杆长径比为35，在螺杆的计量段装配有三组捏合块，捏合块由机加工一次成型，每组捏合块包括多片捏合片，多片捏合片以其中心的定位孔为轴心成夹角旋转分布构成捏合块。所述的三组捏合块从进料端到出料端依次为1组90°捏合块、1组60°捏合块和1组45°捏合块。所述的90°捏合块的相邻捏合片的中垂线夹角为90°，60°捏合块的相邻捏合片的中垂线夹角为60°，45°捏合块的相邻捏合片的中垂线夹角为45°。本专利技术配方及其制备方法说明如下：本专利技术所用到的抗冲改性剂为乙烯-醋酸乙烯（Ethylene-VinylacetateCopolymer，EVA）共聚物，它由乙烯单体和醋酸乙烯单体（VAc）在引发剂的作用下经高温高压无规共聚而成。EVA随着VAc含量的不同，而表现出不同的性能。VAc的含量增大，EVA更接近于弹性体，VAc的含量减小，其性能更接近于聚乙烯。作为抗冲改性剂使用，一般要求其VAc的含量在30%左右。从结构式可以看出，EVA由聚乙烯的主链和醋酸基的侧链构成，聚乙烯的主链结构使得EVA与聚乙烯有良好的相容性，醋酸基的侧链结构又赋予EVA与极性物质，如醇、醚、羧酸、胺、无机填料等有良好的相容性。本专利技术中使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻燃抗静电聚乙烯组合物，其特征在于，以重量分数计包括如下组份：聚乙烯70~95份，抗冲改性剂5~30份，复合阻燃剂14~30份，脂肪胺环氧乙烷类抗静电剂0.4~4份，防滴落剂2~6份。

【技术特征摘要】
1.一种阻燃抗静电聚乙烯组合物，其特征在于，以重量分数计包括如下组份：聚乙烯70~95份，抗冲改性剂5~30份，复合阻燃剂14~30份，脂肪胺环氧乙烷类抗静电剂0.4~4份，防滴落剂2~6份；所述的聚乙烯为粉末状，密度为0.948~0.955g/cm3，熔体质量流动速率为1.4~2.5g/10min，拉伸强度≥35MPa，拉伸断裂伸长率≥700%，悬臂梁缺口冲击强度为≥30KJ/m2，耐环境应力开裂≤100h；该阻燃抗静电聚乙烯组合物，采用双螺杆挤出机挤出，加工温度为150~230℃，主机转速为180转/分钟，喂料转速为45转/分钟；所述双螺杆挤出机螺杆长径比为35，在螺杆的计量段装配有三组捏合块，捏合块由机加工一次成型，每组捏合块包括多片捏合片，多片捏合片以其中心的定位孔为轴心成夹角旋转分布构成捏合块；所述的三组捏合块从进料端到出料端依次为1组90°捏合块、1组60°捏合块和1组45°捏合块。2.根据权利要求1所述的阻燃抗静电聚乙烯组合物，其特征在于，以重量分数计包括如下组份：聚乙烯80~95份，抗冲改性剂5~20份，复合阻燃剂18~25份，脂肪胺环氧乙烷类抗静电剂0.4~2份，防滴落剂2~4份。3.根据权利要求1或2所述的阻燃抗静电聚乙烯组合物，其特征在于：所述的抗冲改性剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物，其中醋酸乙烯的质量百分比为26%~34%，熔体质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：苑东兴，王日辉，张广明，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37