一种抗静电聚丙烯塑料及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域，具体涉及一种抗静电聚丙烯塑料，所述聚丙烯塑料通过将聚丙烯母粒和马来酸酐接枝聚丙烯按照特定配比，并在制备过程中添加经过特殊处理的改性碳纳米管，一方面能够提高所制备聚丙烯塑料的抗静电性，另一方面还能保证其具有优异的力学性能。本发明专利技术还涉及所述聚丙烯塑料的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种抗静电聚丙烯塑料及其制备方法
本专利技术属于高分子材料领域，具体涉及一种抗静电聚丙烯塑料及其制备方法。
技术介绍
聚丙烯作为五大通用塑料之一，是第一个实现工业化的合成立体规整聚合物。由于聚丙烯立体结构规整，可用挤出、注塑、挤塑、吹塑和中空成型等方法进行加工，并且具有质轻、耐磨、强度高、疏水性好等优异性能。广泛应用于纺织、包装、汽车等行业。但是传统的聚丙烯由于在其表面容易聚集电荷形成静电，人们在接触这类制品时会造成不适，这限制了其应用。现有技术中虽然也有添加炭黑、石墨烯等一些填料来增加聚丙烯的抗静电性，但这种抗静电作用依然达不到较为理想的水平。因此需要提供一种具有更高的抗静电性能、同时又具有良好的力学性能的聚丙烯塑料，来解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种抗静电聚丙烯塑料，所述聚丙烯塑料通过将聚丙烯母粒和马来酸酐接枝聚丙烯按照特定配比，并在制备过程中添加经过特殊处理的改性碳纳米管，一方面能够提高所制备聚丙烯塑料的抗静电性，另一方面还能保证其具有优异的力学性能。本专利技术还提供了所述聚丙烯塑料的制备方法。一种抗静电聚丙烯塑料，由包含聚丙烯和抗静电母粒的原料制备而成；其中，所述抗静电母粒的制备方法为：步骤一，在反应器中依次加入去离子水、羧基化碳纳米管和改性剂，控制反应器温度为40～90℃，对混合物进行超声搅拌，搅拌6～10小时后经过过滤、水洗、干燥，得到改性碳纳米管；步骤二，将马来酸酐接枝聚丙烯、抗氧剂和所述改性碳纳米管在高速搅拌机中混合搅拌后，加入挤出机进行挤出造粒，得到所述抗静电母粒；所述改性剂的制备方法为：在惰性气体保护下，将3-氯丙基三甲氧基硅烷、三乙胺和苯甲醇加入反应器，开启搅拌，搅拌均匀后加入碘化钾，控制反应器温度在80～95℃进行反应，反应结束后减压蒸馏除去溶剂，得到所述改性剂。为了提高聚丙烯的抗静电性能，现有技术通常采用添加导电填料的方式解决，例如添加炭黑、石墨烯、碳纳米管等材料，但是导电填料是否能够在聚丙烯中均匀分散是影响抗静电性能的主要因素。尤其是碳纳米管，虽然导电性优异，但极其容易团聚。本专利技术的专利技术人经过大量研究发现，将3-氯丙基三甲氧基硅烷和三乙胺在催化剂存在的条件下制备生成一种特制季铵盐，这种季铵盐能够与羧基化碳纳米管复合，形成一种带有硅氧烷链段的改性碳纳米管。这种改性碳纳米管一方面由于具有特定分子结构和空间位阻而变得不易团聚，本领域采用的其他类型的季铵盐改性碳纳米管并不能达到本专利技术所述的有益效果；另一方面所述改性碳纳米管带有的硅氧烷链段使得其在熔融的聚丙烯中的流动性和相容性更好，进一步提高了分散效果。此外，本专利技术的制备方法中需要先将所述改性碳纳米管先与马来酸酐接枝聚丙烯共混，进行碳纳米管的预分散得到抗静电母粒；这是因为马来酸酐接枝聚丙烯与聚丙烯的相容性好，改性碳纳米管在马来酸酐接枝聚丙烯中的分散效果比直接与聚丙烯共混的效果好，预分散能够提高最终聚丙烯中碳纳米管的分散效果，进而提高聚丙烯塑料的抗静电性。所述羧基化碳纳米管可以采用本领域常用的羧基化碳纳米管，例如可以采用本领域常用的方法进行制备得到或者通过商业采购获得。所述聚丙烯和马来酸酐接枝聚丙烯可以采用本领域常用的产品，优选便于熔融加工的粒料产品。优选地，所述聚丙烯的熔融指数为10～56g/min。优选地，所述马来酸酐接枝聚丙烯的马来酸酐接枝率为5～10％，重均分子量为30000～45000。以所述3-氯丙基三甲氧基硅烷、三乙胺、碘化钾和苯甲醇的总质量为基准：3-氯丙基三甲氧基硅烷的质量分数为15～28％；三乙胺的质量分数为3～8％；碘化钾的质量分数为0.1～0.4％；苯甲醇的质量分数为65～80％。在制备所述改性剂的过程中优选控制各个组份的用量，是控制3-氯丙基三甲氧基硅烷的物质的量略高于三乙胺，一方面防止产物中出现过多杂质，另一方面为了降低制备成本，避免物料浪费，降低提纯的复杂程度。所述抗静电母粒的制备方法步骤一中，以所述去离子水、羧基化碳纳米管和改性剂的总质量为基准：所述去离子水的质量分数为70～80％，羧基化碳纳米管的质量分数为3～5％，改性剂的质量分数为17～25％。所述抗静电母粒的制备方法的步骤二中，以所述马来酸酐接枝聚丙烯、抗氧剂和所述改性碳纳米管的总质量为基准：马来酸酐接枝聚丙烯的质量分数为75～85％，抗氧剂的质量分数为1～5％，改性碳纳米管的质量分数为12～24％。所述抗氧剂可以采用本领域常用的抗氧剂，例如抗氧剂1010、抗氧剂168等。以所述聚丙烯母粒和抗静电母粒的总质量为基准：聚丙烯母粒的质量分数为80～90％，抗静电母粒的质量分数为10～20％。所述抗静电母粒的制备方法步骤二中，所述挤出机为双螺杆挤出机，挤出过程的熔融段温度为220～230℃，混合段温度为230～250℃，挤出段温度为210～220℃，挤出速度为230～250r/min。控制抗静电母粒制备过程中的挤出温度比本领域常规的加工温度略高，是由于更高的温度能够促进改性碳纳米管的分散效果，但是超过本专利技术优选的温度范围，则会导致所制备的聚丙烯分子量下降，力学性能降低，制品外观微偏黄。一种所述抗静电聚丙烯塑料的制备方法，制备步骤为：将所述聚丙烯母粒和抗静电母粒加入高速搅拌机中混合搅拌均匀，然后通过挤出机挤出，得到所述抗静电聚丙烯塑料。优选地，所述双螺杆挤出机为双螺杆挤出机，挤出过程的熔融段温度为190～210℃，混合段温度为220～240℃，挤出段温度为200～210℃，挤出速度为190～210r/min。本专利技术的有益效果在于：通过特制的带有硅氧烷的季铵盐改性剂对羧基碳纳米管进行改性，提高其在聚丙烯中的相容性和分散性；将改性碳纳米管与马来酸酐接枝聚丙烯共混进行预分散，提高碳纳米管在最终制品中的分散性，进而提高制品的抗静电性；将各组分原料的种类和用量控制在本专利技术优选的范围内，能够保证制备的聚丙烯塑料具有优异的力学性能。需要说明的是，本专利技术未做说明的工艺、方法、步骤、设备、参数、物质用量和种类等，可以采用本领域常用的技术方案进行，不影响本专利技术的实施。本专利技术全文中所述的熔融指数测试标准为GB/T3682(230℃，2.16kg)。具体实施方式以下结合具体实施例来进一步说明本专利技术，但实施例并不对本专利技术做任何形式的限定。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。实施例和对比例所用原料：聚丙烯母粒1，牌号B4808，熔融指数10g/10min，中国石化生产；聚丙烯母粒2，牌号K7760，熔融指数56g/10min，中国石化生产；聚丙烯母粒3，牌号K7726，熔融指数30g/10min，中国石化生产；马来酸酐接枝聚丙烯1，牌号UMEX1010，马来酸酐接枝率10wt％，重均分子量为30000，日本三洋化成工业株式会社生产；马来酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗静电聚丙烯塑料，其特征在于，制备所述抗静电聚丙烯塑料由包含聚丙烯母粒和抗静电母粒的原料制备而成；/n其中，所述抗静电母粒的制备方法为：步骤一，在反应器中依次加入去离子水、羧基化碳纳米管和改性剂，控制反应器温度为40～90℃，对混合物进行超声搅拌，搅拌6～10小时后经过过滤、水洗、干燥，得到改性碳纳米管；步骤二，将马来酸酐接枝聚丙烯、抗氧剂和所述改性碳纳米管在高速搅拌机中混合搅拌后，加入挤出机进行挤出造粒，得到所述抗静电母粒；/n所述改性剂的制备方法为：在惰性气体保护下，将3-氯丙基三甲氧基硅烷、三乙胺和苯甲醇加入反应器，开启搅拌，搅拌均匀后加入碘化钾，控制反应器温度在80～95℃进行反应，反应结束后减压蒸馏除去溶剂，得到所述改性剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗静电聚丙烯塑料，其特征在于，制备所述抗静电聚丙烯塑料由包含聚丙烯母粒和抗静电母粒的原料制备而成；
其中，所述抗静电母粒的制备方法为：步骤一，在反应器中依次加入去离子水、羧基化碳纳米管和改性剂，控制反应器温度为40～90℃，对混合物进行超声搅拌，搅拌6～10小时后经过过滤、水洗、干燥，得到改性碳纳米管；步骤二，将马来酸酐接枝聚丙烯、抗氧剂和所述改性碳纳米管在高速搅拌机中混合搅拌后，加入挤出机进行挤出造粒，得到所述抗静电母粒；
所述改性剂的制备方法为：在惰性气体保护下，将3-氯丙基三甲氧基硅烷、三乙胺和苯甲醇加入反应器，开启搅拌，搅拌均匀后加入碘化钾，控制反应器温度在80～95℃进行反应，反应结束后减压蒸馏除去溶剂，得到所述改性剂。


2.根据权利要求1所述的抗静电聚丙烯塑料，其特征在于，所述聚丙烯母粒的熔融指数为10～56g/min。


3.根据权利要求1所述的抗静电聚丙烯塑料，其特征在于，所述马来酸酐接枝聚丙烯的马来酸酐接枝率为5～10％，重均分子量为30000～45000。


4.根据权利要求1所述的抗静电聚丙烯塑料，其特征在于，以所述3-氯丙基三甲氧基硅烷、三乙胺、碘化钾和苯甲醇的总质量为基准：
3-氯丙基三甲氧基硅烷的质量分数为15～28％；
三乙胺的质量分数为3～8％；
碘化钾的质量分数为0.1～0.4％；
苯甲醇的质量分数为65～80％。


5.根据权利要求1所述的抗静电聚丙烯塑料，其特征在于，所述抗静电母粒的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡国隆，
申请(专利权)人：蔡国隆，
类型：发明
国别省市：广东;44