CN107446242A - 一种永久抗静电微发泡聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种永久抗静电微发泡聚丙烯复合材料及其制备方法，涉及高分子材料技术领域。本发明永久抗静电微发泡聚丙烯复合材料由以原料制成：聚丙烯树脂、增韧剂、填充剂、抗静电母粒、发泡剂、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂。本发明原料中使用高分子永久型抗静电剂能够在聚合物中形成聚合物网络结构，永久抗静电，在极低湿度环境中仍保持抗静电作用，并且具有热稳定性好，耐化学性好的优点。

Description

一种永久抗静电微发泡聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种永久抗静电微发泡聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
实验研究表明，汽车质量每下降10％，油耗下降8％，排放减少4％，汽车轻量化能够兼顾提高燃油经济性和环保性的双重目标。轻量化是汽车产业发展的必然趋势，主要由于现阶段全球节能减排大趋势的推动，汽车轻量化技术能够帮助汽车减重降低油耗，是实现节能环保的最主要措施之一。规模应用复合材料实现减重是国家和汽车企业的主要发展战略，已经上升为国家战略重点支持项目。
微发泡材料产品可以较传统材料在部件上实现最高50％的减重，而且属低压成型技术，较传统材料可实现最高30％的节能，在一些特殊应用，如车身门板、汽车风管、风道，可以实现隔热、降噪的效果，减少后道工序的成本。
现有技术中，微发泡聚丙烯复合材料用于汽车内饰件时易产生静电积累，造成内饰件表面极易吸附灰尘。如果采用清洁剂清洗，轻则导致部件褪色，重则导致材料龟裂，使舒适感大幅下降。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种永久抗静电微发泡聚丙烯复合材料及其制备方法，解决了现有技术中微发泡聚丙烯复合材料易产生静电积累的技术问题。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种永久抗静电微发泡聚丙烯复合材料，所述永久抗静电微发泡聚丙烯复合材料由以下重量份的原料制成：聚丙烯树脂50-80份、增韧剂5-15份、填充剂3-15份、抗静电母粒5-20份、发泡剂1-5份、抗氧剂0.2-0.5份、光稳定剂0.1-0.4份、润滑剂0.3-0.6份。
进一步的，所述抗静电母粒为基于聚酰胺基础上合成具有聚醚链段的永久抗静电剂。
进一步的，所述永久抗静电剂的制备方法为：按重量比20:80-50:50称取抗静电剂与聚丙烯树脂，通过螺杆挤出机，于190-220℃下挤出造粒，烘干得到抗静电母粒。
进一步的，所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的至少一种。
进一步的，所述发泡剂为偶氮化合物、磺酰肼类化合物、亚硝基化合物中的至少一种。
进一步的，所述增韧剂为乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物中的至少一种。
进一步的，所述填充剂为滑石粉、碳酸钙、硅灰石、云母中的至少一种。
进一步的，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、芳香族仲胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫醚类抗氧剂中的至少一种。
进一步的，所述光稳定剂为羟基二苯甲酮类光稳定剂、肉桂酸酯光稳定剂、草酰苯胺光稳定剂中的至少一种；所述润滑剂为硅酮粉、脂肪酸酯及其衍生物中的至少一种。
一种永久抗静电微发泡聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量比20:80-50:50称取抗静电剂与聚丙烯树脂，通过螺杆挤出机，于190-220℃下挤出造粒，烘干得到抗静电母粒；
S2、将50-80份聚丙烯树脂、5-15份增韧剂、0-15份填充剂、5-20份抗静电母粒、0.2-0.5份抗氧剂、0.1-0.4份光稳定剂和0.3-0.6份的润滑剂一起加入到高速搅拌机中混合3-5min，得到混合物料；
S3、将步骤S2中的混合物料经过主喂料斗加入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、切粒、干燥制得粒料；其中，双螺杆挤出机料筒温度为190-210℃、螺杆转速为400-450r/min、主机转速为18-20Hz，真空度为-0.06-0.08MPa；
S4、将步骤S3中的粒料与1-5份发泡剂一起加入到高速搅拌机中混合3-5min，在注塑机中注塑成型，即可。
本发明提供一种永久抗静电微发泡聚丙烯复合材料及其制备方法，与现有技术相比优点在于：
本发明原料中使用高分子永久型抗静电剂能够在聚合物中形成聚合物网络结构，永久抗静电，在极低湿度环境中仍保持抗静电作用，并且具有热稳定性好，耐化学性好的优点；不会像表面活性剂类的抗静电剂那样迁移，导致母料雾化；
本发明原料中使用的抗静电剂是基于聚酰胺基础上合成具有特殊的聚醚链段的永久抗静电剂，本发明永久抗静电微发泡聚丙烯复合材料的制备方法中，先制备抗静电母粒，再和聚丙烯树脂、增韧剂、填充剂通过双螺杆挤出机基础造粒，能够使得抗静电剂在复合材料中分散更均匀，提高材料的抗静电效果；本发明利用高分子型抗静电剂在聚合物中形成聚合物互穿网络结构，在材料表面形成一层均一的亲水物质覆盖在聚合物表面，吸收空气中的水份形成导电通道，以提高聚合物表面的导电性；
本发明原料中使用的发泡剂为一种吸热型闭孔式化学成核发泡剂,受热分散产生的气体为具有气泡孔细，发泡均匀，消除产品注塑时的缩水痕，减少产品注塑后因内应力及收缩所产生的弯曲或变形，产品外观不受影响，同时使用发泡剂可减少注塑时保压时间，缩短注塑周期，提高生产效率；
本发明利用微发泡技术，降低材料的重量，实现材料的隔热、降噪的效果，本发明的永久抗静电微发泡聚丙烯复合材料可以用注塑工艺轻易加工成各种形状的汽车内饰件，如手套箱内盖板、手套箱斗、副仪表板本体、储物盒衬垫、面板储物盒，可以在实现汽车轻量化的前提下，赋予汽车内饰件永久抗静电性能，改善车内环境。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例中的永久抗静电微发泡聚丙烯复合材料是由下列原料按重量份组成：
具体制备方法包括以下步骤：
(1)按重量比20:80称取抗静电剂MH1657与聚丙烯树脂，通过螺杆挤出机，于190℃下挤出造粒，烘干得到抗静电母粒；
(2)将55份共聚聚丙烯树脂、8份增韧剂POE8842、5份滑石粉HTPultra5L、20份抗静电母粒、0.2份抗氧剂1076、0.2份光稳定剂3808PP5和0.5份的润滑剂TR451一起加入到高速搅拌机中混合5min；
(3)将步骤(2)中的物料经过主喂料斗加入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、切粒、干燥制得永久抗静电聚丙烯复合材料；其中，挤出机料筒温度为190℃、螺杆转速为450r/min、主机转速为18Hz，真空度为-0.06MPa。
(4)将步骤(3)中的粒料与3份发泡剂AC-3000J一起加入到高速搅拌机中混合3min，在注塑机中注塑成型，制备永久抗静电微发泡聚丙烯复合材料。
实施例2：
本实施例中的永久抗静电微发泡聚丙烯复合材料是由下列原料按重量份组成：
具体制备方法包括以下步骤：
(1)按重量比20:80称取抗静电剂与聚丙烯树脂，通过螺杆挤出机，于200℃下挤出造粒，烘干得到抗静电母粒；
(2)将70份共聚聚丙烯树脂、5份增韧剂POE875L、5份碳酸钙JX8000、15份抗静电母粒、0.3份抗氧剂1076、0.2份抗氧剂168、0.4份光稳定剂5585和0.6份的润滑剂TM-2153一起加入到高速搅拌机中混合4min；
(3)将步骤(2)中的物料经过主喂料斗加入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、切粒、干燥制得永久抗静电聚丙烯复合材料；其中，挤出机料筒温度为220℃、螺杆转速为430r/min、主机转速为19Hz，真空度为-0.07MPa。
(4)将步骤(3)中的粒料与5份发泡剂一起加入到高速搅拌机中混合3-5min，在注塑机中注塑成型，制备永久抗静电微发泡聚丙烯复合材料。
实施例3：
本实施例中的低气味聚丙烯复合材料是由下列原料按重量份组成：
具体制备方法包括以下步骤：
(1)按重量比20:80称取抗静电剂与聚丙烯树脂，通过螺杆挤出机，于190℃下挤出造粒，烘干得到抗静电母粒；
(2)将60份共聚聚丙烯树脂、5份增韧剂POE875L、5份碳酸钙ML838、5份抗静电母粒、0.3份抗氧剂1076、0.2份抗氧剂168、0.2份光稳定剂3853PP5和0.6份的润滑剂TM-2153一起加入到高速搅拌机中混合3min；
(3)将步骤(2)中的物料经过主喂料斗加入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、切粒、干燥制得永久抗静电聚丙烯复合材料；其中，挤出机料筒温度为220℃、螺杆转速为410r/min、主机转速为18Hz，真空度为-0.06MPa。
(4)将步骤(3)中的粒料与3份发泡剂ES405一起加入到高速搅拌机中混合3min，在注塑机中注塑成型，制备永久抗静电微发泡聚丙烯复合材料。
实施例4：
本实施例中的低气味聚丙烯复合材料是由下列原料按重量份组成：
具体制备方法包括以下步骤：
(1)按重量比20:50称取抗静电剂与聚丙烯树脂，通过螺杆挤出机，于190℃下挤出造粒，烘干得到抗静电母粒；
(2)将50份均聚聚丙烯树脂、10份乙烯-丁烯共聚物、3份滑石粉、10份抗静电母粒、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.1份肉桂酸酯和0.3份的硅酮粉一起加入到高速搅拌机中混合3min，得到混合物料；
(3)将步骤(2)中的混合物料经过主喂料斗加入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、切粒、干燥制得粒料；其中，双螺杆挤出机料筒温度为190℃、螺杆转速为400r/min、主机转速为18Hz，真空度为-0.06MPa；
(4)将步骤(3)中的粒料与1份偶氮化合物一起加入到高速搅拌机中混合3min，在注塑机中注塑成型，即可。
实施例5：
本实施例中的低气味聚丙烯复合材料是由下列原料按重量份组成：
具体制备方法包括以下步骤：
(1)按重量比20:80-50:50称取抗静电剂与聚丙烯树脂，通过螺杆挤出机，于190-220℃下挤出造粒，烘干得到抗静电母粒；
(2)将80份共聚聚丙烯树脂、15份乙烯-辛烯共聚物、15份硅灰石、20份抗静电母粒、0.3份抗氧剂1076、0.2份抗氧剂168、0.4份光草酰苯胺和0.6份的脂肪酸酯一起加入到高速搅拌机中混合5min，得到混合物料；
(3)将步骤(2)中的混合物料经过主喂料斗加入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、切粒、干燥制得粒料；其中，双螺杆挤出机料筒温度为210℃、螺杆转速为450r/min、主机转速为20Hz，真空度为0.08MPa；
(4)将步骤(3)中的粒料与5份磺酰肼类化合物一起加入到高速搅拌机中混合5min，在注塑机中注塑成型，即可。
对比例1：
本实施例中的微发泡聚丙烯复合材料是由下列原料按重量份组成：
具体制备方法包括以下步骤：
(1)将60份共聚聚丙烯树脂、8份增韧剂POE875L、5份滑石粉HTPultra5L、0.3份抗氧剂1076、0.2份抗氧剂168、0.2份光稳定剂3808PP5和0.5份的润滑剂TR451一起加入到高速搅拌机中混合3min；
(2)将步骤(1)中的物料经过主喂料斗加入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、切粒、干燥制得聚丙烯复合材料；其中，挤出机料筒温度为200℃、螺杆转速为400r/min、主机转速为18Hz，真空度为-0.06MPa。
(3)将步骤(2)中的粒料与3份发泡剂一起加入到高速搅拌机中混合3min，在注塑机中注塑成型，制备微发泡聚丙烯复合材料；
对比例2：
本实施例中的永久抗静电聚丙烯复合材料是由下列原料按重量份组成：
具体制备方法包括以下步骤：
(1)按重量比20:80称取抗静电剂与聚丙烯树脂，通过螺杆挤出机，于190℃下挤出造粒，烘干得到抗静电剂母粒；
(2)将55份共聚聚丙烯树脂、8份增韧剂POE875L、5份滑石粉HTPultra5L、5份抗静电母粒、0.3份抗氧剂1076、0.2份抗氧剂168、0.2份光稳定剂3808PP5和0.5份的润滑剂TR451一起加入到高速搅拌机中混合3min；
(3)将步骤(2)中的物料经过主喂料斗加入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、切粒、干燥制得永久抗静电聚丙烯复合材料；其中，挤出机料筒温度为210℃、螺杆转速为410r/min、主机转速为18Hz，真空度为-0.06MPa。
(4)将步骤(3)中的粒料，在注塑机中注塑成型，制备永久抗静电聚丙烯复合材料。
将上述实施例1、2、3以及对比例1、2制得的永久抗静电微发泡聚丙烯复合材料主要物性指标根据相关检测标准测试，其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、冲击强度、表面电阻率和密度进行检测，结果如表1所示：
表1不同微发泡聚丙烯复合材料主要物性指标
综上所述，本发明具有如下优势：
本发明高分子永久型抗静电剂能够在聚合物中形成聚合物网络结构，永久抗静电，在极低湿度环境中仍保持抗静电作用，并且具有热稳定性好，耐化学性好的优点；
本发明先制备抗静电母粒，再和聚丙烯树脂、增韧剂、填充剂通过双螺杆挤出机基础造粒，能够使得抗静电剂在复合材料中分散更均匀，提高材料的抗静电效果。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种永久抗静电微发泡聚丙烯复合材料，其特征在于，所述永久抗静电微发泡聚丙烯复合材料由以下重量份的原料制成：聚丙烯树脂50-80份、增韧剂5-15份、填充剂3-15份、抗静电母粒5-20份、发泡剂1-5份、抗氧剂0.2-0.5份、光稳定剂0.1-0.4份、润滑剂0.3-0.6份。
2.根据权利要求1所述的永久抗静电微发泡聚丙烯复合材料，其特征在于：所述抗静电母粒为基于聚酰胺基础上合成具有聚醚链段的永久抗静电剂。
3.根据权利要求2所述的永久抗静电微发泡聚丙烯复合材料，其特征在于：所述永久抗静电剂的制备方法为：按重量比20:80-50:50称取抗静电剂与聚丙烯树脂，通过螺杆挤出机，于190-220℃下挤出造粒，烘干得到永久抗静电剂。
4.根据权利要求1所述的永久抗静电微发泡聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的永久抗静电微发泡聚丙烯复合材料，其特征在于：所述发泡剂为偶氮化合物、磺酰肼类化合物、亚硝基化合物中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的永久抗静电微发泡聚丙烯复合材料，其特征在于：所述增韧剂为乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的永久抗静电微发泡聚丙烯复合材料，其特征在于：所述填充剂为滑石粉、碳酸钙、硅灰石、云母中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的永久抗静电微发泡聚丙烯复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、芳香族仲胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫醚类抗氧剂中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的永久抗静电微发泡聚丙烯复合材料，其特征在于：所述光稳定剂为羟基二苯甲酮类光稳定剂、肉桂酸酯光稳定剂、草酰苯胺光稳定剂中的至少一种；所述润滑剂为硅酮粉、脂肪酸酯及其衍生物中的至少一种。
10.一种如权利要求1-9中任一所述的永久抗静电微发泡聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按重量比20:80-50:50称取抗静电剂与聚丙烯树脂，通过螺杆挤出机，于190-220℃下挤出造粒，烘干得到抗静电母粒；
S2、将50-80份聚丙烯树脂、5-15份增韧剂、0-15份填充剂、5-20份抗静电母粒、0.2-0.5份抗氧剂、0.1-0.4份光稳定剂和0.3-0.6份的润滑剂一起加入到高速搅拌机中混合3-5min，得到混合物料；
S3、将步骤S2中的混合物料经过主喂料斗加入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、切粒、干燥制得粒料；其中，双螺杆挤出机料筒温度为190-210℃、螺杆转速为400-450r/min、主机转速为18-20Hz，真空度为-0.06-0.08MPa；
S4、将步骤S3中的粒料与1-5份发泡剂一起加入到高速搅拌机中混合 3-5min，在注塑机中注塑成型，即可。
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