本發(fā)明涉及一種耐刮擦、抗發(fā)粘及永久抗靜電聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，是一種工藝簡單、成本低、綜合性能好的聚丙烯復(fù)合材料，主要應(yīng)用于家用電器、汽車內(nèi)外飾等部件，屬于聚合物改性和加工
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：聚丙烯因具有較好的加工性能和優(yōu)異的力學(xué)、物理、化學(xué)性能，同時質(zhì)輕價廉，廣泛應(yīng)用于汽車內(nèi)外飾、家用電器及電子等行業(yè)，是目前增長速度最快的通用型熱塑性塑料。然而，由于聚丙烯表面硬度低，由其制成的家用電器外殼或汽車內(nèi)外飾件耐刮擦性能較差，產(chǎn)品表面容易被劃傷，從而影響外觀質(zhì)量。同時，聚丙烯由于體積電阻率較高，表面容易集聚電荷且無法傳導(dǎo)，導(dǎo)致產(chǎn)品表面攜帶靜電而引起吸塵及火花放電等現(xiàn)象。因此，如何提高聚丙烯材料的耐刮擦性和抗靜電性成為開發(fā)這類材料的關(guān)鍵問題。目前，針對聚丙烯材料耐刮擦性能差和抗靜電效果不足的問題，已有一些報道和解決方案，主要集中在向聚丙烯材料中添加耐刮擦助劑和抗靜電劑，如酰胺類和硅酮類的耐刮擦助劑以及離子型和非離子型表面活性劑類的抗靜電劑。中國專利200810023328.X公開了一種耐刮擦型汽車內(nèi)飾件專用料及其制備方法，采用酰胺類與硅酮類耐刮擦助劑復(fù)配來提高聚丙烯復(fù)合材料的耐刮擦性能。美國專利US4000102公開了一種抗靜電聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，采用陰離子表面活性劑脂肪酸鋅作為抗靜電劑，來改善聚丙烯材料的抗靜電性能。這些添加的耐刮擦助劑和抗靜電劑大多為小分子化合物，在注塑過程中易遷移至制品表面，導(dǎo)致產(chǎn)品在使用過程中在光和熱的作用下易產(chǎn)生發(fā)粘和析出等問題，影響使用效果。此外，離子型表面活性劑類抗靜電劑雖然抗靜電效果好，但短效不永久，無法達(dá)到永久抗靜電的要求；而非離子型表面活性劑類抗靜電劑抗靜電效果差，添加量多，成本較高。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種具有較好的耐刮擦性能和永久抗靜電性能，同時又能夠抗發(fā)粘的聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。一種耐刮擦、抗發(fā)粘及永久抗靜電聚丙烯復(fù)合材料，按以下重量百分比的原料配制成：本發(fā)明所適用的聚丙烯復(fù)合材料體系中，所述的聚丙烯在230℃、2.16kg負(fù)荷條件下，熔體流動速率為5～60g/10min。所述聚丙烯為均聚丙烯或嵌段共聚丙烯；所述均聚丙烯的結(jié)晶度在70％以上，等規(guī)度大于99％；所述的嵌段共聚聚丙烯的共聚單體為乙烯，乙烯單體重復(fù)單元摩爾含量為4～10％。所述的超高分子量聚乙烯，相對分子質(zhì)量為1.5-2.5×106，密度為0.93～0.94g/cm3。所述的無機(jī)填料為滑石粉、碳酸鈣和硫酸鋇中的一種或幾種的組合物，其粒徑范圍均為1～10μm。所述的超導(dǎo)電炭黑的粒徑為20～50nm，電阻率為0.8～1.2Ω.m。所述的潤滑劑為聚乙烯蠟、氧化聚乙烯、石蠟中的任意一種。所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑和鋁酸酯偶聯(lián)劑中的任意一種。所述的抗氧劑包括主抗氧劑和輔抗氧劑，主抗氧劑為受阻酚或硫酯類抗氧劑；輔抗氧劑為亞磷酸鹽或酯類抗氧劑。所述的主抗氧劑為3114、1010和DSTP中的一種或幾種混合；輔抗氧劑為618和168中的一種或兩種。所述的光穩(wěn)定劑選用受阻胺類光穩(wěn)定劑，如944和770中的一種或兩種的混合物。上述耐刮擦、抗發(fā)粘及永久抗靜電聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，其具體步驟如下：(1)按配比稱取原料；(2)將各原料置于高速混合器中混合3～5分鐘；(3)將混合的原料置于雙螺桿機(jī)中，經(jīng)熔融擠出，造粒，其工藝為：一區(qū)190～200℃，二區(qū)200～210℃，三區(qū)200～210℃，四區(qū)205～215℃；螺桿轉(zhuǎn)速為100-1000r/min；整個擠出過程的停留時間為1～2分鐘，壓力為12～18MPa，排氣真空度達(dá)到5～20kPa。為了提高聚丙烯復(fù)合材料的耐刮擦性和抗靜電性，并解決傳統(tǒng)添加低分子耐刮擦助劑和抗靜電助劑帶來的產(chǎn)品發(fā)粘和析出的問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是在聚丙烯材料的基礎(chǔ)配方中加入超高分子量聚乙烯和超導(dǎo)電炭黑，利用超高分子量聚乙烯超強(qiáng)的耐磨性和自潤滑性，高強(qiáng)度和優(yōu)異的耐老化性，以及超導(dǎo)電炭黑優(yōu)異的導(dǎo)電性能，在復(fù)合材料中超高分子量聚乙烯分子鏈與聚丙烯分子鏈交聯(lián)形成“線性互穿網(wǎng)絡(luò)”結(jié)構(gòu)，超導(dǎo)電炭黑均勻分散其中，在大幅提高復(fù)合材料耐刮擦性能的同時，能夠永久抗靜電，同時材料制成制品后在使用過程中無發(fā)粘現(xiàn)象的產(chǎn)生。此外，由于超導(dǎo)電碳黑導(dǎo)電性能高，用量小，對材料的性能基本無影響。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：1、本發(fā)明通過添加超高分子量聚乙烯使所制得的聚丙烯復(fù)合材料具有較好的耐刮擦性能，同時材料的力學(xué)性能尤其是沖擊性能有較大幅度的提升。2、本發(fā)明使用具有超高導(dǎo)電性能的超導(dǎo)電炭黑作為抗靜電劑，使用較小的添加量就能達(dá)到永久抗靜電的效果。3、本發(fā)明相比傳統(tǒng)通過添加小分子助劑來改善材料的耐刮擦性和抗靜電性，在具有同樣或更高耐刮擦性和抗靜電性的基礎(chǔ)上，避免了材料在使用過程中產(chǎn)生發(fā)粘和析出的問題。4、本發(fā)明提出的耐刮擦、抗發(fā)粘及永久抗靜電聚丙烯復(fù)合材料的制備工藝簡單、容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的范圍不受這些實(shí)施例的限制，本發(fā)明的范圍在權(quán)利要求書中提出。在實(shí)施例及對比例的復(fù)合材料配方中，所用的聚丙烯為上海石化生產(chǎn)的共聚聚丙烯，熔體流動速率為15g/10min。所用的超高分子量聚乙烯為北京助劑二廠生產(chǎn)的超高分子量聚乙烯，商品牌號為M-Ⅱ，其平均相對分子質(zhì)量為2.5×106，為白色粉末，密度為0.93～0.94g/cm3。所用的無機(jī)填料為5000目的滑石粉，平均粒徑為2.5μm。所用的超導(dǎo)電炭黑的平均粒徑為25nm，電阻率為0.8～1.2Ω·m，比表面積為(6～8)×105m2/kg，PH值8.0，其添加量的重量百分比為1～10％。所用的潤滑劑為聚乙烯蠟。所用的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH550。所用的主抗氧劑為BASF公司產(chǎn)的3114，商品牌號為Irganox3114，化學(xué)名稱為3，5-二叔丁基-4-羥基芐基磷酸二乙酯，以及英國ICE公司產(chǎn)的DSTP，商品牌號為NegonoxDSTP，化學(xué)名稱為硫代二丙酸十八酯。輔抗氧劑為BASF公司產(chǎn)的168，商品牌號為Irgafos168，化學(xué)名稱為三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯。所用的光穩(wěn)定劑為BASF公司生產(chǎn)的944，化學(xué)名稱為聚{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-雙[(2,2,6,6-四甲基-哌啶基)亞氨基]-1,6-己二撐[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基]}，以及BASF公司產(chǎn)的770，化學(xué)名稱為雙(2,2,6,6-四甲基哌啶基)癸二酸酯。使用前，按上述組分和重量配比稱取原料，在高速混合器中干混3～5分鐘；將混合的原料置于雙螺桿機(jī)中，經(jīng)熔融擠出、造粒，其工藝為：一區(qū)190～200℃，二區(qū)200～210℃，三區(qū)200～210℃，四區(qū)205～215℃，雙螺桿擠出機(jī)轉(zhuǎn)速為600r/min；整個擠出過程的停留時間為1～2分鐘，壓力為12～18MPa，排氣真空度達(dá)到5～20kPa。實(shí)施例1本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料主要組分包括72.1％聚丙烯、5％超高分子量聚乙烯、15％滑石粉、3％超導(dǎo)電炭黑、1.2％潤滑劑、2％偶聯(lián)劑、0.1％抗氧劑3114、0.1％抗氧劑DSTP及0.2％抗氧劑168、0.15％光穩(wěn)定劑944及0.15％光穩(wěn)定劑770、1％黑色母。實(shí)施例2本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料主要組分包括67.1％聚丙烯、10％超高分子量聚乙烯、15％滑石粉、3％超導(dǎo)電炭黑、1.2％潤滑劑、2％偶聯(lián)劑、0.1％抗氧劑3114、0.1％抗氧劑DSTP及0.2％抗氧劑168、0.15％光穩(wěn)定劑944及0.15％光穩(wěn)定劑770、1％黑色母。實(shí)施例3本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料主要組分包括62.1％聚丙烯、15％超高分子量聚乙烯、15％滑石粉、3％超導(dǎo)電炭黑、1.2％潤滑劑、2％偶聯(lián)劑、0.1％抗氧劑3114、0.1％抗氧劑DSTP及0.2％抗氧劑168、0.15％光穩(wěn)定劑944及0.15％光穩(wěn)定劑770、1％黑色母。實(shí)施例4本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料主要組分包括88.1％聚丙烯、5％超高分子量聚乙烯、2％超導(dǎo)電炭黑、1.2％潤滑劑、2％偶聯(lián)劑、0.1％抗氧劑3114、0.1％抗氧劑DSTP及0.2％抗氧劑168、0.15％光穩(wěn)定劑944及0.15％光穩(wěn)定劑770、1％黑色母。實(shí)施例5本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料主要組分包括61.1％聚丙烯、10％超高分子量聚乙烯、20％滑石粉、4％超導(dǎo)電炭黑、1.2％潤滑劑、2％偶聯(lián)劑、0.1％抗氧劑3114、0.1％抗氧劑DSTP及0.2％抗氧劑168、0.15％光穩(wěn)定劑944及0.15％光穩(wěn)定劑770、1％黑色母。實(shí)施例6本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料主要組分包括43.1％聚丙烯、15％超高分子量聚乙烯、30％滑石粉、6％超導(dǎo)電炭黑、1.2％潤滑劑、2％偶聯(lián)劑、0.1％抗氧劑3114、0.1％抗氧劑DSTP及0.2％抗氧劑168、0.15％光穩(wěn)定劑944及0.15％光穩(wěn)定劑770、2％黑色母。實(shí)施例7本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料主要組分包括41.1％聚丙烯、15％超高分子量聚乙烯、30％滑石粉、8％超導(dǎo)電炭黑、1.2％潤滑劑、2％偶聯(lián)劑、0.1％抗氧劑3114、0.1％抗氧劑DSTP及0.2％抗氧劑168、0.15％光穩(wěn)定劑944及0.15％光穩(wěn)定劑770、2％黑色母。對比例1本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料主要組分包括67.1％聚丙烯、15％滑石粉、3％超導(dǎo)電炭黑、1.2％潤滑劑、2％偶聯(lián)劑、0.1％抗氧劑3114、0.1％抗氧劑DSTP及0.2％抗氧劑168、0.15％光穩(wěn)定劑944及0.15％光穩(wěn)定劑770、1％黑色母。對比例2本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料主要組分包括93.1％聚丙烯、2％超導(dǎo)電炭黑、1.2％潤滑劑、2％偶聯(lián)劑、0.1％抗氧劑3114、0.1％抗氧劑DSTP及0.2％抗氧劑168、0.15％光穩(wěn)定劑944及0.15％光穩(wěn)定劑770、1％黑色母。對比例3本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料主要組分包括65.1％聚丙烯、10％超高分子量聚乙烯、20％滑石粉、1.2％潤滑劑、2％偶聯(lián)劑、0.1％抗氧劑3114、0.1％抗氧劑DSTP及0.2％抗氧劑168、0.15％光穩(wěn)定劑944及0.15％光穩(wěn)定劑770、1％黑色母。對比例4本發(fā)明聚丙烯復(fù)合材料主要組分包括49.1％聚丙烯、15％超高分子量聚乙烯、30％滑石粉、1.2％潤滑劑、2％偶聯(lián)劑、0.1％抗氧劑3114、0.1％抗氧劑DSTP及0.2％抗氧劑168、0.15％光穩(wěn)定劑944及0.15％光穩(wěn)定劑770、2％黑色母。實(shí)施例及對比例主要成分質(zhì)量百分含量見表1。表1實(shí)施例1-7及對比例1-4材料配方表(重量％)性能評價方式及實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)：將按上述方法制備的粒子材料，在90～100℃的鼓風(fēng)干燥箱中干燥2～3小時，然后再將干燥好的粒子在注塑機(jī)上注塑成型試樣。拉伸性能測試：按ISO527-2標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，試樣尺寸為170×10×4mm，拉伸速度為50mm/min；彎曲性能測試：按ISO178標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，試樣尺寸為80×10×4mm，彎曲速度為2mm/min，跨距為64mm；缺口沖擊強(qiáng)度測試：按ISO179-1標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，試樣尺寸為80×10×4mm，缺口深度為試樣厚度的三分之一，測試溫度為23℃；耐刮擦性能測試：按大眾標(biāo)準(zhǔn)PV3952進(jìn)行測試，樣板尺寸150×100×3.2mm，用負(fù)荷為10N，筆尖直徑為1mm的劃痕硬度測試儀進(jìn)行劃痕試驗(yàn)，劃痕間隔2mm，橫向和縱向各劃20條線，采用色差儀測試刮擦前后的顏色變化，記錄材料的△L值，△L值越小表明耐刮擦性能越好；表面電阻率測試：按GB/T1410標(biāo)準(zhǔn)，采用表面電阻儀進(jìn)行測量，樣板尺寸150×100×3.2mm，測試環(huán)境為23±2℃，相對濕度50±5％。表面發(fā)粘情況：按大眾標(biāo)準(zhǔn)PV1306進(jìn)行測試，樣品的評價依據(jù)下表2所描述的等級：表2表面發(fā)粘等級及評價結(jié)果等級評價結(jié)果等級評價結(jié)果1OK5很黏2輕微發(fā)粘H樹脂化3發(fā)粘W表面光滑，蠟狀4較粘X樣品出現(xiàn)裂紋，無法評價本發(fā)明實(shí)施例1-7和對比例1-4聚丙烯復(fù)合材料的性能檢測結(jié)果分別見表3。表3實(shí)施例1-7及對比例1-4材料性能表從實(shí)施例1-3與對比例1的對比，以及實(shí)施例4與對比例2的對比可以看出，超高分子量聚乙烯可以有效地提高聚丙烯復(fù)合材料體系的耐刮擦性能，同時復(fù)合材料體系的韌性有較大幅度的提升。實(shí)施例5與對比例3以及實(shí)施例6-7與對比例4的對比可以看出，在聚丙烯復(fù)合材料中加入超導(dǎo)電炭黑，能大幅提高復(fù)合體系的抗靜電性能，并且添加量極少，對材料的力學(xué)性能基本無影響，同時復(fù)合體系能夠達(dá)到永久抗靜電性能。從所有實(shí)施例與對比例可以看出，聚丙烯復(fù)合材料體系達(dá)到抗發(fā)粘的效果。當(dāng)前第1頁1 2 3