本發(fā)明屬于高分子材料技術領域，特別是指一種耐磨抗靜電pp復合材料及其制備方法。
背景技術：
聚丙烯(pp)是一種重要的熱塑性聚合物，廣泛應用于家用電器、機械配件、辦公用品和通訊器材等領域。pp具有質輕、無毒、無臭，化學穩(wěn)定性好，且在常溫下不溶于一般溶劑，吸水性小等優(yōu)點，但是純pp的耐磨性和抗靜電性能差，這限制了pp在一些特殊領域的應用。
技術實現要素：
本發(fā)明的目的是提供一種耐磨抗靜電pp復合材料及其制備方法，以解決現有的pp材料的耐磨性和抗靜電性能差的問題。
本發(fā)明是通過以下技術方案實現的：
一種耐磨抗靜電pp復合材料，按重量份數由以下組分組成：
所述耐磨劑的制備步驟如下：
1)tio2-g-pmma的制備
(1)稱取納米tio2，加入到乙醇溶液中，再加入偶聯劑，超聲波處理設定時間，滴加一定量的醋酸溶液調節(jié)ph到3-5之間；
(2)將步驟(1)的混合溶液，在恒溫攪拌一定時間，冷卻后固液分離，然后再真空干燥得到處理后的納米tio2；
(3)稱取步驟(2)中處理后的納米tio2，加入辛烷基苯酚聚氧乙烯醚、水及十二烷基苯磺酸鈉，調節(jié)ph至9-11之間；
(4)將過硫酸鉀及甲基丙烯酸甲酯單體加入至步驟(3)中，升溫至60-80℃反應6-8h，然后冷卻至室溫，抽濾干燥既得產物tio2-g-pmma；
2)耐磨劑的制備
(1)稱取一定質量步驟1)的tio2-g-pmma及pom；
(2)將步驟(1)物料一起通過高速混合機攪拌，形成混合物料；
(3)將步驟(2)的混合物料投入到雙螺桿擠出機的料斗中，經熔融、擠出造粒、水冷、切粒及干燥既得所述耐磨劑。
優(yōu)選地，步驟(1)中的tio2-g-pmma與pom質量比為(20-40)：(60-80)。
步驟(2)的高速攪拌機溫度為60～100℃，轉速120～240r/min。
步驟(3)的雙螺桿擠出機包含六個區(qū)，其中各區(qū)溫度及螺桿轉速分別為：
一區(qū)溫度120～180℃，二區(qū)溫度190～210℃，三區(qū)溫度190～210℃，四區(qū)溫度190～210℃，五區(qū)溫度190～210℃，六區(qū)溫度190～210℃，機頭溫度190～210℃；螺桿轉速180～300r/min。
所述抗靜電劑為石墨烯微粉，更優(yōu)選的為氧化石墨烯。
所述抗氧劑為三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯中的一種或幾種的混合。
所述潤滑劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣或硬脂酸鉀中的一種或多種。
一種耐磨抗靜電pp復合材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取60份-80份的pp、8份-12份耐磨劑、12份-16份石墨烯、0.1份-0.5份抗氧劑、0.1份-0.3份潤滑劑混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到pp復合材料。
優(yōu)選地，所述步驟(2)具體為：通過雙螺桿擠出機擠出造粒，其中，所述雙螺桿擠出機包括順次排布的六個溫度區(qū)，一區(qū)溫度150～170℃，二區(qū)溫度200～230℃，三區(qū)溫度200～230℃，四區(qū)溫度200～230℃，五區(qū)溫度200～230℃，六區(qū)溫度200～230℃，機頭溫度200～230℃,螺桿轉速200～280r/min。
本發(fā)明的有益效果是：
本技術方案首先通過合成tio2-g-pmma，再讓其與pom進行改性，最后制得一種新型的耐磨劑，用來提升pp復合材料的耐磨性能。
本技術方案中通過氧化石墨烯的加入改善了pp復合材料的抗靜電性能。
具體實施方式
以下通過實施例來詳細說明本發(fā)明的技術方案，以下的實施例僅是示例性的，僅能用來解釋和說明本發(fā)明的技術方案，而不能解釋為是對本發(fā)明技術方案的限制。
本申請的實施例中所用的原料如下：
pp(型號z30s),茂名石化；納米tio2，蕪湖華泰化工；mma,國藥集團上海化學試劑有限公司；kps,國藥集團上海化學試劑有限公司；十二烷基苯磺酸鈉,國藥集團上?；瘜W試劑有限公司；op-10,國藥集團上?；瘜W試劑有限公司；乙醇，國藥集團上?；瘜W試劑有限公司；抗氧劑(型號irganox168、irganox1010、irganox1330)，瑞士汽巴精化；硬脂酸鋅，漢維新材料；硬脂酸鈣，武漢萬榮科技；硬脂酸鉀，邦諾化工；pom(型號m90),云天化股份有限公司。
本申請各實施例所用的測試儀器如下：
zsk30型雙螺桿擠出機，德國w&p公司；jl-1000型拉力試驗機，廣州市廣才實驗儀器公司生產；htl900-t-5b型注射成型機，海太塑料機械有限公司生產；xcj-500型沖擊測試機，承德試驗機廠生產；qt-1196型拉伸測試儀，東莞市高泰檢測儀器有限公司；qd-gjs-b12k型高速攪拌機，北京恒奧德儀器儀表有限公司。
本申請?zhí)峁┮环N耐磨抗靜電pp復合材料，按重量份數由以下組分組成：
耐磨劑的制備步驟如下：
1)tio2-g-pmma的制備
(1)稱取15-20g納米tio2，加入到250-300ml的乙醇溶液中，再加入1-4g偶聯劑kh550，超聲波處理2-4h，滴加一定量的醋酸溶液調節(jié)ph到3-5之間；
(2)將步驟(1)的混合溶液移入到三口燒瓶中，在70-90℃恒溫攪拌4-6h，冷卻后固液分離，然后在80-100℃的真空干燥箱里干燥得到處理后的納米tio2；
(3)稱取步驟(2)中6-8g處理后的納米tio2，放入三口燒瓶中，加入1.5-2ml辛烷基苯酚聚氧乙烯醚(op-10)、100-240ml水及0.2-0.4g十二烷基苯磺酸鈉，調節(jié)ph至9-11之間；
(4)將0.2-0.4g過硫酸鉀(kps)及6-8ml甲基丙烯酸甲酯(mma)單體加入至步驟(3)中，升溫至60-80℃反應6-8h，然后冷卻至室溫，抽濾干燥既得產物tio2-g-pmma；
2)耐磨劑的制備
(1)稱取一定質量步驟1)的tio2-g-pmma及pom；tio2-g-pmma與pom質量比為(20-40)：(60-80)；
(2)將步驟(1)物料一起通過高速混合機攪拌10-12分鐘，形成混合物料；高速攪拌機溫度為60～100℃，轉速120～240r/min；
(3)將步驟(2)的混合物料投入到雙螺桿擠出機的料斗中，經熔融、擠出造粒、水冷、切粒及干燥既得耐磨劑。
步驟(3)的雙螺桿擠出機包含六個區(qū)，其中各區(qū)溫度及螺桿轉速分別為：
一區(qū)溫度120～180℃，二區(qū)溫度190～210℃，三區(qū)溫度190～210℃，四區(qū)溫度190～210℃，五區(qū)溫度190～210℃，六區(qū)溫度190～210℃，機頭溫度190～210℃；螺桿轉速180～300r/min。
抗靜電劑為石墨烯微粉，更優(yōu)選的為氧化石墨烯。
抗氧劑為三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯中的一種或幾種的混合。
潤滑劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣或硬脂酸鉀中的一種或多種。
一種耐磨抗靜電pp復合材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取60份-80份的pp、8份-12份耐磨劑、12份-16份石墨烯、0.1份-0.5份抗氧劑、0.1份-0.3份潤滑劑混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到pp復合材料。
優(yōu)選地，步驟(2)具體為：通過雙螺桿擠出機擠出造粒，其中，雙螺桿擠出機包括順次排布的六個溫度區(qū)，一區(qū)溫度150～170℃，二區(qū)溫度200～230℃，三區(qū)溫度200～230℃，四區(qū)溫度200～230℃，五區(qū)溫度200～230℃，六區(qū)溫度200～230℃，機頭溫度200～230℃,螺桿轉速200～280r/min。
實施例1
(1)稱取60份pp、8份耐磨劑、12份氧化石墨烯、0.1份irganox168、0.1份硬脂酸鋅混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到pp復合材料p1。
其中雙螺桿擠出機各區(qū)溫度及螺桿轉速分別為：一區(qū)溫度150℃，二區(qū)溫度200℃，三區(qū)溫度200℃，四區(qū)溫度200℃，五區(qū)溫度200℃，六區(qū)溫度200℃，機頭溫度200℃,螺桿轉速200r/min。
實施例2
(1)稱取80份pp、12份耐磨劑、16份氧化石墨烯、0.1份irganox168、0.2份irganox1010、0.2份irganox1330、0.15份硬脂酸鈉、0.15份硬脂酸鋅混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到pp復合材料p2。
其中雙螺桿擠出機各區(qū)溫度及螺桿轉速分別為：一區(qū)溫度170℃，二區(qū)溫度230℃，三區(qū)溫度230℃，四區(qū)溫度230℃，五區(qū)溫度230℃，六區(qū)溫度230℃，機頭溫度230℃,螺桿轉速280r/min。
實施例3
(1)稱取70份pp、10份耐磨劑、14份氧化石墨烯、0.1份irganox168、0.2份irganox1010、0.1份硬脂酸鈉、0.1份硬脂酸鋅混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到pp復合材料p3。
其中雙螺桿擠出機各區(qū)溫度及螺桿轉速分別為：一區(qū)溫度160℃，二區(qū)溫度215℃，三區(qū)溫度215℃，四區(qū)溫度215℃，五區(qū)溫度215℃，六區(qū)溫度215℃，機頭溫度215℃；螺桿轉速240r/min。
實施例4
(1)稱取75份pp、11份耐磨劑、13份氧化石墨烯、0.1份irganox1010、0.2份irganox1330、0.1份硬脂酸鈣、0.1份硬脂酸鋅混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到pp復合材料p4。
其中雙螺桿擠出機各區(qū)溫度及螺桿轉速分別為：一區(qū)溫度165℃，二區(qū)溫度205℃，三區(qū)溫度205℃，四區(qū)溫度205℃，五區(qū)溫度205℃，六區(qū)溫度205℃，機頭溫度205℃；螺桿轉速260r/min。
實施例5
(1)稱取70份pp、12份耐磨劑、15份氧化石墨烯、0.1份irganox1010、0.1份irganox168、0.15份硬脂酸鈣，0.15份硬脂酸鈉混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到pp復合材料p5。
其中雙螺桿擠出機各區(qū)溫度及螺桿轉速分別為：一區(qū)溫度165℃，二區(qū)溫度225℃，三區(qū)溫度225℃，四區(qū)溫度225℃，五區(qū)溫度225℃，六區(qū)溫度225℃，機頭溫度225℃；螺桿轉速255r/min。
對比例1
(1)稱取稱取60份pp、0.1份irganox1010、0.2份irganox168、0.15份硬脂酸鈣，0.15份硬脂酸鈉混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到pp復合材料d1。
其中雙螺桿擠出機各區(qū)溫度及螺桿轉速分別為：一區(qū)溫度155℃，二區(qū)溫度215℃，三區(qū)溫度215℃，四區(qū)溫度215℃，五區(qū)溫度215℃，六區(qū)溫度215℃，機頭溫度215℃；螺桿轉速215r/min。
性能測試：
將上述實施例1-5及對比例1制備的pp復合材料用注塑機制成樣條測試，測試數據如下表：
從上表可以看出，從表中還可以看出實施例1-5的耐磨性能和抗靜電性能都要好于對比例1，對于擴展pp復合材料的應用領域，具有非常重要的意義。
盡管已經示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變形，本發(fā)明的范圍由所附權利要求極其等同限定。