本發(fā)明涉及聚合物高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種基于聚乙烯滾塑用兼具抗靜電和阻燃性復(fù)合材料及其制備方法，屬于高分子復(fù)合材料。

背景技術(shù)：

1、滾塑成型一種是無壓成型，生產(chǎn)的制品無內(nèi)應(yīng)力的獨(dú)特工藝，使得可制造大型、超大型、多色、多層壁的軍用包裝產(chǎn)品。例如，軍用器材包裝箱(導(dǎo)彈、炮彈、火箭彈、手榴彈、地雷等)、軍用食品空投外包裝等。然而，除了滿足裝盛功能之外，常常要求此類特種產(chǎn)品不同應(yīng)用場(chǎng)合具有不同的功能(如，抗靜電阻燃性、高抗沖耐候性或高強(qiáng)度輕量化等)。

2、傳統(tǒng)滾塑聚乙烯產(chǎn)品在阻燃、抗靜電等性能方面的不足，使得其產(chǎn)品在特殊領(lǐng)域(如，電子電器包裝、燃油化學(xué)品儲(chǔ)運(yùn))的應(yīng)用受到很大限制。傳統(tǒng)的聚烯烴阻燃方式由于添加的阻燃劑劑量較大、產(chǎn)品性能下降較多，不適合于滾塑加工，不能用于滾塑制品的生產(chǎn)。另一方面，由于聚乙烯具有較高的電阻，使用過程中遇到接觸、摩擦、碰撞等情況會(huì)在制品的表面積累靜電荷，且產(chǎn)生的靜電荷難以轉(zhuǎn)移，當(dāng)積累到一定程度，就會(huì)帶來安全隱患。通常情況下，在聚乙烯材料中添加抗靜電劑、炭黑、金屬粉末等低電阻物質(zhì)，降低聚乙烯材料的表面電阻和體積電阻，達(dá)到抗靜電效果。但在目前的技術(shù)條件下，由于在材料中添加低電阻材料，直接會(huì)造成塑料材料介電強(qiáng)度(電擊穿強(qiáng)度)的大幅下降，使塑料喪失絕緣性。

3、基于此，需對(duì)聚乙烯進(jìn)行改性提高性能。目前，有部分專利涉及到阻燃抗靜電滾塑聚乙烯材料，但這些專利涉及的阻燃類型主要是膨脹型阻燃，需大量添加才能達(dá)到一定的阻燃等級(jí)，顯著降低了對(duì)材料物理性能(例如，抗沖擊性能)；且膨脹型阻燃劑在高溫下易發(fā)泡產(chǎn)生成型缺陷，是滾塑成型工藝重要的不利因素。

4、在碳納米管/聚合物復(fù)合材料中，填料的分散以及界面之間的相互作用，是影響材料機(jī)械性能的重要因素。其中，重要的挑戰(zhàn)之一是碳納米管在聚合物基體中均勻分散，因?yàn)樘技{米管與碳納米管之間的范德華力作用，導(dǎo)致碳納米管產(chǎn)生聚集和團(tuán)聚，降低了復(fù)合材料性能的提高。通過對(duì)碳納米管進(jìn)行化學(xué)修飾和功能化處理以進(jìn)一步發(fā)揮、改善碳納米管性能。碳納米管表面化學(xué)改性有其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，經(jīng)化學(xué)改性后，碳納米管的結(jié)構(gòu)基本上不會(huì)受到破壞，能夠比較好的保持原來結(jié)構(gòu)。化學(xué)改性可增加碳納米管和聚合物基體的界面作用，可實(shí)現(xiàn)聚合物和填料界面之間的應(yīng)力轉(zhuǎn)移。將碳納米管纖維作為功能助劑應(yīng)用于混合體系，可同時(shí)增強(qiáng)復(fù)合材料的機(jī)械性能、導(dǎo)電性能和熱穩(wěn)定性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在提供一種基于聚乙烯滾塑用兼具抗靜電和阻燃性復(fù)合材料及其制備方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、一種基于聚乙烯滾塑用兼具抗靜電和阻燃性復(fù)合材料，包括如下組分：

4、lldpe?25.0％～35.0％

5、ldpe?35.0％～55.0％

6、阻燃抗靜電母料20％～40％

7、其中，所述阻燃抗靜電母料包括如下組分：

8、lldpe?30.0％～55.0％

9、cnt?2.0％～8.0％

10、功能碳納米管7.0％～50.0％

11、增韌劑6.0％～10.0％

12、pe蠟6.0％～10.0％

13、抗氧劑6.0％～10.0％

14、以上比例均為質(zhì)量百分比。

15、一種所述的基于聚乙烯滾塑用兼具抗靜電和阻燃性復(fù)合材的制備方法，包括以下步驟：

16、(1)助劑制備：

17、第一步、聚離子液體的合成：采用式(iii)、式(iv)、式(v)所示的單體，通過自由基聚合合成聚離子液體pil，結(jié)構(gòu)式如式(i)所示：

18、

19、第二步、功能碳納米管的制備：

20、在超聲波的條件下，用丙酮清洗碳納米管，而后浸沒在第一步制備的10～30wt./v％的聚離子液體pil中，攪拌2～8小時(shí)，過濾烘干，得到聚離子液體修飾的功能碳納米管pil@cnt，所述功能碳納米管pil@cnt如結(jié)構(gòu)式(ii)所示；

21、(2)母料制備：

22、按重量配比稱取碳納米管、pe蠟加入高速混合機(jī)中，共混溫度85～110℃，共混時(shí)間5～8min；再加入lldpe、功能碳納米管、增韌劑、抗氧劑在80℃左右共混3～5min；將上述混合均勻的物料投入雙螺桿擠出機(jī)中擠出、冷卻、切粒、干燥，即得阻燃抗靜電母料；

23、(3)擠出造粒：

24、按照重量配比稱取lldpe、ldpe、碳納米管、阻燃抗靜電母料，在高速混合機(jī)中共混3～5min，再次投入雙螺桿擠出機(jī)中擠出、冷卻、切粒、所得粒子干燥備用；

25、(4)機(jī)械磨粉：

26、在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，使用磨粉機(jī)將步驟(3)所得粒子磨成40～50目左右的粉末，即得聚乙烯滾塑用兼具抗靜電和阻燃性復(fù)合材料。

27、進(jìn)一步的，所述結(jié)構(gòu)式(i)中x：y：z＝15％～30％：20～40％：30～65％，優(yōu)選x：y：z＝25％：30％：45％。

28、進(jìn)一步的，所述結(jié)構(gòu)式(ii)中聚離子液體與碳納米管的質(zhì)量比為40％～60％：40％～60％，優(yōu)選50：50。

29、進(jìn)一步的，所述的阻燃抗靜電母料中碳納米管為單臂碳納米管、多臂碳納米管中的一種或其組合。

30、進(jìn)一步的，所述的阻燃抗靜電母料中阻燃抗靜電劑為功能碳納米管。

31、進(jìn)一步的，所述的阻燃抗靜電母料中增韌劑為poe-g-mah、poe-g-gma、pe-g-mah中的一種或其組合。

32、進(jìn)一步的，所述的阻燃抗靜電母料中抗氧劑為168、1010、1098中的一種或其組合。

33、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

34、(1)利用離子液體的阻燃性能和碳納米管的導(dǎo)電性能，賦予了該種填料的永久的“雙重”功能，克服現(xiàn)有碳納米管熱塑性復(fù)合材料的難題：制備出的復(fù)合材料滲流閾值較低，也可優(yōu)化復(fù)合材料的力學(xué)性能，并且具有永久抗靜電/阻燃的特點(diǎn)。

35、(2)兼具咪唑和磷酸結(jié)構(gòu)的離子液體在體系中賦予了復(fù)合材料優(yōu)異的阻燃性能，改性聚合物分子中o–p＝o結(jié)構(gòu)的脫水作用可促進(jìn)致密碳層形成隔絕熱量及氧氣，產(chǎn)生的含磷氧自由基氣體稀釋了空氣，并對(duì)火焰產(chǎn)生了淬滅的作用。改性碳納米管提高了復(fù)合材料的阻燃性及力學(xué)性能。

技術(shù)特征：

1.一種基于聚乙烯滾塑用兼具抗靜電和阻燃性復(fù)合材料，其特征在于包括如下組分：

2.一種如權(quán)利要求1所述的基于聚乙烯滾塑用兼具抗靜電和阻燃性復(fù)合材的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

3.如權(quán)利要求2所述的基于聚乙烯滾塑用兼具抗靜電和阻燃性復(fù)合材的制備方法，其特征在于：所述結(jié)構(gòu)式(i)中x：y：z＝15％～30％：20～40％：30～65％，優(yōu)選x：y：z＝25％：30％：45％。

4.如權(quán)利要求2所述的基于聚乙烯滾塑用兼具抗靜電和阻燃性復(fù)合材的制備方法，其特征在于：所述結(jié)構(gòu)式(ii)中聚離子液體與碳納米管的質(zhì)量比為40％～60％：40％～60％，優(yōu)選50：50。

5.如權(quán)利要求2所述的基于聚乙烯滾塑用兼具抗靜電和阻燃性復(fù)合材的制備方法，其特征在于：

6.如權(quán)利要求2所述的基于聚乙烯滾塑用兼具抗靜電和阻燃性復(fù)合材的制備方法，其特征在于：

7.如權(quán)利要求2所述的基于聚乙烯滾塑用兼具抗靜電和阻燃性復(fù)合材的制備方法，其特征在于：

8.如權(quán)利要求2所述的基于聚乙烯滾塑用兼具抗靜電和阻燃性復(fù)合材的制備方法，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及聚合物高分子材料領(lǐng)域，公開了一種基于聚乙烯滾塑用兼具抗靜電和阻燃性復(fù)合材料及其制備方法，包括如下組分：LLDPE?25.0％～35.0％、LDPE?35.0％～55.0％、阻燃抗靜電母料20％～40％；其中，所述阻燃抗靜電母料包括如下組分：LLDPE?30.0％～55.0％、CNT?2.0％～8.0％、功能碳納米管7.0％～50.0％、增韌劑6.0％～10.0％、PE蠟6.0％～10.0％、抗氧劑6.0％～10.0％以上比例均為質(zhì)量百分比。本發(fā)明利用離子液體的阻燃性能和碳納米管的導(dǎo)電性能，克服現(xiàn)有碳納米管熱塑性復(fù)合材料的難題：制備出的復(fù)合材料滲流閾值較低，也可優(yōu)化復(fù)合材料的力學(xué)性能，并且具有永久抗靜電/阻燃的特點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：廖俊斌,陳寶順
受保護(hù)的技術(shù)使用者：慈溪市愛迪威滾塑設(shè)備科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10