一種抗靜電免噴涂聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抗靜電免噴涂聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，這種免噴涂聚丙烯復(fù)合材料是按以下重量百分比計(jì)的原料配制而成：聚丙烯41～92％，無機(jī)填料0～30％，增韌劑0～15％，效果顏料0.1％～4％，抗靜電劑0.5～4％，光穩(wěn)定劑0.1～1％，抗氧劑0.1～2％。將以上原料置于高速攪拌機(jī)中攪拌3～5分鐘，轉(zhuǎn)速為500～1800rpm，得到預(yù)混料；再將預(yù)混料置于雙螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)過熔融擠出，造粒。其工藝為：一區(qū)190～200℃，二區(qū)200～210℃，三區(qū)210～230℃，四區(qū)205～230℃。本發(fā)明在實(shí)際應(yīng)用中，利用抗靜電劑向表面遷移的特性，在免噴涂材料表面形成導(dǎo)電層，從而使材料表面的電荷能有效地散逸，以達(dá)到防靜電的效果，可用于制作防靜電免噴涂聚丙烯制品。
【專利說明】
一種抗靜電免噴涂聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種抗靜電免噴涂聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，是一種工藝簡單、 綜合性能良好的改性聚丙烯材料，可用于防靜電的免噴涂聚丙烯復(fù)合材料制品，屬于聚合 物改性和加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚丙烯是五大類通用塑料之一，由于其成本低廉、密度小、強(qiáng)度高、耐化學(xué)性能好、 加工工藝性好、易回收利用等優(yōu)點(diǎn)，因此用途非常廣泛，是通用樹脂中發(fā)展最快，應(yīng)用最廣 泛的品種之一，主要應(yīng)用于汽車內(nèi)外飾表觀部件、家用電器和PC產(chǎn)品中，如汽車儀表板、門 板等汽車，裝飾條，裝飾板，行李架，車身大包圍，保險(xiǎn)杠等。但聚丙烯材料也存在一些缺點(diǎn)， 聚丙烯是電絕緣材料，材料的表面電阻率在1〇 15~1018Q之間，在使用過程中容易產(chǎn)生靜 電，由于表面電阻率較高，無法轉(zhuǎn)移所產(chǎn)生的靜電荷，從而導(dǎo)致表面吸塵，影響外觀。
[0003] 免噴涂聚丙烯復(fù)合材料是一類通過直接注塑成型、無需進(jìn)行噴涂就可以達(dá)到噴涂 效果的新興材料。這類免噴涂聚丙烯復(fù)合材料的制備方法主要是通過在樹脂基材中填充金 屬顏料、珠光顏料等特殊效果顏料以達(dá)到其特殊的色彩效果。其制件具有色彩艷麗的特點(diǎn)， 滿足客戶對產(chǎn)品日益增長的多樣化、個性化的需求。此外，免噴涂聚丙烯復(fù)合材料不僅避免 了對環(huán)境和操作人員污染較大的噴涂工藝，提高生產(chǎn)效率，降低制件的綜合成本，其制件還 可以不需要特殊處理即可直接回收利用，是一種環(huán)境友好型的新材料，因此免噴涂聚丙烯 復(fù)合材料具有巨大的市場前景。在汽車內(nèi)飾、外飾、家電、PC產(chǎn)品等都具有廣泛的應(yīng)用前景， 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅家電市場容量將達(dá)到1.5億臺。
[0004] 然而免噴涂技術(shù)賦予聚丙烯復(fù)合材料絢麗多彩外觀的同時，其制品的一些不足也 展現(xiàn)出來并被放大。由于免噴涂聚丙烯表面光澤度高，色彩艷麗，在生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用過程 中，不可避免會產(chǎn)生靜電，從而吸附灰塵，嚴(yán)重影響材料的美觀，導(dǎo)致制品外觀不合格。這些 缺點(diǎn)嚴(yán)重限制了免噴涂聚丙烯復(fù)合材料的應(yīng)用。
[0005] 有關(guān)如何提高聚丙烯復(fù)合材料抗靜電性能改善已有一些報(bào)道，也提供了一些解決 方案，如中國專利CN 104327380A報(bào)道添加5~10份硅氧烷偶聯(lián)劑表面修飾的石墨烯可以制 備抗靜電聚丙烯材料，然而石墨烯的成本昂貴，限制了其在材料中的實(shí)際應(yīng)用。美國專利 US4000102通過添加陰離子表面活性劑脂肪酸鋅作為抗靜電劑，其抗靜電機(jī)理為通過脂肪 酸鋅的吸濕性和離子化作用，不停地向表面迀移形成導(dǎo)電層而達(dá)到抗靜電效果，然而脂肪 酸鋅的熔點(diǎn)較低，在聚丙烯制件中會產(chǎn)生發(fā)粘和氣味的問題。雖然在聚丙烯材料的抗靜電 改性上，研究人員做了廣泛和深入的研究，然而對抗靜電免噴涂聚丙烯復(fù)合材料的研究卻 罕見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種抗靜電免噴涂聚丙烯復(fù)合材料，以解決現(xiàn)有技術(shù)的上 述問題。
[0007] 本發(fā)明的目的主要通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0008] -種抗靜電免噴涂聚丙烯復(fù)合材料，按以下重量百分比計(jì)的原料配制而成： 聚丙烯 4卜92%， 無機(jī)填料 0~30%. 增韌劑POE 0-15%
[0009] 效果顏料 0,1~4%， 抗靜電劑 0 5lV4% 光穩(wěn)定劑 0,1~1%， 抗氧劑 0.1~2%。
[0010] 更為優(yōu)選的是：
[0011] -種抗靜電免噴涂聚丙烯復(fù)合材料，由以下重量百分比計(jì)的原料配制而成： 聚丙烯 60~90%， 無機(jī)填料 0~20%， 增韌劑POE 3-10%
[0012] 效果顏料 0.2~2%， 抗靜電劑 0.5%-2% 光穩(wěn)定劑 0.丨~1%， 抗氧劑 0.1~
[0013] 所述的聚丙烯為熔體流動速率在12~60g/10min之間的均聚聚丙烯或嵌段共聚丙 烯，測試條件為230°CX 2. 16kg;其中嵌段共聚丙烯的共聚單體為乙烯，其含量在5~ 15mol%的范圍內(nèi)，均聚聚丙烯的結(jié)晶度在70%以上，等規(guī)度大于99%。
[0014] 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1~15mi，優(yōu)選1~8微米。
[0015] 所述的增韌劑P0E為線形乙烯-辛烯共聚物，密度為0.88~0.90g/cm3,熔融指數(shù)為 0.5~15g/10min(測試條件：190°C X2.16kg)。
[0016] 所述的效果顏料為表面無包覆層或有包覆層的金屬顏料，其中金屬顏料為鋁粉、 不銹鋼粉、銅粉、金粉、銀粉、錫粉和鐵粉中的一種或幾種，所述的金屬顏料的形態(tài)為球狀， 玉米片狀或者為銀元狀中的一種，金屬顏料粒徑為1~300wii，粒徑優(yōu)選15~lOOwn;所述的 金屬顏料表面包覆層選自聚乙烯蠟、丙烯酸酯、己二酸二辛酯或礦物油中的一種或幾種的 組合。
[0017] 所述的抗靜電劑為乙氧基胺、離子液體、脂肪酸鹽、硬脂酸單雙甘油酯和硬脂酸二 乙醇酰胺中的一種或者幾種的組合。
[0018] 所述的抗氧劑包括主抗氧劑和輔抗氧劑，主抗氧劑選用受阻酚和硫酯類抗氧劑中 的一種或幾種;輔抗氧劑選用亞磷酸鹽和酯類抗氧劑中的一種或兩種。優(yōu)選的，主抗氧劑為 3114、DSTP和1010中的一種或者幾種;輔抗氧劑為618和168中的一種或兩種。
[0019] 所述的光穩(wěn)定劑選用受阻胺類光穩(wěn)定劑。選用944、622和2020中的一種或者幾種。
[0020] 制備這種抗靜電免噴涂聚丙烯復(fù)合材料的方法，其步驟為：
[0021] (1)按重量配比稱取原料；
[0022] (2)將原料置于高速混合器中混合3~5min，轉(zhuǎn)速為500~1800rpm;
[0023] (3)將混合均勻的原料置于雙螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)熔融擠出，造粒，其工藝為:雙螺桿 擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為100~400rpm，一區(qū)190~200°C，二區(qū)200~210°C，三區(qū)210~230°C，四 區(qū)205~230°C;整個擠出過程的停留時間為1~2分鐘，壓力為12~18MPa。
[0024]本發(fā)明在實(shí)際應(yīng)用中，是在免噴涂聚丙烯復(fù)合材料的配方中加入抗靜電劑，利用 抗靜電劑向表面迀移，形成一個親水導(dǎo)電層，從而使材料表面產(chǎn)生的電荷能有效地散逸，使 免噴涂材料達(dá)到抗靜電的效果。
[0025]具體的實(shí)施方式
[0026]下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0027]在實(shí)施例及對比例復(fù)合材料配方中，聚丙烯為上海石油化工股份有限公司生產(chǎn)的 共聚聚丙烯，商品名為M2600R，熔融指數(shù)為27g/10min(測試條件:2301：\2.161^)。無機(jī)填 料為5000目滑石粉，平均粒徑為2.5mi。所用的增韌劑P0E為美國Dupont公司產(chǎn)的線形乙烯-辛烯共聚物，商品牌號Engage 8180，密度為0.863g/cm3，熔體流動速率為0.5g/10min。效果 顏料為鋁粉顏料，平均粒徑為50wii，形狀為銀元型，載體為聚乙烯蠟?？轨o電劑為硬脂酸單 甘油酯或者硬脂酸二乙醇酰胺，硬酯酸單甘油酯選用的為英國禾大ATMER 129抗靜電劑，硬 脂酸二乙醇酰胺選用的為紹興佳華的A-800抗靜電劑。主抗氧劑選用英國ICE公司生產(chǎn)的 DSTP，化學(xué)名為硫代二丙酸十八醋，以及Ciba公司生產(chǎn)的3114,化學(xué)名為3，5_二叔丁基-4-羥基芐基磷酸二乙酯。輔抗氧劑為Ciba公司生產(chǎn)的168,化學(xué)名稱為三(2,4_二叔丁基芐基） 亞磷酸酯。所用的光穩(wěn)定劑為BASF公司產(chǎn)的944,化學(xué)名稱為聚[[6-[(1，1，3,3_四甲基丁 基)胺]_1，3,5_三嗪_2,4_二基][(2,2,6,6_四甲基-4-哌啶）亞胺]-1，6-二己二基[(2,2,6， 6-四甲基-4-哌啶）亞胺]]]
[0028] 將所有組份加入高速混合器中，以高于600r/min的轉(zhuǎn)速攪拌3~5分鐘。將混合好 的原料放入雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，螺桿轉(zhuǎn)速為180~350rpm，溫度為一區(qū)190~200°C， 二區(qū)200~210°C，三區(qū)210~230°C，四區(qū)205~230°C;整個擠出過程的停留時間為1~2分 鐘，壓力為12~18MPa。
[0029]性能評價(jià)及實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)：
[0030]將按上述方法制造的塑料粒子材料置于100°C的鼓風(fēng)干燥箱中干燥2~3小時，然 后再將干燥好的粒料在注射成型機(jī)上進(jìn)行注射成型制樣。拉伸性能按照ISO 527進(jìn)行，試樣 尺寸為170 X 10 X4mm，拉伸速度為50mm/min;彎曲性能測試按照ISO 178進(jìn)行，試樣尺寸為 80 X 10 X 4mm，彎曲速度為2mm/min，跨距為64mm;簡支梁沖擊按ISO 179進(jìn)行，試樣尺寸為80 X 10 X 4mm，缺口深度為試樣厚度的1/3。
[0031] 材料的表面電阻率采用表面電阻儀進(jìn)行測量，測量環(huán)境為23±2°C，相對濕度50± 5%。樣品為150X 100X3.2mm的注塑成型樣板，每組實(shí)驗(yàn)測試3個樣品，每個樣品測試3個 點(diǎn)。
[0032]材料的綜合性能通過測試所得的缺口沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、彎曲模量和表面電阻 率。實(shí)施例配方、對比例配方及各項(xiàng)性能測試結(jié)果見下列各表：
[0033] 表1實(shí)施例1~7及對比例1配方(wt%)。
[0035]表2實(shí)施例1~7及對比例1測試結(jié)果
[0037] 從實(shí)施例1~4與對比例1的對比可以看出，在免噴涂聚丙烯材料中添加一定量的 硬脂酸單甘油酯抗靜電劑Atmer 129,不少于0.5%，可以有效改善材料的抗靜電效果，表面 電阻率降至1〇12 Q以內(nèi)；從實(shí)施例5~7與對比例1的對比可以看出，在免噴涂聚丙烯復(fù)合材 料中加入硬脂酸二乙醇酰胺A-800，能有效提高材料的抗靜電性能，A-800添加1 %含量時， 表面電阻率即可以降低至7.2X10nn。
[0038] 本發(fā)明的范圍不受所述具體實(shí)施方案的限制，所述實(shí)施方案只欲作為闡明本發(fā)明 各個方面的單個例子，本發(fā)明范圍內(nèi)還包括功能等同的方法和組分。實(shí)際上，除了本文所述 的內(nèi)容外，本領(lǐng)域技術(shù)人員參照上文的描述可以容易地掌握對本發(fā)明的多種改進(jìn)。所述改 進(jìn)也落入所附權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種抗靜電免噴涂聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于:按以下重量百分比計(jì)的原料配制 而成： 聚丙烯 41~92%， 無機(jī)填料 0~30%， 增韌劑POE 0-15% 效果顏料 0.1~4%， 抗靜電劑 Q.5%-4% 光穩(wěn)定劑 0.1~1%， 抗氧劑 0.1~2%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗靜電免噴涂聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于：由以下重量 百分比的原料組成： 聚丙烯 60~90%， 無機(jī)填料 0-20%, 增韌劑POE 3-10% 效果顏料 0,2~2%， 抗靜電劑 0.5%-2% 光穩(wěn)定劑 0.1~1%, 抗氧劑 〇J~l%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種抗靜電免噴涂聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于:所述聚 丙烯為熔體流動速率在12~60g/10min之間的均聚聚丙烯或嵌段共聚丙烯，測試條件為230 °C X 2.16kg;其中嵌段共聚丙烯的共聚單體為乙烯，其含量在5~15mol %的范圍內(nèi)，均聚聚 丙烯的結(jié)晶度在70%以上，等規(guī)度大于99%。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種抗靜電免噴涂聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于: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1~15μπι。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種抗靜電免噴涂聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于:所述的 增韌劑ΡΟΕ為線形乙烯-辛烯共聚物，密度為0.88~0.90g/cm 3，熔融指數(shù)為0.5~15g/ lOmin，測試條件：190°C X2.16kg。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種抗靜電免噴涂聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于:所述的 效果顏料為表面無包覆層或有包覆層的金屬顏料，其中金屬顏料為鋁粉、不銹鋼粉、銅粉、 金粉、銀粉、錫粉和鐵粉中的一種或幾種;所述金屬顏料的形態(tài)為球狀，玉米片狀或者為銀 元狀;所述的表面包覆層選自聚乙烯蠟、丙烯酸酯、己二酸二辛酯和礦物油中的一種或幾種 的組合。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種抗靜電免噴涂聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于:所述的金屬 顏料粒徑為1~300μπι。8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種抗靜電免噴涂聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于:所述的 抗靜電劑為乙氧基胺、離子液體、脂肪酸鹽、硬脂酸單雙甘油酯和硬脂酸二乙醇酰胺中的一 種或者兩種。9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種抗靜電免噴涂聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于:所述的 抗氧劑包括主抗氧劑和輔抗氧劑，主抗氧劑選用受阻酚和硫酯類抗氧劑中的一種或幾種； 輔抗氧劑選用亞磷酸鹽和酯類抗氧劑中的一種或兩種。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種抗靜電免噴涂聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于：主抗氧劑 為3114、1010和DSTP中的一種或者幾種;輔抗氧劑為618和168中的一種或兩種。11. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種抗靜電免噴涂聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于:所述的 光穩(wěn)定劑選用受阻胺類光穩(wěn)定劑。12. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種抗靜電免噴涂聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征 在于:其步驟為： (1) 按重量配比稱取原料； (2) 將原料置于高速混合器中混合3~5min，轉(zhuǎn)速為500~1800rpm; (3) 將混合均勻的原料置于雙螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)熔融擠出，造粒，其工藝為:雙螺桿擠出 機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為100~400rpm，一區(qū)190~200°C，二區(qū)200~210°C，三區(qū)210~230°C，四區(qū) 205~230°C;整個擠出過程的停留時間為1~2min，壓力為12~18MPa。
【文檔編號】C08L53/00GK105820494SQ201610268533
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】吳俊 , 張祥福, 周文
【申請人】上海普利特復(fù)合材料股份有限公司, 浙江普利特新材料有限公司, 重慶普利特新材料有限公司