一種埃洛石納米管增強的導(dǎo)電聚丙烯材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種埃洛石納米管增強的導(dǎo)電聚丙烯 材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚丙烯（PP)是一種非極性高分子材料，具有很高的絕緣性，體積電阻率能夠達到 10 16-102°Ω · cm，但往往也容易產(chǎn)生靜電，吸附灰塵，影響了 PP在一些領(lǐng)域的應(yīng)用。低電阻 的PP不僅具有優(yōu)秀的抗靜電能力，而且能夠用于電磁屏蔽、半導(dǎo)體等領(lǐng)域。
[0003] 降低PP電阻率常用的方法是添加抗靜電劑，通過抗靜電劑析出到表面達到抗靜 電效果，但電阻降低程度小，并且易損耗、時效短。通過在樹脂中填充高效導(dǎo)電粒子或?qū)щ?纖維能夠很大程度地降低材料電阻率，現(xiàn)有技術(shù)中更多的是填充導(dǎo)電炭黑。中國專利CN 1312321A將PP、EVA和導(dǎo)電炭黑進行組合，達到了良好的導(dǎo)電效果。中國專利CN 1583867A 在PP、環(huán)氧樹脂和導(dǎo)電炭黑基礎(chǔ)上使用了玻纖材料，通過形成纖維間搭接的導(dǎo)電通路，得到 了更好的導(dǎo)電性能聚丙烯材料。但是，想要產(chǎn)品具備良好的導(dǎo)電性能和抗靜電效果，必須添 加較大量的導(dǎo)電炭黑，達到了滲閾值，使得材料的生產(chǎn)成本增加。而且大量的導(dǎo)電炭黑和玻 纖的添加會導(dǎo)致材料的強度和韌性都大幅度降低，使材料的使用性能下降，降低材料使用 壽命。所以市場急需一種具有良好的導(dǎo)電性能和抗靜電效果同時具備良好的強度和韌性的 長使用壽命的聚丙烯材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點和不足，提供一種埃洛石納米管增強的導(dǎo)電聚丙 烯材料及其制備方法，其加入導(dǎo)電炭黑的量少，具有很好的導(dǎo)電性能和抗靜電效果，同時具 備較好的強度和韌性，使用壽命長，生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本低。
[0005] 本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)。
[0006] -種埃洛石納米管增強的導(dǎo)電聚丙烯材料，包括如下重量份數(shù)的原料： PP樹脂 30-80份 極性彈性體 5-15份 增韌劑 5-15份 埃洛石納米管 1-40份 導(dǎo)電炭黑 4-15份 成核劑 〇_1份 其它助劑 0-2份。
[0007] 優(yōu)選的，所述的一種埃洛石納米管增強的導(dǎo)電聚丙烯材料，包括如下重量份數(shù)的 原料： PP樹脂 30-80份 極性彈性體 5-15份 增韌劑 5-15份 埃洛石納米管 1-40份 導(dǎo)電炭黑 4-15份 成核劑 0. 1-1份 其它助劑 0. 1-2份。
[0008] 所述PP樹脂為聚丙烯和共聚丙烯中的一種，優(yōu)選地所述PP樹脂的熔值為I-IOg/ min〇
[0009] 所述極性彈性體為 POE-g-MAH、PE-g-MAH、EPDM-g-MAH、SEBS-g-MAH、EMA、EVA、EAA 中的一種，優(yōu)選地所述極性彈性體的邵氏A硬度為30-90。更為優(yōu)選地所述極性彈性體為 POE-g-MAH，其接枝率大于1%，在熔融共混中能夠和導(dǎo)電炭黑產(chǎn)生更好的作用效果。
[0010] 所述增韌劑為POE、PE、SEBS、EPDM、EPR、EMA、EVA、EAA的一種或一種以上的混合 物。優(yōu)選地所述增韌劑為低粘度的Ρ0Ε，其能夠在聚丙烯基體中形成尺寸較小的分散相，提 高材料韌性，同時其對導(dǎo)電炭黑具有更好的包覆作用，幫助導(dǎo)電炭黑形成順暢的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)， 使材料導(dǎo)電性能良好，導(dǎo)電炭黑的用量降低，成本下降。
[0011] 所述導(dǎo)電炭黑的平均粒徑為10-40nm,比表面積為50-400m2/g,比電阻為 10-20 Ω · cm〇
[0012] 所述埃洛石納米管為經(jīng)有機處理的微管狀結(jié)構(gòu)埃洛石納米管；優(yōu)選地其平均長度 為1-40 μ m，平均直徑為10-50nm。埃洛石納米管上的羥基和極性彈性體在加工溫度下相互 作用，擴大導(dǎo)電炭黑的分布范圍，并且憑借其細(xì)微的尺寸和大的長徑比，與導(dǎo)電炭黑形成更 加密集的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，使材料的導(dǎo)電性能和抗靜電效果進一步增強。此外，密集的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可 以有效提商材料的強度和耐沖擊初性。
[0013] 所述成核劑為山梨醇類成核劑、有機磷酸鹽或超細(xì)滑石粉中的一種或一種以上的 混合物。
[0014] 所述其它助劑為抗氧劑、潤滑劑、光穩(wěn)定劑、分散劑中的一種或一種以上的混合 物。
[0015] 一種埃洛石納米管增強的導(dǎo)電聚丙烯材料及其制備方法，包括以下步驟： 步驟A、按重量份數(shù)比將極性彈性體、導(dǎo)電炭黑和增韌劑加入混合機中，攪拌混合 3-10min，原料充分混勻后，通過雙螺桿擠出機熔融共混并擠出造粒，得到顆粒狀混合物，備 用； 步驟B、按重量份數(shù)比將PP樹脂、埃洛石納米管、成核劑、其它助劑以及A中得到的顆粒 狀混合物加入混合機中，混合3-10min，充分混合均勻后，通過雙螺桿擠出機熔融共混并擠 出造粒； 其中步驟A和步驟B中雙螺桿擠出機擠出溫度為：一區(qū)溫度140-160°C、二區(qū)溫度 150-170 °C、三區(qū)溫度160-180°C、四區(qū)溫度170-190 °C、五區(qū)溫度180-200 °C、六區(qū)溫度 180-200°C、七區(qū)溫度 180-200°C、八區(qū)溫度 170-190°C ;螺桿轉(zhuǎn)速 300-500rpm。
[0016] 本發(fā)明的有益效果在于： 本發(fā)明使用低粘度的增韌劑，幫助導(dǎo)電炭黑形成順暢的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，使材料導(dǎo)電性能良 好，導(dǎo)電炭黑的用量降低。進一步地，憑借尺寸細(xì)微、大的長徑比的埃洛石納米管與導(dǎo)電炭 黑形成更加密集的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，使材料的導(dǎo)電性能和抗靜電效果進一步增強，再次有效提高 材料的強度和耐沖擊韌性。導(dǎo)電炭黑、極性彈性體、埃洛石、增韌劑間的協(xié)同作用，能夠顯著 提高PP的導(dǎo)電效率。本方法加入導(dǎo)電炭黑的量少，具有很好的導(dǎo)電性能和抗靜電效果，同 時具備較好的強度和韌性，使用壽命長。本發(fā)明通過兩步法制備了導(dǎo)電聚丙烯材料，生產(chǎn) 工藝簡單，生產(chǎn)成本低，值得推廣。本發(fā)明制備的埃洛石納米管增強的導(dǎo)電聚丙烯能夠在導(dǎo) 電、電磁屏蔽、抗靜電等領(lǐng)域得到應(yīng)用，應(yīng)用范圍廣。
【具體實施方式】
[0017] 為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合實施例和對比例對本發(fā)明作進一步的 說明，實施方式提及的內(nèi)容并非對本發(fā)明的限定。
[0018] 實施例1 一種埃洛石納米管增強的導(dǎo)電聚丙烯材料，包括如下重量份數(shù)的原料： PP樹脂： 78份 極性彈性體 5份 增韌劑 4份 埃洛石納米管 8份 導(dǎo)電炭黑 4份 成核劑 〇. 2份 其它助劑 〇. 8份 其中，所述PP樹脂為均聚PP，其熔值為8g/min ;所述極性彈性體為POE-g-MAH，其邵氏 A硬度為30 ;所述增韌劑為購自美國陶氏的POE 8130 ;所述埃洛石納米管產(chǎn)地為湖北宜昌， 其平均長度為30 μ m，平均直徑為35nm ;所述導(dǎo)電炭黑為瑞典SPC產(chǎn)的Corpren CB 3100， 平均粒徑為30nm，比表面積為150m2/g，比電阻為17Ω ·_;所述成核劑為有機磷酸鹽類成 核劑；所述其它助劑為抗氧劑1010、抗氧劑168、硬脂酸鈣和光穩(wěn)定劑以比例1 :1 :1 :1組成 的混合物。
[0019] 一種埃洛石納米管增強的導(dǎo)電聚丙烯材料及其制備方法，包括以下步驟： A、 按重量份數(shù)比將極性彈性體、導(dǎo)電炭黑和增韌劑加入混合機中，攪拌混合5min，原料 充分混勻后，通過雙螺桿擠出機熔融共混并擠出造粒，備用； B、 按重量份數(shù)比將PP樹脂、埃洛石納米管、成核劑、其它助劑以及A中得到的顆粒狀混 合物加入混合機中，混合5min，充分混合均勻后，通過雙螺桿擠出機熔融共混并擠出造粒； 步驟A和步驟B中雙螺桿擠出機擠出溫度為：一區(qū)溫度150°C、二區(qū)溫度165°C、三區(qū) 溫度180°C、四區(qū)溫度190°C、五區(qū)溫度200°C、六區(qū)溫度200°C、七區(qū)溫度190°C、八區(qū)溫度 190°C。螺桿轉(zhuǎn)速為400rpm。
[0020] 實施例1所制備的材料采用ASTM標(biāo)準(zhǔn)進行了測試，具體的測試結(jié)果列于表1中。
[0021] 實施例2 一種埃洛石納米管增強的導(dǎo)電聚丙烯材料，包括如下重量份數(shù)的原料： PP樹脂： 68份 極性彈性體 5份 增韌劑 5份 埃洛石納米管 15份 導(dǎo)電炭黑 7份