本发明涉及工程塑料领域，更具体地，本发明涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术：
聚丙烯是一种来源广、价格低廉的通用性塑料，广泛应用于日常生活、工业生产及应用中。在现代工业制造过程中，通用塑料工程化得到了市场的认可，通用塑料经过特殊的改性，可赋予其他功能。在电子电气领域，通常要求材料阻燃、耐磨且抗静电性好，然而在聚丙烯材料中，大多数阻燃剂与抗静电剂之间存在“相克”的问题，阻燃剂和高分子型抗静电剂同时加入时，高分子型抗静电剂会使阻燃性失效。为克服此问题，人们大多选择碳纤维作为抗静电剂，但碳纤维价格较贵，且碳纤维影响聚丙烯材料的颜色，使材料颜色较深，无法制备白色或浅色制品，限制了聚丙烯材料的应用领域。
技术实现要素：
基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供一种聚丙烯复合材料，所述聚丙烯复合材料同时具有优异的阻燃性、耐磨性和抗静电性，且价格低廉，并可用于制备浅色制品。
其技术方案如下：
一种聚丙烯复合材料，包括如下按重量百分比计算的组分：
所述抗静电剂为聚醚受阻胺嵌段共聚物，所述复配无卤阻燃剂包括如下质量份的原料制备而成：
发明人通过实验发现，当以聚醚受阻胺嵌段共聚物为抗静电剂，以三聚氰胺包覆聚磷酸铵、三嗪、三(2-羟乙基)异氰尿酸酯、环氧树脂等反应，再与稀土成核剂复配得到的复合物作为阻燃剂时，抗静电剂和阻燃剂不会相克，均可起到其各自的作用，使聚丙烯兼具阻燃和抗静电的功效。
在其中一个实施例中，所述复配无卤阻燃剂按如下方法制备：1)将聚氰胺包覆磷酸铵、三嗪、三(2-羟乙基)异氰尿酸酯按比例混合均匀，加入环氧树脂中，再加固化剂固化0.5～1h，用乙醇洗涤除去未反应的环氧树脂及固化剂；2)加入稀土成核剂混合均匀即得。
在其中一个实施例中，所述三聚氰胺包覆磷酸铵通过如下方法制备：将聚磷酸铵溶解于装有乙醇的四口烧瓶中，加入适量三聚氰胺和甲醛，加热，搅拌，回流，体系反应4h，冷却，抽滤，用乙醇洗涤3次除去未反应的环氧树脂及固化剂，得三聚氰胺包覆聚磷酸铵。
在其中一个实施例中，所述稀土成核剂为WBG-II。
在其中一个实施例中，所述增韧剂为EVA树脂。发明人意外发现，使用EVA树脂作为增韧剂，还可进一步增加聚丙烯复合材料的抗静电性能。
在其中一个实施例中，所述共聚PP的熔融指数为5-10g/10min。
在其中一个实施例中，所述均聚PP的熔融指数为15-40g/10min。
在其中一个实施例中，所述PE为LDPE。LDPE对体系具有增韧和分散的作用。
在其中一个实施例中，所述阻燃协效剂为滑石粉。
在其中一个实施例中，所述其他助剂为耐磨助剂，耐候耐老化助剂、润滑剂、偶联剂中的一种或多种。
在其中一个实施例中，所述聚丙烯复合材料还含有1-5％的耐磨助剂，0.5-1％的耐候耐老化助剂、0.1-0.5％的润滑剂、0.2-0.5％的偶联剂。
在其中一个实施例中，所述耐磨助剂为改性聚四氟乙烯或纳米级白炭黑。
所述聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、按比例将共聚PP、均聚PP、增韧剂加入混料机中均和均匀；
S2、加入制备的复合阻燃剂、抗静电剂、其他助剂混和均匀；
S3、将混合好的原料在长径比为40～65：1的双缧杆挤出机挤出即得，其中，挤出机加工温度设定为十个温区，每个温区的温度依次为170℃～190℃、175℃～195℃、180℃～200℃、185～210℃、190℃～210℃、190℃～210℃、190℃～210℃、190℃～210℃、195℃～205℃、190～200℃，温区内的真空度控制在-0.04MPa～-0.08MPA。
在其中一个实施例中，所述步骤S3为将混合好的原料在长径比为40：1的双缧杆挤出机挤出即得，其中，挤出机加工温度设定为十个温区，每个温区的温度依次为180℃、190℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、210℃、205℃、200℃，温区内的真空度控制在-0.08MPA。
本发明还公开了所述复合材料在制备电气开关保护槽中的应用。
本发明的有益效果在于：本发明采用特定的抗静电剂聚醚受阻胺嵌段共聚物作为高分子型抗静电剂，与三聚氰胺包覆聚磷酸铵、三嗪、三(2-羟乙基)异氰尿酸酯、稀土成核剂复合得到的复配无卤阻燃剂同时添加到聚丙烯材料中，克服了现有的高分子型抗静电剂与阻燃剂在聚丙烯材料中同时使用会失效的问题；调节无卤阻燃剂、抗静电剂的含量，采用双螺杆挤出机，通过熔融共混的方式调节复合材料的阻燃性能和抗静电性能；通过调节共聚PP和均聚PP的含量，调节基材的连续相和分散相，进而调节材料的力学性能，再通过加入耐磨助剂、润滑剂、偶联剂、增韧剂等助剂改善复合材料的耐磨性、降低相态之间表面张力，提高界面的粘结力，提升复合材料中各组分的分散性，进一步提高聚丙烯复合材料的阻燃性、抗静电性、耐磨性和综合力学性能；所述复合材料价格低廉、制备工艺简便，适用于制备电气开关保护槽，也适用于制备浅色制品。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
以下实施例所用原料来源及型号如下：
共聚PP：茂名石化EPC30R，熔融指数MI 10g/10min；
均聚PP：华锦化工Z30S，熔融指数MI 25g/10min；
LDPE：茂名石化LDPE7144；
抗静电剂：BASF的P-22；
耐候耐老化助剂：巴斯夫1010、巴斯夫168；
季戊四醇硬脂酸钙：科莱恩的WE60；其他未特别注明的原料均为普通市售产品。
以下实施例所述的复合阻燃剂，按如下方法制备：
制备三聚氰胺包覆磷酸铵：将12kg聚磷酸铵溶解于装有乙醇的四口烧瓶中，加入3kg三聚氰胺和3kg甲醛，加热，搅拌，回流体系反应4h，冷却，抽滤，用乙醇洗涤3次除去甲醛，得三聚氰胺包覆聚磷酸铵。
制备复配无卤阻燃剂：1)将13kg包覆型磷酸铵、1kg三嗪、3kg三(2-羟乙基)异氰尿酸酯混合均匀，加入3kg环氧树脂中，再加0.05kg固化剂固化1h，用乙醇洗涤除去环氧树脂及固化剂；2)加入0.1kg稀土成核剂混合均匀即得。
实施例1
一种聚丙烯复合材料，制备方法包括如下步骤：
S1、将35kg共聚PP、20kg均聚PP、5kgLDPE、0.5kg偶联剂KH550、3kg增韧剂EVA树脂加入高速混料机中高速混合3-5分钟；
S2、加入21kg复合阻燃剂、1.5kg耐磨助剂、0.25kg耐候耐老化助剂1010、0.25kg耐候耐老化助剂168、10kg抗静电剂、0.5kg润滑剂、3kg滑石粉混和均匀；
S3、将混合好的原料在长径比为40：1的双缧杆挤出机挤出即得，其中，挤出机加工温度设定为十个温区，每个温区的温度依次为180℃、190℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、210℃、205℃、200℃，温区内的真空度控制在-0.08MPA。
实施例2
一种聚丙烯复合材料，制备方法包括如下步骤：
S1、将35kg共聚PP、20kg均聚PP、7kgLDPE、0.5kg偶联剂KH550、5kg增韧剂EVA树脂加入高速混料机中高速混合3-5分钟；
S2、加入15kg复合阻燃剂、3kg耐磨助剂、0.25kg耐候耐老化助剂1010、0.25kg耐候耐老化助剂168、8kg抗静电剂、0.5kg润滑剂、5.5kg滑石粉混和均匀；
S3、将混合好的原料在长径比为40：1的双缧杆挤出机挤出即得，其中，挤出机加工温度设定为十个温区，每个温区的温度依次为180℃、190℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、210℃、205℃、200℃，温区内的真空度控制在-0.08MPA。
实施例3
一种聚丙烯复合材料，制备方法包括如下步骤：
S1、将20kg共聚PP、35kg均聚PP、3kgLDPE、0.5kg偶联剂KH550、6kg增韧剂EVA树脂加入高速混料机中高速混合3-5分钟；
S2、加入18kg复合阻燃剂、4.5kg耐磨助剂、0.2kg耐候耐老化助剂1010、0.3kg耐候耐老化助剂168、9kg抗静电剂、0.5kg润滑剂、3kg滑石粉混和均匀；
S3、将混合好的原料在长径比为40：1的双缧杆挤出机挤出即得，其中，挤出机加工温度设定为十个温区，每个温区的温度依次为180℃、190℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、210℃、205℃、200℃，温区内的真空度控制在-0.08MPA。
实施例4
一种聚丙烯复合材料，制备方法包括如下步骤：
S1、将27kg共聚PP、28kg均聚PP、3kgLDPE、0.5kg偶联剂KH550、3kg增韧剂EVA树脂加入高速混料机中高速混合3-5分钟；
S2、加入21kg复合阻燃剂、3.5kg耐磨助剂、0.3kg耐候耐老化助剂1010、0.2kg耐候耐老化助剂168、10kg抗静电剂、0.5kg润滑剂、3kg滑石粉混和均匀；
S3、将混合好的原料在长径比为40：1的双缧杆挤出机挤出即得，其中，挤出机加工温度设定为十个温区，每个温区的温度依次为180℃、190℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、210℃、205℃、200℃，温区内的真空度控制在-0.08MPA。
实施例5
一种聚丙烯复合材料，制备方法包括如下步骤：
S1、将27kg共聚PP、23kg均聚PP、3.5kgLDPE、0.5kg偶联剂KH550、8kg增韧剂EVA树脂加入高速混料机中高速混合3-5分钟；
S2、加入20kg复合阻燃剂、5kg耐磨助剂、0.3kg耐候耐老化助剂1010、0.2kg耐候耐老化助剂168、5kg抗静电剂、0.5kg润滑剂、7kg滑石粉混和均匀；
S3、将混合好的原料在长径比为40：1的双缧杆挤出机挤出即得，其中，挤出机加工温度设定为十个温区，每个温区的温度依次为180℃、190℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、210℃、205℃、200℃，温区内的真空度控制在-0.08MPA。
实施例6
与实施例1类似，区别在于，将所述增韧剂替换成POE树脂。
实施例7
与实施例1类似，区别在于，将所述共聚PP替换成熔融指数为15共聚PP(上海石化的共聚PP M1600E)
实施例8
与实施例1类似，区别在于，将所述均聚PP替换成熔融指数为45的均聚PP(辽宁华锦的均聚PP EPH71HA)
对比例1
与实施例1类似，区别在于，将所述抗静电剂替换成阿克玛MH2030。
对比例2
与实施例1类似，区别在于，将制备所述复合阻燃剂所用的成核剂替换成芳基磷酸酯盐类成核剂(日本NA-11)。
对比例3
与实施例1类似，区别在于，所述共聚PP的用量替换成40kg，所述均聚PP的用量替换15kg。
对比例4
与实施例1类似，区别在于，未使用环氧树脂和固化剂。
对实施例和对比例制备的聚丙烯复合材料进行性能测试，测试结果见表1、表2。
表1实施例聚丙烯复合材料性能测试结果
表2对比例聚丙烯复合材料性能测试结果
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。