本发明涉及高分子改性领域，特别涉及一种长久抗静电聚丙烯组合物材料及其制备方法。
背景技术：
矿井专用设备多用于地下采矿作业或矿产输送，在整个过程中经常粉尘飞扬，极易产生爆炸、火灾等隐患，因此对于矿井专用设备使用的塑胶材料需具有抗静电要求。但目前的抗静电塑胶材料多采用表面活性剂型抗静电剂，其为非长久性抗静电，一般需要在高湿度的环境下才能获得更好的抗静电效果，并且在1-2年之后抗静电效果就会消失，在抗静电效果消失后其表面极易吸附粉尘，大大增加了粉尘爆炸的风险。目前常用的长久型抗静电剂为聚醚型抗静电剂、导电炭黑或导电碳纳米管，它们虽然可以达到长久抗静电要求，但严重影响了材料的性能，大大增加了设备损坏的风险。如何解决材料的物理性能与长久抗静电性能的矛盾，是目前矿井设备材料选择上急需解决的难题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种长久抗静电聚丙烯组合物材料及其制备方法，用于矿井专用设备，特别适合于井下设备外壳、内部制件、传送带及其附件等制件，在不影响原材料本身的机械、热学性能的同时，兼具优异的长久抗静电性能。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种长久抗静电聚丙烯组合物材料，其由以下组分按其重量份数组成：
聚丙烯：1000份，
十八烷基二甲基羟乙基铵硝酸盐：1-5份，
聚苯乙烯磺酸钠：1-5份，
抗氧剂：2-5份，
热稳定剂：其与聚丙烯的重量份数比为2-3:100，
润滑剂：其与聚丙烯的重量份数比为1-2:100。
进一步方案，所述聚丙烯的在230℃/2.16kg条件下熔融指数为80-90g/10min。
进一步方案，所述热稳定剂是由有机锡稳定剂、硬脂酸锌和硬脂酸钙按质量比为60：25：15组成的混合物。
进一步方案，所述润滑剂为聚丙烯蜡或氧化聚丙烯蜡。
进一步方案，所述抗氧剂选自抗氧剂1076(β-(3,5-二叔丁基羟基苯基)丙烯酸十八碳酸酯)、抗氧剂168(三-(2,4-叔丁基苯基)亚磷酸酯)、抗氧剂1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)和抗氧剂dltdp(硫代二丙酸双十二醇酯)中的一种或两种以上的混合物。
本发明的第二个发明目的是提供上述一种长久抗静电聚丙烯组合物材料的制备方法，包括以下步骤：将聚丙烯、热稳定剂、抗氧剂和润滑剂加入高混机中进行混合，然后往高混机内加入十八烷基二甲基羟乙基铵硝酸盐和聚苯乙烯磺酸钠继续混合；最后将混合均匀的物料通过送料装置送入双螺杆挤出机中挤出造粒，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分的熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制得聚丙烯组合物材料成品。
进一步方案，所述高混机的温度为70-90℃，双螺杆挤出机的各区段温度设定为一区160-170℃，二区180-190℃，三区190-220℃，四区220-270℃。
本发明的第三个发明目的是提供上述一种长久抗静电聚丙烯组合物材料的用途，所述聚丙烯组合物材料用作矿井专用设备材料。
本发明具备以下有益效果：
1、本发明制备的聚丙烯组合物材料，具有优异的力学性能，且加工性能优异。
2、由于目前常用的表面活性剂型抗静电剂，其抗静电原理是析出表面后吸附空气中的水汽，靠表面的水层带走电荷，当基体内的表面活性剂全部迁移至表面后将不再有抗静电效果，因此属于非长久型抗静电。本发明采用的聚苯乙烯磺酸钠与十八烷基二甲基羟乙基铵硝酸盐作为复配抗静电剂加入树脂基体内，其中十八烷基二甲基羟乙基铵硝酸盐为主抗静电剂，聚苯乙烯磺酸钠作为辅助抗静电剂。此复配抗静电剂在树脂基体内分散性好，其添加量少，不影响原有材料的机械、热学性能。使组合物材料具有长久抗静电的特性，且不随使用时间的增加而衰减，也不存在析出等问题。
3、本发明中热稳定剂是由有机锡稳定剂、硬脂酸锌和硬脂酸钙按质量比为60：25：15组成的混合物，这特种的热稳定剂解决了在加工过程中原料会发生部分降解的问题。
4、本发明采用的聚丙烯材料非常适合用于采矿设备、井下设备等对抗静电等级要求高的产品，也适合于其他需要长久抗静电的产品。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，其目的仅在于更好理解本发明目的，而非限制本发明的保护范围。
本发明实施例中所有物质均是已知的市售产品，其单位为重量份，其中所用原材料：聚丙烯的熔融指数为80-90g/10min，热稳定剂中是由有机锡稳定剂60wt％、硬脂酸锌25wt％和硬脂酸钙15wt％组成。
实施例1
将称量好的聚丙烯、热稳定剂、聚丙烯蜡与抗氧剂1076、抗氧剂168一起加入高混机中在80℃下混合7min，然后继续加入十八烷基二甲基羟乙基铵硝酸盐、聚苯乙烯磺酸钠再混合5min，最后将混合均匀的物料通过精密计量的送料装置送入双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机各区段温度设定为一区160℃，二区180℃，三区190℃，四区260℃。物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分的熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成产品。
实施例2
将称量好的聚丙烯、热稳定剂、聚丙烯蜡与抗氧剂dltdp、抗氧剂168一起加入高混机中在70℃下混合5min，然后继续加入十八烷基二甲基羟乙基铵硝酸盐、聚苯乙烯磺酸钠再混合10min，最后将混合均匀的物料通过精密计量的送料装置送入双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机各区段温度设定为一区170℃，二区190℃，三区220℃，四区270℃。物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分的熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成产品。
实施例3
将称量好的聚丙烯、热稳定剂、氧化聚丙烯蜡与抗氧剂1010、抗氧剂168一起加入高混机中在90℃下混合10min，然后继续加入十八烷基二甲基羟乙基铵硝酸盐、聚苯乙烯磺酸钠再混合5min，最后将混合均匀的物料通过精密计量的送料装置送入双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机各区段温度设定为一区170℃，二区190℃，三区220℃，四区220℃。物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分的熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成产品。
实施例4
将称量好的聚丙烯、热稳定剂、聚丙烯蜡与抗氧剂1076、抗氧剂168一起加入高混机中在80℃下混合7min，然后继续加入十八烷基二甲基羟乙基铵硝酸盐、聚苯乙烯磺酸钠再混合5min，最后将混合均匀的物料通过精密计量的送料装置送入双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机各区段温度设定为一区160℃，二区190℃，三区220℃，四区250℃。物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分的熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成产品。
实施例5
将称量好的聚丙烯、热稳定剂、氧化聚丙烯蜡与抗氧剂1076、抗氧剂168一起加入高混机中在80℃下混合7min，然后继续加入十八烷基二甲基羟乙基铵硝酸盐、聚苯乙烯磺酸钠再混合7min，最后将混合均匀的物料通过精密计量的送料装置送入双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机各区段温度设定为一区160℃，二区180℃，三区190℃，四区270℃。物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分的熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成产品。
对比例
将称量好的聚丙烯、热稳定剂、聚丙烯蜡与抗氧剂1076、抗氧剂168一起加入高混机中在80℃下混合7min，然后继续加入十八烷基二甲基羟乙基铵硝酸盐再混合5min，最后将混合均匀的物料通过精密计量的送料装置送入双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机各区段温度设定为160℃，二区180℃，三区190℃，四区260℃。物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分的熔合，最后经过挤出、拉条、冷却后制成产品。
各实施例和对比例的成品测试性能参见下表：
上表中采用标准为astm标准，普通聚丙烯的体积电阻率为1015ω，当体积电阻率低于1012ω，可以认为是抗静电级。
从实施例1-5检测结果可以看到，在加入复配抗静电剂后材料体积电阻率达到(1.1-1.8)x109ω，同时对材料的弯曲和冲击性能没有明显的影响；1年后材料仍具有(3.4-4.2)x109ω，2年后材料具有(7.1-7.2)x109ω，即材料在2年后的体积电阻率没有明显升高；所以本发明制备的组合物具备优异的长久抗静电性与机械性能。
而对比例仅加入了十八烷基二甲基羟乙基铵硝酸盐，其制备的材料是非长久抗静电聚丙烯材料，随着时间增长，其抗静电降低。在2年后材料的体积电阻率已经升高至1015等级，和普通不改性的聚丙烯材料的体积电阻率没有区别了，即对比例达不到长久抗静电的效果。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。