本发明涉及到高聚物改性以及制备方法，尤其涉及一种转换器用聚丙烯组合物及其制备方法。
背景技术：
聚丙烯是一种最常见应用最广泛的热塑性塑料，具有质轻、可加工性强、综合性能好等优点，被广泛应用于汽车、家用电器、交通运输、工业包装、3c等领域。聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，密度小，是目前所有塑料中最轻的品种之一。聚丙烯对水特别稳定，吸水率仅为0.01％，聚丙烯的分子量可高达十几万。熔体流动速率为1-100g/10min，加工成型性好。较高的结晶度，较规整的排列结构，赋予聚丙烯优良的力学性能，聚丙烯具有突出的抗弯曲疲劳性。聚丙烯具有良好的耐热性，制品能在100℃以上温度进行消毒灭菌，在不受外力的条件下，150℃也不变形。聚丙烯的化学稳定性很好，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对大多数化学试剂都比较稳定，同时聚丙烯的化学稳定性随结晶度的增加还有所提高，所以聚丙烯适合制作各种化工管道和配件，防腐蚀效果良好。聚丙烯还具有良好的电绝缘性，良好的透明性。
由于聚丙烯具有诸多优点，所以越来越广泛应用于各个行业，特别是注塑产品。洗衣机电视机等家用电器、汽车内饰件、儿童玩具、办公用品、手机通讯上。近年来国家提倡“以塑代钢”的发展要求后，聚丙烯材料应用更加广泛，特别是在小家电领域。
随着高分子合成以及加工技术的不断进步，工程塑料已经渗透到人们生产生活的各个领域。家用电器对阻燃的标准和需求日益提高的前提下，塑料的阻燃性对材料的应用来说是一个重要的性能指标。聚丙烯自身的氧指数仅仅为18％，是易燃材料，在氧含量较低的环境中即可燃烧，火灾危险性较高。因此，应用于家用电器方面的聚丙烯必须具有较好的阻燃性，降低安全隐患，特别是应用于转换器。
聚丙烯为高绝缘材料，体积电阻率通常是1016～1018ω·m，表面电阻率1016～1017ω·m，摩擦、剥离或感应过程下表面会产生静电荷。由于表面电阻率和体积电阻率较高，但是产生静电荷无法转移，表面静电电荷积累到一定程度时，会导致严重的危险，如吸尘、放电、电击穿，甚至燃烧或爆炸，聚丙烯的这些缺陷极大的限制其使用范围，并存在一定的危险性。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种具有优异的阻燃性、持久的抗静电性、良好的力学性能且环保的转换器用环保阻燃抗静电聚丙烯组合物。
本发明所要解决的另一个技术问题是针对现有技术的现状提供一种具有优异的阻燃性、持久的抗静电性、良好的力学性能且环保的转换器用环保阻燃抗静电聚丙烯组合物的制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该转换器用环保阻燃抗静电聚丙烯组合物，其特征在于包括下述重量组成：
所述无卤阻燃剂选自三聚氰胺、三聚氰胺磷酸酯、三聚氰胺氰尿酸盐、多聚磷酸铵、二烷基次磷酸铝、氢氧化铝和氢氧化镁中的至少一种；
所述复合助剂包括分散剂和抗氧剂；其中所述分散剂选自石蜡、季戊四醇硬脂酸酯和乙撑双硬脂酰胺中的至少一种；
所述抗氧剂选自[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、硫代二丙酸双月桂酯(dltdp)、n,n'-二(β-萘基)对苯二胺和三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的至少一种；
所述抗静电剂选自乙氧基月桂酷胺、双(β-羟乙基)椰油胺、双(β-羟乙基)硬脂胺和环氧乙烷胺中的至少一种；
所述填料选自纳米级的碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、云母、高岭土和硅灰石中的至少一种。
较好的，所述纳米石墨烯为膨胀型石墨烯。
较好的，所述复合助剂为乙撑双硬脂酰胺(ebs)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯的混合物，三者质量配比为1:1:1。
较好的，所述聚丙烯为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的混合物。
更好地，所述均聚聚丙烯熔融指数为2～40g/10min；所述共聚聚丙烯熔融指数为2～40g/10min。
进一步地，所述均聚聚丙烯熔融指数为10～25g/10min；所述共聚聚丙烯熔融指数为10～25g/10min。
优选所述均聚聚丙烯所占比例为15～25wt％，所述共聚聚丙烯所占比例为35～64wt％。
上述各方案所述的转换器用环保阻燃抗静电聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
将配比称取各组分；
将所述聚丙烯、所述纳米石墨、所述无卤阻燃剂和所述填料先加入混合机以1400～1600rpm搅拌4～6min，然后将所述复合助剂和所述抗静电剂加入到混合机中，在500～1000rpm下搅拌1～5min，得到均匀的混合物；
将混合均匀的混合物加入双螺杆挤出机中，控制挤出机熔融温度为170～220℃，经熔融挤出、造粒、冷却，即得到具有阻燃性能好且长效抗静电的环保转换器用聚丙烯组合物。
与现有技术相比，本发明所提供的转换器用聚丙烯组合物，通过各组分之间的协同作用，尤其是纳米膨胀石墨和无卤阻燃剂的添加，在聚合物燃烧过程中纳米膨胀石墨能够在聚合物表面形成坚韧的碳层，在聚合物和热源之间起到隔绝的作用；同时在膨胀的过程中大量吸热，起到降低体系温度的作用；再者在燃烧膨胀的过程中释放碳夹层中的酸根离子以及无卤含磷阻燃剂在燃烧过程中形成的酸根离子，促进聚合物进一步脱水碳化，消耗燃烧过程中产生的自由基从而减缓或者中断链反应，达到阻燃的效果；阻燃效果得到显著提升，灼热丝和针焰测试通过；本发明所添加的抗静电剂，在降低材料的电阻率、达到抗静电的目的的基础上，随着时间的推移和材料使用次数的增加，材料内部的抗静电剂分子又会不断向表面迁移，使缺损部位得以恢复，重新显示出抗静电效果；不同于外涂敷型抗静电剂，并且纳米石墨烯与抗静电剂协同作用，能进一步显著提高材料的导电性，降低材料电阻从而提高抗静电效果；并且本发明各组分之间的相容性好，同时还具有良好的分散性、防止了填料粒子之间相互团聚；组合物的流动性提高，更易于成型加工，且环保。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
对比例
按下述配比称取各组分：
按上述质量比将称取好的聚丙烯、纳米填料先加入混合机以1500rpm的速度搅拌5min，然后将复合助剂加入后以500rpm搅拌2min，得到均匀的混合物；再将均匀的混合物加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒、冷却，最终得到环保阻燃抗静电聚丙烯组合物。挤出造粒加工工艺为：一区温度为170℃、二区温度为180℃、三区温度为190℃、四区温度为190℃、五区温度为200℃、六区温度为210℃、摸头温度为220℃。
阻燃性能测试时，火焰较大，燃烧时间较长，同时散发出大量黑烟，并释放大量的刺激性气体，燃烧后的碳层结构密实。
实施例1
将聚丙烯、纳米石墨烯、无卤阻燃剂和纳米填料先加入混合机以1500rpm的速度搅拌5min，然后将复合助剂、抗静电剂加入后以800rpm的速度搅拌2min，得到均匀的混合物；再将均匀的混合物加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒、冷却，最终得到环保阻燃抗静电聚丙烯组合物。挤出造粒加工工艺为：一区温度为170℃、二区温度为180℃、三区温度为190℃、四区温度为190℃、五区温度为200℃、六区温度为210℃、模头温度为220℃。
该实例阻燃性能较对比例有较大提升，测试过程中微小的燃烧的火焰，阻燃满足要求，极少量的烟散发，无刺激性气体释放，残留碳层呈现较大的膨胀，疏松多空，呈蜂窝状结构。
实施例2
加工挤出工艺同实施例1。
实施例3
加工挤出工艺同实施例1。
实施例4
加工挤出工艺同实施例1。
实施例5
加工挤出工艺同实施例1。
实施例6
加工挤出工艺同实施例1。
实施例7
加工挤出工艺同实施例1。
对上述各实施例及对比例的性能进行测试，制备标准的测试样条，采用灼热丝燃烧测试方法(850℃)；针焰测试方法对材料阻燃性能进行测试、采用非正常热球压测试方法对材料硬度进行测试；采用固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法测试材料抗静电效果。
各实施例和对比例的配方以及性能测试对比如表1所示。
表1
对表1中环保阻燃抗静电聚丙烯组合物的对比例和实施例中的数据及材料性能分析，有所发现：
(1)由对比例和实施例1可知，随着纳米石墨烯、阻燃剂的加入，组合物阻燃性能得到显著提高、实施例1组合物灼热丝、针焰测试全部通过。膨胀型石墨的加入能够提高材料燃烧时膨胀度，利于材料阻燃。
(2)由对比例和实施例2可知，不添加抗静电剂、纳米石墨的对比例组合物表面电阻高达5.8×1016ω·m，不具有抗静电效果，实施例2中的组合物表面电阻率为6.3×105ω·m抗静电效果显著提高，达到本发明的目的。
(3)由实施例4、5、6和7对比可知，抗静电剂的含量的增加，可以适当的增加环保阻燃抗静电聚丙烯组合物的导电性，使表面积累的电荷得到释放，降低其表面电阻率，防止频繁接触、静电积累带来的危险。
(4)由实施例2、3、4和5对比可知，纳米填料的加入使材料硬度增加，压痕直径变小，材料在受外力作用下，抗压增强。