一种耐磨抗静电玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及高分子复合材料，具体是一种耐磨抗静电玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、玻纤增强聚丙烯，因其综合强度、刚性好，性价比高，在园林工具类产品中，已逐渐替代尼龙加纤材料，广泛应用于割草机、链锯、工具箱等产品中。随着对环保要求的加强，并进一步开拓玻纤增强聚丙烯材料的应用市场，替代一些原本用聚甲醛生产的高刚高强件，提高材料耐磨性、抗静电性成了急需解决的问题。

2、常用的耐磨材料有聚四氟乙烯，俗称“塑料王”，是制作高性能要求制品的优选材料，它有突出的自润滑性能，可在较宽的温度范围内使用，使其在机械领域特别是摩擦学领域展现出良好的发展趋势，是国内外广泛使用的工程塑料。片层结构的磷片石墨，也是一种润滑性能极佳的固体润滑剂。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种耐磨抗静电玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法。

2、一种耐磨抗静电玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：其由以下组分按重量份制备而成：聚丙烯28～60份、玻璃纤维20～30份、耐磨材料10～20份、抗静电剂7～15份、相容剂2～6份、抗氧剂0.1～0.3份、润滑剂0.1～0.5份；所述耐磨材料是由聚四氟乙烯和磷片石墨混合后经偶联剂表面处理所得。

3、进一步方案，所述聚四氟乙烯和磷片石墨的质量比为1：2～1：4；所述偶联剂为偶联剂-ac-201，所述偶联剂的加入量为聚四氟乙烯和磷片石墨总质量的1～3倍；

4、所述聚丙烯在230℃、2.16kg测试条件下的熔融指数为2-150g/10min；所述聚丙烯的拉伸强度为18-38mpa。

5、所述玻璃纤维为直径2μm-5μm的短切玻璃纤维；

6、所述永久抗静电剂为含聚酰胺或聚酯酰胺链段的聚乙氧烯醚；

7、所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；

8、所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂；所述主抗氧剂包括抗氧剂1330、抗氧剂1010中的至少一种，所述辅抗氧剂包括抗氧剂168和抗氧剂dstdp中的至少一种；

9、所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硅酮类、硬脂酸锌、硬脂酸钙或季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。

10、本发明还公开了上述所述的耐磨抗静电玻纤增强聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

11、(1)制备耐磨材料：将聚四氟乙烯和磷片石墨按质量比为1：2～1：4放入高混机中，再加入聚四氟乙烯和磷片石墨总质量的1～3倍的偶联剂-ac-201，共混200-280s，得耐磨材料；

12、(2)制备耐磨抗静电玻纤增强聚丙烯复合材料：按重量份将步骤(1)制备的耐磨材料与聚丙烯、抗静电剂、相容剂、抗氧剂、润滑剂一起混合均匀得到混合物料，将混合物料从主喂料加入挤出机中；同时，将玻璃纤维从侧喂料口加入挤出机中；经挤出机熔融挤出后造粒，得耐磨抗静电玻纤增强聚丙烯复合材料。优选的，所述挤出机从下料口到模口的温度分别为170℃、190℃、200℃、210℃、215℃、210℃，挤出机的转速为200～400rpm、真空度为-0.08～-0.03mpa。

13、与现有技术相比，本发明有益效果如下：

14、本发明通过将聚四氟乙烯和磷片石墨按质量比1：2～1：4混合，磷片石墨在摩擦过程中会在滑动界面区域上逐渐堆积，起到优先承担载荷的作用，磷状石墨在摩擦过程中会发生片层的滑移与剥离，有助于转移膜的形成。聚四氟乙烯具有极佳的自润滑性，可自两者协同作用，耐磨性有明显提高，比单独添加聚四氟乙烯或磷状石墨的效果好。

15、本发明添加了永久抗静电剂，与传统抗静电剂相比，它是在制品表层呈微细的层状或筋状分布，构成导电性表层，而在中心部分几乎呈球状分布，形成所谓的“芯壳结构”，并以此为通路泄漏静电荷。因为高分子永久型抗静电剂是以降低材料体积电阻率来达到抗静电效果，不完全依赖表面吸水，所以受环境的湿度影响比较小，在加工阶段，使高分子抗静电剂在基体树脂中形成网络结构，这样，树脂中聚集的电荷可以通过形成的导电通路得以释放。这些亲水聚合物不仅能释放物体表面的电荷，还能释放物体内部的电荷，因此能同时降低物体的表面电阻和体积电阻。

技术特征：

1.一种耐磨抗静电玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：其由以下组分按重量份制备而成：聚丙烯28～60份、玻璃纤维20～30份、耐磨材料10～20份、永久抗静电剂7～15份、相容剂2～6份、抗氧剂0.1～0.3份、润滑剂0.1～0.5份；所述耐磨材料是由聚四氟乙烯和磷片石墨混合后经偶联剂表面处理所得。

2.根据权利要求1所述的耐磨抗静电玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚四氟乙烯和磷片石墨的质量比为1：2～1：4；所述偶联剂为偶联剂-ac-201，所述偶联剂的加入量为聚四氟乙烯和磷片石墨总质量的1～3倍。

3.根据权利要求1所述的耐磨抗静电玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯在230℃、2.16kg测试条件下的熔融指数为2-150g/10min；所述聚丙烯的拉伸强度为18-38mpa。

4.根据权利要求1所述的耐磨抗静电玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述玻璃纤维为直径2μm-5μm的短切玻璃纤维。

5.根据权利要求1所述的耐磨抗静电玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述永久抗静电剂为含聚酰胺或聚酯酰胺链段的聚乙氧烯醚。

6.根据权利要求1所述的耐磨抗静电玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。

7.根据权利要求1所述的耐磨抗静电玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂；所述主抗氧剂包括抗氧剂1330、抗氧剂1010中的至少一种，所述辅抗氧剂包括抗氧剂168和抗氧剂dstdp中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的耐磨抗静电玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硅酮类、硬脂酸锌、硬脂酸钙或季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。

9.一种如权利要求1～8任一项所述的耐磨抗静电玻纤增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述挤出机从下料口到模口的温度分别为170℃、190℃、200℃、210℃、215℃、210℃，挤出机的转速为200～400rpm、真空度为-0.08～-0.03mpa。

技术总结
本发明公开了一种耐磨抗静电玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法，该复合材料由以下组分按重量份制备而成：聚丙烯28～60份、玻璃纤维20～30份、耐磨材料10～20份、永久抗静电剂7～15份、相容剂2～6份、抗氧剂0.1～0.3份、润滑剂0.1～0.5份；所述耐磨材料是由聚四氟乙烯和磷片石墨混合后经偶联剂表面处理所得。本发明利用磷状石墨在摩擦过程中会发生片层的滑移与剥离，有助于转移膜的形成，聚四氟乙烯的自润滑性，表面膜更坚固，两者协同作用，耐磨性能明显提高；本发明同时添加永久抗静电剂，复合材料在摩擦过程中，并不因此产生电荷积聚，特别是冬季气温干燥的季节，材料仍能保持表面光洁。

技术研发人员：王华,邹冲,杨桂生,姚晨光,朱敏
受保护的技术使用者：合肥杰事杰新材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15