一种耐化学抗静电聚丙烯复合材料及其制备和应用的制作方法

本发明属于高分子材料领域，特别涉及一种耐化学抗静电聚丙烯复合材料及其制备和应用。

背景技术：

1、聚丙烯作为密度最低的通用高分子材料，被广泛应用于汽车、家电等行业中。但其对部分溶剂，特别是油性溶剂的不耐受限制了使用范围，比如汽车内外饰不可避免的会暴露在汽油、油污等化学品环境中，聚丙烯的耐化学性差这一缺陷会大大降低部品的使用寿命，影响部品外观甚至导致部品失效。

2、另外，聚丙烯作为非极性不导电聚合物，易产生静电，使用聚丙烯材料制备的部品在环境中容易吸灰，影响产品美观，更有甚者可能还会有静电起火风险，威胁生产人员和消费者人生安全。

3、现有技术聚丙烯材料均存在耐化学性能差、以及容易产生静电的缺陷。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种耐化学抗静电聚丙烯复合材料及其制备和应用。

2、本发明的一种耐化学抗静电聚丙烯复合材料，按重量份数组分包括：

3、

4、其中表面活性剂的数均分子量不大于1000，测试方法为gb/t 27843-2011。

5、如果数均分子量大于1000，则表面活性剂迁移至表面的速度慢，无法在表面起到阻隔油性化学品的作用以及抗静电的效果。

6、优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂中的一种或几种。优选地，所述四针状氧化锌晶须针状部位平均长度为10-150um。

7、进一步优选地，所述四针状氧化锌晶须针状部位平均长度20-100um，测试方法：采用电镜观测。

8、所述四针状氧化锌晶须针状部位平均长度过短难以在聚丙烯体系中形成骨架作用，同时导电效率低，如果四针状氧化锌晶须针状部位平均长度过长则难以在聚丙烯体系中分散，对抗静电和耐化学效果有明显负面作用。

9、优选地，所述表面活性剂的数均分子量为200-800。

10、所述表面活性剂的数均分子量过小则表面活性剂的迁移速度过快，无法在表面产生长久的耐化学和抗静电作用，如果表面活性剂的数均分子量过大，则表面活性剂难以析出到表面，无法起到耐化学和抗静电效果。

11、优选地，所述表面活性剂为含氧极性基团的表面活性剂；其中含氧极性基团的表面活性剂为如带有醚基、羟基、酯基或酰胺基等含氧极性基团的表面活性剂。

12、进一步地，所述表面活性剂为聚氧乙烯醚类表面活性剂、多元醇脂肪酸酯类表面活性剂、脂肪醇酰胺类表面活性剂中的一种或几种。

13、进一步地，所述聚氧乙烯醚类表面活性剂为聚乙二醇单十六烷基醚、聚乙二醇单十四烷基醚中的至少一种；所述多元醇脂肪酸酯类表面活性剂为甘油十六烷酸单酯、1-十二烷酸单甘油酯、甘油三(十四酸)酯、甘油三(十九酸)酯中的至少一种；所述脂肪醇酰胺类表面活性剂为十六烷二乙醇酰胺。

14、优选地，所述抗氧剂为酚类、胺类、亚磷酸酯类、半受阻酚类抗氧剂中的一种或几种。

15、优选地，所述增韧剂为poe、epdm、sebs中的一种或几种。

16、优选地，按重量份数组分包括：

17、

18、本发明的一种所述耐化学抗静电聚丙烯复合材料的制备方法，包括：

19、按配比称取各组分，将聚丙烯、增韧剂、表面活性剂、抗氧剂混合，将混合物从主喂料口投入双螺杆挤出机中；

20、按配比将四针状氧化锌晶须、石墨烯和偶联剂混合，将混合物从挤出机3-5区侧喂料口投入挤出机中；

21、经熔融挤出、拉条、冷却、造粒、干燥得到耐化学抗静电聚丙烯复合材料。

22、所述混合时间均为3-5min。

23、所述熔融挤出温度为200-240℃。

24、本发明的一种所述耐化学抗静电聚丙烯复合材料在汽车内外饰或家电中的应用，如易受化学溶剂侵蚀和有抗静电需求的零部件中，比如空调、汽车门板、仪表板、中控等。

25、从耐化学品角度：化学试剂侵蚀聚丙烯一般分为两个步骤；第一步是润湿和渗透聚丙烯表面，一般晶区难以渗透，渗透主要发生在无定型区；第二步是化学品在无定型区渗透后导致无定型区自由体积增大，表观上表现为溶胀、发白等耐化学外观失效现象。另外，如果聚丙烯体系中仅加入四针状氧化锌晶须，虽然四针状氧化锌有一定的导电效果，但是在添加量比较低时导电效果比较差，添加比较高时容易出现分散不均，导致导电状态不稳定，并且无法解决溶剂对聚丙烯基体的侵蚀的技术问题。

26、本发明中使用含氧极性基团的表面活性剂，可快速迁移至聚丙烯表面，在表面形成极性基团，起到阻隔油性化学品的作用；片层结构的石墨烯在基体内也能起到阻隔化学品的渗透；同时，四针状氧化锌具有良好的增强作用，在无定型区溶胀过程中起到支撑作用，缓解失效过程；三者协同，大大提升复合材料耐化学品效果。

27、从抗静电角度：四针状氧化锌是n型半导体化合物，具有导电性，其三维立体结构很容易在聚丙烯体系中形成链接网络，拥有永久抗静电的作用；石墨烯作为一种超强导电填料，在体系中也可以作为协同四针状氧化锌的导电填料，进一步强化永久抗静电效果；表面活性剂也是一种迁移型抗静电剂，其迁移至表面，在表面形成的极性基团可吸收空气中的水分，在表面形成导电的水层；三者结合也可大大提升体系抗静电效果。

28、有益效果

29、本发明中采用表面活性剂、石墨烯、四针状氧化锌协同，可同时达到耐化学和超常抗静电的效果，在化学试剂，特别是油性溶剂的侵蚀下无溶胀、明显发白现象，本发明同时实现了力学性能、耐化学性能和抗静电性能三者综合性能的提升。

技术特征：

1.一种聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量份数组分包括：

2.根据权利要求1所述聚丙烯复合材料，其特征在于，所述四针状氧化锌晶须针状部位平均长度为10-150um。

3.根据权利要求2所述聚丙烯复合材料，其特征在于，所述四针状氧化锌晶须针状部位平均长度20-100um。

4.根据权利要求1所述聚丙烯复合材料，其特征在于，所述表面活性剂的数均分子量为200-800。

5.根据权利要求1所述聚丙烯复合材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂中的一种或几种；所述表面活性剂为含氧极性基团的表面活性剂。

6.根据权利要求5所述聚丙烯复合材料，其特征在于，所述表面活性剂为聚氧乙烯醚类表面活性剂、多元醇脂肪酸酯类表面活性剂、脂肪醇酰胺类表面活性剂中的一种或几种；

7.根据权利要求1所述聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为酚类、胺类、亚磷酸酯类、半受阻酚类抗氧剂中的一种或几种；所述增韧剂为poe、epdm、sebs中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量份数组分包括：

9.一种权利要求1所述聚丙烯复合材料的制备方法，包括：

10.一种权利要求1-8任一项所述耐化学抗静电聚丙烯复合材料在汽车内外饰或家电中的应用。

技术总结
本发明涉及一种耐化学抗静电聚丙烯复合材料及其制备和应用，组分包括：聚丙烯、四针状氧化锌晶须、偶联剂、表面活性剂、增韧剂、抗氧剂、石墨烯。所述配方组合所制备的聚丙烯复合材料耐化学性能优异，同时兼顾良好的抗静电效果，可广泛应用于汽车、家电等领域中。

技术研发人员：赖昂,何浏炜,程文超,付伟,陈瑶,陈胜杰,熊值
受保护的技术使用者：武汉金发科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13