一种抗静电PP材料及其制备方法与流程

本技术涉及高分子材料，尤其涉及一种抗静电pp材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着各类家电及汽车等工业的发展，相应的塑料产品及种类也得到快速发展，聚丙烯(pp)材料具有良好的物理性能和易成型性能，易于根据使用需求做相关改性，在家电、汽车等众多领域得到广泛应用。

2、然而，由于pp分子内部缺少极性基团，吸湿性差，导致pp材料具有很高的表面电阻率和体积电阻率，而静电释放量与电阻率是负相关的关系，表面电阻越大，静电释放越少，表面静电障碍程度也越大。塑料制品在制造、包装、运输和使用过程中，会产生大量静电荷，由于摩擦、接触分离等方式产生的静电荷很难消失，使塑料制品表面积累大量的静电荷，当静电障碍严重时，积累的电荷就会产生静电现象，极易吸附空气中细小的带电粉尘，造成表面脏污，影响美观，甚至产生火花、起火，存在安全隐患。所以，通常在pp材料中添加抗静电成分来提高材料的抗静电效果。

3、目前，要达到明显的抗静电效能，抗静剂添加量比较大，而当添加量大时又会影响材料性能，如力学性能：韧性，使得材料变脆，因此，亟需提供一种pp材料，其具有优良的抗静电性且力学性能良好，更好地满足市场需要。

技术实现思路

1、本技术目的在于针对当前技术的不足，提供一种抗静电pp材料及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供一种抗静电pp材料，采用如下技术方案：

3、一种抗静电pp材料，包括以下质量份数的原材料：pp 90-93份、导电剂4.5-5.5份、润滑剂0.4-0.6份、复合抗氧剂0.3-0.5份、分散剂0.4-0.6份、白矿油0.3-0.6份，其中，所述导电剂为改性碳纳米管。

4、通过采用上述技术方案，pp(聚丙烯)：作为基础材料，提供抗静电pp材料的基本性能，包括优异的力学性能和韧性。导电剂(改性碳纳米管)：在抗静电pp材料中起到导电作用。改性碳纳米管具有高导电性能，可以有效地将静电功率从材料表面导出，抑制静电的产生和积累。润滑剂：提供材料的良好流动性和可加工性，并减少摩擦和磨损，提高抗静电pp材料的耐久性。复合抗氧剂：防止抗静电pp材料在加工和使用过程中氧化，延长材料的使用寿命。分散剂：在制备抗静电pp材料时，分散剂能够有效地将导电剂均匀地分散到pp基质中，提高导电性能。白矿油：具有良好的润滑性和稳定性，帮助改善抗静电pp材料的流动性和表面光滑度。各组分之间协同作用，通过优化每个组分的质量比例，使抗静电pp材料同时具有优异的抗静电性能、力学性能和韧性。导电剂改性碳纳米管通过与pp相互作用，实现了良好的相容性和导电性能，分散剂和润滑剂的加入使导电剂能够更好地分散到基质中，同时提高了材料的加工性能和耐久性。复合抗氧剂和白矿油的作用能够延长材料的使用寿命，并保持其优异的抗静电性能。

5、优选的，所述pp为万华pp-548r、中科ep548r中的至少一种，万华pp-548r为万华化学集团股份有限公司生产的pp材料、中科ep548r为中科(广东)炼化有限公司生产的pp材料。

6、优选的，所述改性碳纳米管的制备方法，包括以下步骤：

7、s31、按照质量份数，将10份碳纳米管加入15-20份质量浓度为70-80g/l重铬酸钾溶液中，搅拌混合均匀，加热升温至150-155℃，加热回流2-4小时后，用去离子水反复洗涤，至滤液呈中性后，将滤料置于煅烧炉中温度为700-800℃下，焙烧4-5小时，即得纯化碳纳米管；s32、按照质量份数，将10份纯化碳纳米管加入到50份的浓硫酸与浓硝酸1:4体积比的混合溶液中，先超声波预处理30min，再缓慢升温至120℃后回流2-3h，滤酸后，得到羧基碳纳米管；

8、s33、按照质量份数，将10份羧基碳纳米管、0.1-0.2份聚乙烯吡咯烷酮和1份n,n-双-(三乙氧基硅丙基)亚胺混合均匀后，加入到反应釜中，加热到180-220℃，搅拌10-15min，得到初次改性碳纳米管；

9、s34、按照质量份数，将初次改性碳纳米管、甲苯二异氰酸酯和四氢呋喃混合，搅拌均匀后加入催化剂，在300-500rpm下搅拌反应4-6h，离心并用去离子水洗涤3-5次，最后干燥，制得改性碳纳米管。

10、优选的，在步骤s31中，所述碳纳米管为多壁碳纳米管，所述多壁碳纳米管直径为4-8nm，长度为5-10μm。

11、优选的，在步骤s34中，所述催化剂为异辛酸亚锡、2-乙基己酸钾和二月桂酸二丁基锡中的一种。

12、优选的，在步骤s34中，所述初次改性碳纳米管、甲苯二异氰酸酯、四氢呋喃和催化剂的质量比为10:(3-4):(30-35):(0.2-0.4)。

13、通过采用上述技术方案，在所述改性碳纳米管的制备方法中，各步骤的作用如下：s31步骤通过将碳纳米管置于重铬酸钾溶液中，经过加热回流和煅烧，去除杂质和纯化，得到纯化碳纳米管。这一步骤起到去除纯化碳纳米管表面的有害物质和杂质，提高材料的纯度和稳定性。s32步骤中，通过将纯化碳纳米管与硫酸和硝酸混合溶液反应，得到羧基碳纳米管。这一步骤主要是通过化学反应在碳纳米管表面引入羧基官能团，为后续反应提供好的基础。s33步骤中，将羧基碳纳米管与聚乙烯吡咯烷酮和n,n-双-(三乙氧基硅丙基)亚胺混合反应，得到初次改性碳纳米管。这一步骤中的聚乙烯吡咯烷酮和n,n-双-(三乙氧基硅丙基)亚胺起到改性剂的作用，便于后续反应高效进行。s34步骤中，将初次改性碳纳米管与甲苯二异氰酸酯、四氢呋喃和催化剂混合反应，得到最终的改性碳纳米管。这一步骤中的催化剂起到催化反应的作用，促进表面包覆有n,n-双-(三乙氧基硅丙基)亚胺的羧基碳纳米管与甲苯二异氰酸酯发生反应，形成稳定的表面包覆层，进一步增强改性碳纳米管与pp基质的相容性和分散性。各步骤之间的协同作用是通过逐步反应和优化反应条件，实现了纯化碳纳米管、引入羧基官能团、n,n-双-(三乙氧基硅丙基)亚胺硅烷偶联剂的加入和最终的表面包覆层的形成。这些步骤协同作用使得改性碳纳米管具有良好的分散性、相容性和导电性，能够在抗静电pp材料中起到优异的抗静电性能。同时，改性碳纳米管的制备过程中减少了有害物质的含量，提高了材料的安全性和稳定性。

14、在本技术中，改性碳纳米管是在多壁碳纳米管经过羧基化，得到的羧基碳纳米管表面包覆n,n-双-(三乙氧基硅丙基)亚胺后，再与甲苯二异氰酸酯反应，制得改性碳纳米管；包覆n,n-双-(三乙氧基硅丙基)亚胺的羧基碳纳米管，通过表面包覆n,n-双-(三乙氧基硅丙基)亚胺增强了分散性和与pp基质的相容性，形成稳定的网络结构，从而增加了抗静电pp材料的抗静电性能。同时，改性碳纳米管的用量较少，并且与pp基质具有良好的相容性，使得制备的抗静电pp材料既具有优异的抗静电性能，又能保持优异的力学性能和韧性。

15、优选的，所述复合抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1010按照质量比为1:1的组合物，抗氧剂168和抗氧剂1010为宁波金海雅宝化工有限公司生产的抗氧剂。

16、通过采用上述技术方案，本技术的抗静电pp材料中，包含了复合抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1010的组合物。抗氧剂的作用是防止材料在长时间暴露于空气中氧化，从而延长材料的使用寿命和稳定性。具体而言，抗氧剂168属于羟基酚类的抗氧剂，具有良好的热稳定性和防止氧化的能力。抗氧剂1010属于双酚类的抗氧剂，能够有效地抑制pp材料在加工和使用过程中的氧化反应。两者的配比为1:1，能够在不同条件下提供全面的抗氧化防护。

17、优选的，所述润滑剂为ebs p-200；所述分散剂为honeywell ac-6a；ebs p-200为印尼ebs公司生产的润滑剂，honeywell ac-6a为美国霍尼韦尔生产的分散剂。

18、第二方面，本技术提供一种抗静电pp材料的制备方法，采用如下的技术方案：

19、一种抗静电pp材料的制备方法，采用上述一种抗静电pp材料的原料，包括以下步骤：

20、s91按质量份数，分别将pp和白矿油加入搅拌桶中进行搅拌，得到混合物a；

21、s92按质量份数，分别将润滑剂、复合抗氧剂和分散剂加入混合物a中进行搅拌5-10分钟，再加入改性碳纳米管，搅拌均匀，得到混合物b；

22、s93将混合料b加到双螺杆挤出机的料斗中，通过双螺杆挤出机挤出，剪切，造粒，所述螺杆直径60mm，螺杆的长径比为40:1，所述螺杆各区的温度为：第一区170-180℃，第二区180-190℃，第三区190-200℃，第四区200-210℃，第五区210-220℃，第六区220-230℃。

23、优选的，在步骤s91中，所述搅拌的时间为4-6分钟，在步骤s92中，所述搅拌均匀的时间为5-8分钟。

24、综上所述，本技术的有益技术效果：

25、1.优异的抗静电性能：通过添加改性碳纳米管作为导电剂，形成稳定的网络结构，增强了抗静电pp材料的导电能力。改性碳纳米管具有良好的导电性和分散性，能够有效地降低静电积聚并迅速释放静电，提高材料的抗静电性能。

26、2.优异的力学性能：抗静电pp材料不仅具有抗静电性能，还能保持优异的力学性能。改性碳纳米管与pp基质相容性好，不会对材料的力学性能产生明显的负面影响。因此，制备的抗静电pp材料具有良好的韧性、强度和耐磨性。

27、3.良好的分散性和相容性：改性碳纳米管表面包覆n,n-双-(三乙氧基硅丙基)亚胺后，能够增强改性碳纳米管的分散性，并与pp母粒更好地相容。这种改性碳纳米管在抗静电pp材料中形成稳定的网络结构，确保导电能力的持久性和稳定性。

28、4.优化的抗氧化性能：通过使用复合抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1010的组合物，能够提高抗静电pp材料的抗氧化性能。这样可以延长材料的使用寿命，保持稳定性，并提高耐热性，减少氧化过程中的质量损失。