一种阻燃抗静电组合物及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种阻燃抗静电组合物及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 作为最广泛使用的商业用聚合物之一，聚丙烯具有重量轻、耐化学品、耐腐蚀等优 点，常用于替代钢质、木质材料和其他工程塑料，例如经常用于制备煤矿井下制品。根据国 家煤炭行业标准MT-113《煤矿井下用聚合物制品阻燃抗静电性-通用试验方法和判定规 则》，煤矿井下用聚合物材料(包括聚丙烯材料)，需要同时具有较高的阻燃性和抗静电性。 然而聚丙烯具有易燃性，其极限氧指数在18左右，且表面电阻较高，超过1014 Ω /m。因此， 聚丙烯材料须加入大量的阻燃剂和抗静电剂才能满足煤矿井下特定的安全要求，具体而 言，既具有低表面阻抗(试样上下表面电阻的算术平均值低于3X108 Ω)，还具有优良的阻 燃性能，即在移除酒精喷灯之后火焰燃烧持续时间在3秒内，无焰燃烧持续时间在30秒内， 并且火焰传播长度不超过280mm。但是，阻燃剂和抗静电剂的使用会显著降低材料的机械性 能，特别是韧性，使其难以满足对制品的机械性能要求
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种同时满足矿用聚合物材料阻燃和抗静电要求，并且韧性 优异、断裂伸长率高的阻燃抗静电组合物。
[0004] 本发明的发明人意外地发现，通过将丙烯无规共聚物与丙烯均聚物和/或丙烯嵌 段共聚物组合使用时，即使加入大量的阻燃剂和抗静电剂，也能够保证由组合物制得的制 品的机械性能。
[0005] 为了实现上述目的，本发明提供一种阻燃抗静电组合物，该组合物含有丙烯基聚 合物、阻燃剂和抗静电剂，其中，所述丙烯基聚合物为丙烯均聚物和丙烯嵌段共聚物中的至 少一种与丙烯无规共聚物的组合。
[0006] 优选地，该组合物具备以下性质：
[0007] (1)按照矿用聚合物制品阻燃和抗静电标准MT-113测定由该组合物制成的样品， 阻燃性为火焰燃烧持续时间<3s、无焰燃烧持续时间<30s并且火焰传播长度不超过280mm， 抗静电性为表面阻抗<1〇 8Ω ;
[0008] (2)根据GB/T1043. 1-2008测定由该组合物制成的样品，23°C悬臂梁冲击强度为 15kJ/m2 以上；
[0009] (3)根据GB/T1040-2006测定由该组合物制成的样品，断裂延伸率为100%以上。
[0010] 优选地，任意两种丙烯基聚合物之间的重量比为1:6至6:1，优选为1:5至5:1，更 优选为1:4至4:1。
[0011] 相对于100重量份的丙烯基聚合物，所述阻燃剂的含量为4-100重量份，所述抗静 电剂的含量为1 _60重量份。
[0012] 丙烯均聚物、丙烯嵌段共聚物和丙烯无规共聚物在230°C和2. 16kg下的熔融指 数可以各自独立地为0. l-50g/10min，优选为0. l-30g/10min。重均分子量可以各自为 300000-1000000。
[0013] 所述丙烯嵌段共聚物和丙烯无规共聚物各自独立地为丙烯与共聚单体形成的共 聚物，所述共聚单体可以为乙烯和/或至少一种C4-C12 α -烯烃。
[0014] 所述丙烯无规共聚物的无规度可以为40%以上，优选为40%_60%。
[0015] 优选地，所述阻燃剂为芳香族溴化化合物、环脂族溴化化合物和脂肪族溴化化合 物中的一种或多种。
[0016] 优选地，所述抗静电剂为导电炭黑、乙炔炭黑、单硬脂酸甘油酯、二硬脂酸甘油酯、 三硬脂酸甘油酯、乙氧基化胺、伯胺、叔胺和仲胺、乙氧基化醇、硫酸烷基酯和季铵盐中的一 种或多种。
[0017] 优选地，所述组合物还含有增韧剂和/或阻燃协效剂，相对于100重量份的丙烯基 聚合物，所述增韧剂的含量为4-100重量份，所述阻燃协效剂的含量为1-40重量份。
[0018] 优选地，所述增韧剂为聚乙烯，乙烯-1- 丁烯共聚物，乙烯-己烯共聚物，乙烯-甲 基戊烯共聚物，乙烯-庚烯共聚物，乙烯-辛烯共聚物，乙烯-乙烯基环己烷共聚物，乙 烯-环烯烃共聚物，C4~C12 α -烯烃的均聚物和共聚物，乙烯-丙烯橡胶，乙烯-丙烯-二 烯橡胶，乙烯-丁烯橡胶，氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，乙烯-丙烯酸共聚物及其 盐，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，乙烯-乙烯醇共聚物，乙烯-甲基丙烯酸共聚物，乙烯-甲基 丙烯酸烷酯共聚物中的一种或多种
[0019] 优选地，所述阻燃协效剂为三氧化二锑。
[0020] 进一步优选地，所述增韧剂为乙烯辛烯共聚物和可选地带有极性基团的乙烯基共 聚物。
[0021] 乙烯辛烯共聚物和带有极性基团的乙烯基共聚物的重量比可以为0. 3-3:1，优选 为 0·3-1:1。
[0022] 乙烯-辛烯共聚物在190°C和2. 16kg下的熔融指数可以为0. l-10g/10min，优选 为0. 4-6g/10min。重均分子量可以为20000-350000。
[0023] 优选地，所述的带有极性基团的乙烯基共聚物为乙烯-丙烯酸共聚物及其盐、乙 烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸烷酯共聚物和乙 烯-乙烯醇共聚物中的至少一种。
[0024] 优选地，所述组合物还含有抗氧化剂、偶联剂、加工添加剂、抗光老化剂、热稳定 剂、抗滴落剂、流变性添加剂、脱模剂、抗粘连/滑动剂和成核剂中的至少一种。
[0025] 本发明还提供了一种制备本发明所述的阻燃抗静电组合物的方法，包括：将该组 合物的各组分混合之后，通过在双螺旋挤出机中熔体挤出、造粒。
[0026] 本发明通过将丙烯均聚物和/或丙烯嵌段共聚物与丙烯无规共聚物组合使用，即 使加入大量的阻燃剂和抗静电剂，也能够保证由组合物制得的制品的机械性能，从而同时 满足矿用聚合物材料阻燃和抗静电要求，并且韧性优异、断裂伸长率高。
[0027] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0028] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0029] 本发明提供的阻燃抗静电组合物，该组合物含有丙烯基聚合物、阻燃剂和抗静电 剂，其中，所述丙烯基聚合物为丙烯均聚物和丙烯嵌段共聚物中的至少一种与丙烯无规共 聚物的组合。
[0030] 丙烯基聚合物、阻燃剂和抗静电剂的含量可以为各自的常规含量，本领域技术人 员可以根据实际需要进行适当的选择。相对于100重量份的丙烯基聚合物，阻燃剂的含量 可以为4-100重量份，优选为20-80重量份；抗静电剂的含量可以为1-60重量份，优选为 4_50重量份。
[0031] 尽管两种丙烯基聚合物以任意比例混合即可实现本发明的目的，但是为了更有利 于提高韧性和断裂伸长率，任意两种丙烯基聚合物之间的重量比优选为1:6至6:1，更优选 为1:5至5:1，进一步优选为1:4至4:1。
[0032] 丙烯均聚物可以为能够用于制备阻燃抗静电组合物的各种类型的丙烯均聚物。 优选地，丙烯均聚物使用Ziegler-Natta催化剂聚合，在230°C和2. 16kg下的烙融指数为 0· 1 ~50g/10min，更优选为 0· 1 ~30g/10min。
[0033] 所述丙烯嵌段共聚物和丙烯无规共聚物各自独立地为丙烯与共聚单体形成的共 聚物。优选地，丙烯嵌段共聚物和/或丙烯无规共聚物使用Ziegler-Natta催化剂聚合。
[0034] 丙烯嵌段共聚物和丙烯无规共聚物在230°C和2. 16kg下的熔融指数可以各自独 立地为 0· l-50g/10min，优选为 0· l-30g/10min。
[0035] 所述共聚单体可以为各种可聚合单体，优选为乙烯和/或至少一种C4-C12 α -烯 烃。所述C4-C12 α -烯烃的实例包括但不限于丁烯、戊烯、己烯、庚烯、辛烯、壬烯和癸烯。
[0036] 术语"无规"可以根据 IUPAC (Glossary of basicterms in polymer science, IUPAC recommendationsl996)进行理解。所述丙烯无规共聚物的无规度可以为40%以上， 优选为40%-60%。
[0037] 所述的阻燃剂可以为常规的各种阻燃剂，例如可以为有机芳香族溴化化合物，例 如溴化的苯，联苯，苯酚，联苯酚，二苯醚，芳香族羧酸或多酸，其酐、酰胺或酰亚胺，有机环 脂族或多环脂族溴化化合物，和有机脂肪族溴化化合物。考虑到环境影响、毒性、稳定性等 因素，优选十溴二苯乙烷作为阻燃剂。
[0038] 所述的抗静电剂以为常规的各种抗静电剂，例如可以为导电炭黑、乙炔炭黑、单硬 脂酸甘油酯、二硬脂酸甘油酯、三硬脂酸甘油酯、乙氧基化胺、伯胺、叔胺和仲胺、乙氧基化 醇、硫酸烷基酯、季铵盐中的一种或多种。优选使用导电炭黑产品作为抗静电剂，其吸碘值 可以为300~1000mg/g，优选为650~1000mg/g。
[0039] 所述组合物还可以含有增韧剂和/或阻燃协效剂。相对于100重量份的丙烯基聚 合物，增韧剂的含量可以为4-100重量份，优选为20-80重量份；阻燃协效剂的含量可以为 1-40重量份,优选为4-30重量份；。
[0040] 优选地，所述增韧剂为聚乙烯，乙烯-1- 丁烯共聚物，乙烯-己烯共聚物，乙烯-甲 基戊烯共聚物，乙烯-庚烯共聚物，乙烯-辛烯共聚物，乙烯-乙烯基环己烷共聚物，乙 烯-环烯烃共聚物，C4~C12 α -烯烃的均聚物和共聚物，乙烯-丙烯橡胶，乙烯-丙烯-二 烯橡胶，乙烯-丁烯橡胶，氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，乙烯-丙烯酸共聚物及其 盐，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，乙烯-乙烯醇共聚物，乙烯-甲基丙烯酸共聚物，乙烯-甲基 丙烯酸烷酯共聚物中的一种或多种。
[0041] 优选地，增韧剂至少包含乙烯-辛烯共聚物，在190°C和2. 16kg下的熔融指数为 0. 1~10g/10min，优选为0. 4~6g/10min。更优选的，增韧剂包含乙烯-辛烯共聚物和至 少一种带有极性基团的乙烯基共聚物。所述的带有极性基团的乙烯基共聚物为乙烯-丙烯 酸共聚物及其盐(离子键聚合物)，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，乙烯-甲基丙烯酸共聚物，乙 烯-甲基丙烯酸烷酯共聚物，和乙烯-乙烯醇共聚物种的至少一种。乙烯-辛烯共聚物组 分重量和带有极性基团的乙烯基共聚物组分的重量比可以为0. 3~3 :1，优选为0. 3-1:1。 按照该优选实施方式，可以进一步提高韧