阅读说明：本技术 一种抗静电、负离子高释放聚丙烯复合材料及其制备方法和应用 (Antistatic negative ion high-release polypropylene composite material and preparation method and application thereof ) 是由 蒋文远 周海 狄春峰 闫溥 李荣群 于 2019-09-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种抗静电、负离子高释放聚丙烯复合材料及其制备方法和应用,其由聚丙烯50~80份,短玻纤10~30份,负离子释放添加剂2~10份,抗静电剂1~10份,润滑剂0.1~1份,抗氧剂0.1~1份,相容剂0.5~5份；所述的负离子释放添加剂是由负离子粉和硅酸镁铝矿物凝胶复配而成的粉体。在聚丙烯材料中,添加抗静电剂、特殊的负离子释放添加剂和其他助剂,优化各组分之间的配比,制得一种抗静电且具有高负离子释放量的聚丙烯复合材料,其不仅能持久释放大量的小粒径负离子,起到抗菌抑菌、祛味除尘、降解环境中的有害VOC等,同时其还具有优异的力学强度,使得其在汽车内、外饰产品中具有广泛的应用前景。(The invention discloses an antistatic negative ion high-release polypropylene composite material and a preparation method and application thereof, wherein the polypropylene composite material comprises 50 ~ 80 parts of polypropylene, 10 ~ 30 parts of chopped glass fiber, 2 ~ 10 parts of negative ion release additive, 1 ~ 10 parts of antistatic agent, 0.1 ~ 1 parts of lubricant, 0.1 ~ 1 parts of antioxidant and 0.5 ~ 5 parts of compatilizer, wherein the negative ion release additive is powder formed by compounding negative ion powder and magnesium-aluminum silicate mineral gel, and the antistatic agent, special negative ion release additive and other additives are added into the polypropylene material to optimize the proportion of the components, so that the antistatic negative ion high-release polypropylene composite material is prepared, can release a large amount of negative ions with small particle size for a long time, plays roles in resisting and inhibiting bacteria, removing odor and removing dust, and degrading harmful VOC (volatile organic compounds) in the environment, and has excellent mechanical strength, so that the antistatic negative ion high-release polypropylene composite material has wide application prospects in interior and exterior products of automobiles.)

一种抗静电、负离子高释放聚丙烯复合材料及其制备方法和 应用

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种抗静电、负离子高释放聚丙烯复合材料及其制备方法，还涉及所述抗静电、负离子高释放聚丙烯复合材料在用于制备汽车内、外饰品中的应用。

背景技术

现在人类的生产活动，特别是工业化程度的日益提高,污染也越来越严重,长期在现代化空调建筑物中生活和工作的人们，常常会感觉烦闷、昏睡、乏力、恶心、头疼、眩昏，工作效率及身体健康状况明显下降，研究表明，造成这种现象的原因与空气中负离子的浓度降低密切相关。近年来各国开展了大量的临床和实验研究，使空气负离子的实用价值进一步得到了肯定。因此，负离子由于其特殊的功效被喻为“空气维生素”或“长生素”。

随着环保法规的不断健全和人们环保意识的不断增强，车内空气质量和VOC水平也逐渐影响着广大消费者的购车选择和驾车体验。因此各种环保健康的功能材料已成为各大主机厂选材的重要方向和材料厂商的研究热点，负离子由于其特殊的功效，也逐渐被开发应用到汽车材料领域。而目前的聚丙烯负离子复合材料普遍存在负离子释放量小、不稳定等弊端。

发明内容

基于此，本发明提供了一种抗静电、负离子高释放聚丙烯复合材料，通过在聚丙烯材料中，添加抗静电剂、特殊的负离子释放添加剂和其他助剂，优化各组分之间的配比，制得一种抗静电且具有高负离子释放量的聚丙烯复合材料，其不仅能持久释放大量的小粒径负离子，起到抗菌抑菌、祛味除尘、降解环境中的有害VOC等，且能中和人体电荷，保持细胞负电势，维持人体健康，同时其还具有优异的力学强度，使得其在汽车内、外饰产品中具有广泛的应用前景。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种抗静电、负离子高释放聚丙烯复合材料，其由以下组分按重量份数组成：

所述的负离子释放添加剂是由负离子粉和硅酸镁铝矿物凝胶复配而成的粉体。

进一步的，所述的聚丙烯在230℃，2.16kg条件下的熔体流动速率为10～100g/10min。

进一步的，所述短玻纤的长度为2～10mm。

所述负离子释放添加剂的粒径为800～5000目，粒径太大会影响材料冲击性能，而粒径过小粉体则容易团聚影响负离子释放效果。所述负离子释放添加剂中硅酸镁铝矿物凝胶的质量分数为0.5～5％，本发明中的负离子释放添加剂的复配就是将负离子粉和硅酸镁铝矿物凝胶通过简单的共混即可制得。本发明将负离子粉和硅酸镁铝矿物凝胶进行复配形成负离子释放添加剂后添加入聚丙烯材料中，使得在后续聚丙烯材料的挤出过程中受螺杆剪切释放出水分子，而水分子的存在有利于负离子的形成，此外，硅酸镁铝矿物凝胶独特的“卡片宫式”的缔合网络结构具有优异的锁水功能，能够吸附结合空气中的水分子，从而提高复合材料负离子释放效果。

进一步的，所述抗静电剂为阳离子型、阴离子型、非离子型、高分子永久型的至少一种。这里所述的阳离子型抗静电剂可以是季铵盐类、烷基咪唑啉抗静电剂等中的至少一种，所述的阴离子型抗静电剂可以是烷基磺酸盐、烷基硫酸盐、烷基磷酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚硫酸盐等中的至少一种，所述的非离子型抗静电剂可以是脂肪酸多元醇酯、烷醇胺、烷醇酰胺以及脂肪酸、脂肪醇和烷基酚的环氧乙烷的加成物等中的至少一种，所述的高分子永久型抗静电剂可以是亲水性高分子抗静电剂和本征型导电高分子抗静电剂的至少一种。可以理解的是，这里仅仅用于举例使得本发明的技术方案更加清楚，而不用于限定本发明的保护范围。

进一步的，所述润滑剂为芥酸酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸酰胺中的至少一种；

所述相容剂为环状酸酐型、羧酸型、环氧型中的至少一种，优选的，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚合物。

所述抗氧剂为受阻酚类、硫代酯类、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。优选的，所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010，硫代酯类抗氧剂为抗氧剂DLTP，亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。

本发明的另一个目的在于提供上述抗静电、负离子高释放聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

按照配比将聚丙烯、负离子释放添加剂、抗静电剂、润滑剂、抗氧剂和相容剂进行混合均匀后，经主喂螺筒加入双螺杆挤出机中经熔融、混合、分散后，在将短玻纤从侧喂螺筒加入所述双螺杆挤出机中，然后经塑化、挤出、造粒，制得聚丙烯复合材料。

优选的，所述双螺杆挤出机的长径比为35～50:1，挤出温度为180～230℃，螺杆转速为200～450r/min。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用特殊辐射安全的负离子释放添加剂，负离子释放量高、持续稳定。

2、本发明在配方中配方设计中引入特殊的高效抗静电剂，能够避免摩擦静电对负离子释放的干扰，增强材料在静电环境中负离子有效保留时间。

3、本发明开发的负离子聚丙烯复合材料能够持久稳定、高效释放负离子，能够显著改善车内空气质量、降低VOC、除尘除菌、中和人体电荷，保持细胞负电势，维持人体健康。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

以下实施例和对比例中所采用的共聚聚丙烯为高结晶性共聚聚丙烯BX3800，厂家为SK武汉石化；均聚聚丙烯为SZ30S，厂家为SK武汉石化；其中负离子释放添加剂中的负离子粉和硅酸美铝矿物凝胶均为市售可得，将两者按照质量分数配比共混得到，其粒径在800目-5000目之间，其他助剂也均为市售。

实施例1

按照重量份数取65份共聚聚丙烯BX3800、8份负离子释放添加剂(负离子粉和硅酸镁铝矿物凝胶的复配，其中，硅酸镁铝矿物凝胶的质量分数为4％)、5份季铵盐抗静电剂-十八烷基二甲基羟乙基季胺硝酸盐，SN、0.2份硬脂酸钙、0.3份抗氧剂1010、2份PP-g-MAH相容剂(牌号BONDYRAM 1001)混合均匀后，经主喂螺筒加入到双螺杆挤出机中进行熔融、混合、分散，再将20份短玻纤(长度为4.5mm)通过侧喂螺筒加入，然后经过塑化、挤出、造粒，制得聚丙烯复合材料，其中，双螺杆挤出机的螺杆长径比为48:1，挤出温度为220℃，螺杆转速为400r/min。

实施例2

按照重量份取60份均聚聚丙烯SZ30S、5份负离子释放添加剂(其中，硅酸镁铝矿物凝胶的质量分数为5％)、8份烷基磺酸盐抗静电剂(对壬基苯氧基丙烷磺酸钠，NP)、0.3份芥酸酰胺、0.2份抗氧剂DLTP、3份PP-g-MAH相容剂(牌号BONDYRAM 1001)混合均匀后，经主喂螺筒加入到双螺杆挤出机中进行熔融、混合、分散，再将25份短玻纤(长度4mm)通过侧喂螺筒加入，然后经过塑化、挤出、造粒，制得聚丙烯复合材料，其中，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1，挤出温度为225℃，螺杆转速为450r/min。

实施例3

按照重量份取70份共聚聚丙烯BX3800、6份负离子释放添加剂(其中，硅酸镁铝矿物凝胶的质量分数为3％)、4份烷基磺酸盐抗静电剂(对壬基二丙醚磺酸钾，DPE)、0.6份硬脂酸钙、0.5份抗氧剂168、4份PP-g-MAH相容剂(PP相容剂KT-1)混合均匀后，经主喂螺筒加入到双螺杆挤出机中进行熔融、混合、分散，再将15份短玻纤(长度3mm)通过侧喂螺筒加入，然后经过塑化、挤出、造粒，制得聚丙烯复合材料，其中，双螺杆挤出机的螺杆长径比为35:1，挤出温度为180℃，螺杆转速为200r/min。

实施例4

按照重量份取50份共聚聚丙烯BX3800、2份负离子释放添加剂(其中，硅酸镁铝矿物凝胶的质量分数为5％)、10份高分子永久型抗静电剂(抗静电剂BR-512)、0.1份硬脂酸酰胺、1份抗氧剂DLTP、5份PP-g-MAH相容剂(牌号BONDYRAM 1001)混合均匀后，经主喂螺筒加入到双螺杆挤出机中进行熔融、混合、分散，再将30份短玻纤(长度2mm)通过侧喂螺筒加入，然后经过塑化、挤出、造粒，制得聚丙烯复合材料，其中，双螺杆挤出机的螺杆长径比为50:1，挤出温度为230℃，螺杆转速为450r/min。

实施例5

取80份均聚聚丙烯SZ30S、10份负离子释放添加剂(其中，硅酸镁铝矿物凝胶的质量分数为0.5％)、1份脂肪酸多元醇酯抗静电剂(聚乙二醇PEG)、1份硬脂酸钙、0.1份抗氧剂168、0.5份PP-g-MAH相容剂(牌号BONDYRAM 1001)混合均匀后，经主喂螺筒加入到双螺杆挤出机中进行熔融、混合、分散，再将10份短玻纤(长度10mm)通过侧喂螺筒加入，然后经过塑化、挤出、造粒，制得聚丙烯复合材料，其中，双螺杆挤出机的螺杆长径比为50:1，挤出温度为210℃，螺杆转速为420r/min。

对比例1

不添加负离子释放添加剂，其他组分及添加量和制备方法均与实施例1相同。

对比例2

不添加抗静电剂，其他组分及添加量和制备方法均与实施例1相同。

对比例3

本对比例中的负离子释放添加剂为粒径3000目为纯负离子粉，未复配硅酸镁铝矿物凝胶，其他均与实施例1相同。

表1：实施例1～5和对比例1～3中各样品的性能

由表1中的测试数据可以看出，抗静电剂和负离子释放添加剂复配后能够避免摩擦静电对负离子释放的干扰，增强材料在静电环境中负离子释放稳定性，显著提高聚丙烯材料中的负离子释放量。同时将硅酸镁铝矿物凝胶与负离子粉的复配组合，能够明显提高材料的负离子释放效果，本发明制备的抗静电、负离子高释放聚丙烯复合材料具有优异的力学性能，在汽车内、外饰产品中有着广阔的应用前景。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。