一种高性能阻燃抗静电聚丙烯
阅读说明：本技术 一种高性能阻燃抗静电聚丙烯 (High-performance flame-retardant antistatic polypropylene ) 是由 陈献伟 于 2021-07-12 设计创作，主要内容包括：本发明涉及高分子复合材料技术领域,具体涉及一种高性能阻燃抗静电聚丙烯。包括以下质量份数的原料聚丙烯50～70份、玻璃纤维10～30份、碳纳米管5～20份、改性高分子抗静电剂5～15份、马来酸酐接枝相容剂3～8份、阻燃剂3～10份、硅烷偶联剂1～5份、分散剂0.1～3份；本发明加强了聚丙烯材料的力学性能和耐候性,比强度高、质轻、耐腐蚀,具有良好的阻燃效果的同时少烟无有毒气体,以及具有很好的抗静电性能。(The invention relates to the technical field of polymer composite materials, in particular to high-performance flame-retardant antistatic polypropylene. The flame retardant is prepared from the following raw materials, by mass, 50-70 parts of polypropylene, 10-30 parts of glass fiber, 5-20 parts of carbon nano tube, 5-15 parts of modified high-molecular antistatic agent, 3-8 parts of maleic anhydride grafting compatilizer, 3-10 parts of flame retardant, 1-5 parts of silane coupling agent and 0.1-3 parts of dispersing agent; the polypropylene material has the advantages of enhanced mechanical property and weather resistance, high specific strength, light weight, corrosion resistance, good flame retardant effect, little smoke, no toxic gas and good antistatic property.)
技术领域
本发明涉及高分子复合材料
技术领域
，具体涉及一种高性能阻燃抗静电聚丙烯。背景技术
聚丙烯具有良好的力学性能、电绝缘性、耐腐蚀性，在工业中大量使用，然而在大量使用过程中发现由聚丙烯所制成的产品在体积较大时会发生形变，且聚丙烯为高分子材料，易燃以及在材料表面易于积累电荷产生静电，在一些特定领域应用时，如易燃气体含量高的场所、静电要求高的场所，会有安全隐患，发展受限。
目前，聚丙烯材料广泛使用的阻燃添加剂使用含卤阻燃剂，含卤阻燃剂阻燃效率高，稳定性好，耐候性好，但是含卤阻燃剂会产生大量的烟、有毒气体，具有强腐蚀性，严重危害设备和人员安全。聚丙烯材料现有抗静电剂抗静电耐久性较差，使材料的力学性能降低，不能满足聚丙烯材料长时间的使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高性能阻燃抗静电聚丙烯，加强了聚丙烯材料的力学性能和耐候性，比强度高、质轻、耐腐蚀，具有良好的阻燃效果的同时少烟无有毒气体，以及具有很好的抗静电性能。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高性能阻燃抗静电聚丙烯，包括以下质量份数的原料：
所述碳纳米管为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管按照质量比例单壁碳纳米管：多壁碳纳米管＝1：2～3的混合；
所述改性高分子抗静电剂为依次称取取质量份数为40份的聚酰胺、10份聚醚二醇、1～3份的十二烷基苯磺酸钠、1～3份的对甲苯磺酸、10份的四氟硼酸锂、10份乙二醇溶液放入高压反应釜中，加热到200～240℃，压力设置为0.8MPa，以200r/min的速度搅拌2h后，自然冷却到室温得到改性高分子抗静电剂；
所述马来酸酐接枝相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；
所述阻燃剂为聚磷酸铵、氢氧化物和金属氧化物，按照质量比例聚磷酸铵：氢氧化物：金属氧化物＝3：1：1～3：1：1.5混合；
所述高性能阻燃抗静电聚丙烯的制备方法，步骤为：
步骤一：将质量份数的聚丙烯、马来酸酐接枝相容剂、改性高分子抗静电剂混合，共同粉碎，过10目筛后，放入密炼机；
步骤二：取质量份数的玻璃纤维、碳纳米管、阻燃剂放入高速搅拌机中，以60r/min的速度搅拌20min后，转移到步骤一所述的密炼机中；
步骤三：开启密炼机搅拌，转子速度为20r/min，搅拌1～2min后，在5min内缓慢加入硅烷偶联剂和分散剂，然后设置密炼机的温度为180～260℃，转子速度50r/min，密炼10～20min后，取出冷却后放入注塑机中注塑成阻燃抗静电聚丙烯。
所述氢氧化物为氢氧化镁和氢氧化铝的混合物，氢氧化镁和氢氧化铝质量比为1：1；所述金属氧化物阻燃剂Fe2O3、CuO、Al2O3、MnO2中的一种或多种。
所述玻璃纤维为短切玻璃纤维，纤维直径为9～13μm，短切长度小于3mm。
所述分散剂为硅酮分散剂；所述硅烷偶联剂为KH550、KH151中的一种或混合。
所述聚丙烯、玻璃纤维、马来酸酐接枝聚丙烯、改性高分子抗静电剂在使用前需分别放在鼓风干燥箱中，在80℃下干燥12h。
本发明的有益效果：
1、本发明对聚丙烯进行改性，添加玻璃纤维，玻璃纤维具有优异的力学强度和热稳定性，配合相容剂马来酸酐接枝聚丙烯的使用，能够与聚丙烯构成玻璃纤维增强聚丙烯，玻璃纤维增强聚丙烯的比强度高、质轻、耐腐蚀。
2、本发明抗静电剂采用复配的改性高分子抗静电剂，制得的改性高分子抗静电剂与聚丙烯的相容性好，且在聚丙烯中形成交联的网状结构，与多壁碳纳米管、单壁碳纳米管相互配合，能够有效防止聚丙烯材料表面电荷的积累，积累电荷及时导走，不影响聚丙烯材料本身的力学性能，不仅不影响聚丙烯的力学性能，而且提高了聚丙烯的抗静电和导电性能。
3、本发明添加的阻燃剂为聚磷酸铵、氢氧化物和金属氧化物，按照质量比例聚磷酸铵：氢氧化物：金属氧化物＝3：1：1～3：1：1.5混合；协同阻燃，不仅阻燃、少烟，具有良好的阻燃效果，与玻璃纤维增强聚丙烯配合进一步增强聚丙烯材料力学强度和热稳定性，降低因阻燃剂的加入给聚丙烯材料力学性能带来的影响。
4、本发明采用马来酸酐接枝聚丙烯使得玻璃纤维与聚丙烯之间的相容性好，以及加入硅烷偶联剂、硅酮高效分散剂，使得抗静电剂、碳纳米管、阻燃剂与聚丙烯具有良好的相容性，能够与聚丙烯接枝连接，形成一个整体，在整体上加强聚丙烯材料的力学性能和耐候性。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高性能阻燃抗静电聚丙烯，包括以下质量份数的原料：聚丙烯50份，玻璃纤维10份，碳纳米管5份，改性高分子抗静电剂5份，马来酸酐接枝相容剂3份，阻燃剂3份，硅烷偶联剂1份，分散剂0.1份；
所述碳纳米管为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管按照质量比例单壁碳纳米管：多壁碳纳米管＝1：2的混合；
所述改性高分子抗静电剂为依次称取取质量份数为40份的聚酰胺、10份聚醚二醇、1份的十二烷基苯磺酸钠、1份的对甲苯磺酸、10份的四氟硼酸锂、10份乙二醇溶液放入高压反应釜中，加热到200℃，压力设置为0.8MPa，以200r/min的速度搅拌2h后，自然冷却到室温得到改性高分子抗静电剂；
所述马来酸酐接枝相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；
所述阻燃剂为聚磷酸铵、氢氧化物和金属氧化物，按照质量比例聚磷酸铵：氢氧化物：金属氧化物＝3：1：1混合；
所述高性能阻燃抗静电聚丙烯的制备方法，步骤为：
步骤一：将质量份数的聚丙烯、马来酸酐接枝相容剂、改性高分子抗静电剂混合，共同粉碎，过10目筛后，放入密炼机；
步骤二：取质量份数的玻璃纤维、碳纳米管、阻燃剂放入高速搅拌机中，以60r/min的速度搅拌20min后，转移到步骤一所述的密炼机中；
步骤三：开启密炼机搅拌，转子速度为20r/min，搅拌1min后，在5min内缓慢加入硅烷偶联剂和分散剂，然后设置密炼机的温度为180℃，转子速度50r/min，密炼10min后，取出冷却后放入注塑机中注塑成阻燃抗静电聚丙烯。
实施例2
一种高性能阻燃抗静电聚丙烯，包括以下质量份数的原料：聚丙烯70份，玻璃纤维30份，碳纳米管20份，改性高分子抗静电剂15份，马来酸酐接枝相容剂8份，阻燃剂10份，硅烷偶联剂5份，分散剂3份；
所述碳纳米管为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管按照质量比例单壁碳纳米管：多壁碳纳米管＝1：3的混合；
所述改性高分子抗静电剂为依次称取取质量份数为40份的聚酰胺、10份聚醚二醇、3份的十二烷基苯磺酸钠、3份的对甲苯磺酸、10份的四氟硼酸锂、10份乙二醇溶液放入高压反应釜中，加热到240℃，压力设置为0.8MPa，以200r/min的速度搅拌2h后，自然冷却到室温得到改性高分子抗静电剂；
所述马来酸酐接枝相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；
所述阻燃剂为聚磷酸铵、氢氧化物和金属氧化物，按照质量比例聚磷酸铵：氢氧化物：金属氧化物＝3：1：1.5混合；
所述高性能阻燃抗静电聚丙烯的制备方法，步骤为：
步骤一：将质量份数的聚丙烯、马来酸酐接枝相容剂、改性高分子抗静电剂混合，共同粉碎，过10目筛后，放入密炼机；
步骤二：取质量份数的玻璃纤维、碳纳米管、阻燃剂放入高速搅拌机中，以60r/min的速度搅拌20min后，转移到步骤一所述的密炼机中；
步骤三：开启密炼机搅拌，转子速度为20r/min，搅拌2min后，在5min内缓慢加入硅烷偶联剂和分散剂，然后设置密炼机的温度为260℃，转子速度50r/min，密炼20min后，取出冷却后放入注塑机中注塑成阻燃抗静电聚丙烯。
实施例3
一种高性能阻燃抗静电聚丙烯，包括以下质量份数的原料：聚丙烯60份，玻璃纤维20份，碳纳米管15份，改性高分子抗静电剂10份，马来酸酐接枝相容剂5份，阻燃剂6份，硅烷偶联剂3份，分散剂2份；
所述碳纳米管为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管按照质量比例单壁碳纳米管：多壁碳纳米管＝1：3的混合；
所述改性高分子抗静电剂为依次称取取质量份数为40份的聚酰胺、10份聚醚二醇、2份的十二烷基苯磺酸钠、2份的对甲苯磺酸、10份的四氟硼酸锂、10份乙二醇溶液放入高压反应釜中，加热到220℃，压力设置为0.8MPa，以200r/min的速度搅拌2h后，自然冷却到室温得到改性高分子抗静电剂；
所述马来酸酐接枝相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；
所述阻燃剂为聚磷酸铵、氢氧化物和金属氧化物，按照质量比例聚磷酸铵：氢氧化物：金属氧化物＝3：1：1.2混合；
所述高性能阻燃抗静电聚丙烯的制备方法，步骤为：
步骤一：将质量份数的聚丙烯、马来酸酐接枝相容剂、改性高分子抗静电剂混合，共同粉碎，过10目筛后，放入密炼机；
步骤二：取质量份数的玻璃纤维、碳纳米管、阻燃剂放入高速搅拌机中，以60r/min的速度搅拌20min后，转移到步骤一所述的密炼机中；
步骤三：开启密炼机搅拌，转子速度为20r/min，搅拌2min后，在5min内缓慢加入硅烷偶联剂和分散剂，然后设置密炼机的温度为200℃，转子速度50r/min，密炼15min后，取出冷却后放入注塑机中注塑成阻燃抗静电聚丙烯。
对实施例1～实施例3和纯聚丙烯作为对比例进行检测，性能测试结果如下表：
由表可知，按照本发明方法与配方制备的高性能阻燃抗静电聚丙烯与普通聚丙烯相比，具有良好的力学性能，阻燃性能好，抗静电能力强。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种阻燃聚烯烃复合材料及其制备方法和应用