專(zhuān)利名稱：一種抗靜電和導(dǎo)電聚丙烯共混物的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抗靜電和導(dǎo)電聚丙烯(PP)共混物的制備方法，特別是一種通過(guò)與極性聚合物等共混制備多元復(fù)合抗靜電和導(dǎo)電PP共混物的方法。
背景技術(shù)：
PP具有良好的拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度及硬度，還具有優(yōu)良的耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性和電絕緣性，是一種應(yīng)用十分廣泛的通用塑料。然而，其體積電阻率在1016～1020Ω·cm的范圍，在使用過(guò)程中容易產(chǎn)生靜電危害，從而限制了其在電子、石油化工、醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用。
為了降低PP的體積電阻率，國(guó)內(nèi)外對(duì)添加導(dǎo)電炭黑的PP共混體系進(jìn)行了大量的研究。中國(guó)專(zhuān)利CN 1312321A的共混物包括PP、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)和導(dǎo)電炭黑，具有良好的導(dǎo)電性能。Polymer Engineering And Science，1996，36(10)1336-1346采用PP和尼龍做基體，添加導(dǎo)電炭黑，得到電阻率較低的導(dǎo)電共混物。Journal of Applied Polymer Science，2001，81104-115報(bào)道了PP/超高分子量聚乙烯(UHMWPE)/炭黑(CB)復(fù)合體系，通過(guò)γ射線輻射交聯(lián)UHMWPE，進(jìn)一步降低了復(fù)合體系的體積電阻率和滲濾閾值。Journal ofElectrostatics，1999，47201-214研究了PP/尼龍(PA)/玻璃纖維(GF)/CB四元復(fù)合物，通過(guò)PA、GF、CB在PP基體中形成三重滲濾結(jié)構(gòu)，在添加少量的CB時(shí)得到了電阻率在106-109Ω/sq的靜電消除型復(fù)合物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在降低PP體積電阻率的同時(shí)，盡量采用較少的CB用量，得到電阻率穩(wěn)定、范圍可調(diào)的抗靜電和導(dǎo)電PP共混物。
本發(fā)明的抗靜電和導(dǎo)電PP共混物的組分和含量如下(質(zhì)量份數(shù))(1)聚丙烯(PP) 100份(2)環(huán)氧樹(shù)脂(EP) 10～18.5份(3)經(jīng)偶聯(lián)劑處理的玻璃纖維(GF) 11～21份
(4)導(dǎo)電炭黑(CB) 5～10份本發(fā)明的抗靜電和導(dǎo)電聚丙烯共混物的制備方法如下按質(zhì)量份數(shù)將100份的聚丙烯與10～18.5份的環(huán)氧樹(shù)脂，11～21份的經(jīng)偶聯(lián)劑處理的玻璃纖維，及5～10份的導(dǎo)電炭黑混合均勻后同時(shí)加入到密煉機(jī)中，在170～210℃的加工溫度和20～60rpm轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下熔融共混5～20min，得到抗靜電和導(dǎo)電的聚丙烯共混物。
本發(fā)明使用的聚丙烯為共聚聚丙烯或均聚聚丙烯，熔融指數(shù)為6～30g/10min。
本發(fā)明使用的環(huán)氧樹(shù)脂為雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂，環(huán)氧當(dāng)量為1428～2500g/eq。
本發(fā)明使用的經(jīng)偶聯(lián)劑處理的玻璃纖維采用的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑。
本發(fā)明使用的導(dǎo)電炭黑的DBP吸收值為85～380ml/100g。
本發(fā)明利用各組分間的極性和親合性不同原理。在剪切混合過(guò)程中，由于環(huán)氧樹(shù)脂極性大，與炭黑的親合性強(qiáng)，而且在加工溫度下，環(huán)氧樹(shù)脂具有更低的熔融粘度，因此炭黑分布于環(huán)氧樹(shù)脂中；而環(huán)氧樹(shù)脂具有極性基團(tuán)，能與經(jīng)偶聯(lián)劑處理的玻璃纖維形成較強(qiáng)作用，因而環(huán)氧樹(shù)脂包覆在玻璃纖維表面，并通過(guò)玻璃纖維間的搭接形成導(dǎo)電通路，以實(shí)現(xiàn)PP體積電阻率的降低。
本方法加工工藝簡(jiǎn)單，能有效地降低PP的體積電阻率。通過(guò)改變組分的配比，可以調(diào)節(jié)共混物的體積電阻率，得到電阻率穩(wěn)定、重現(xiàn)性好的抗靜電和導(dǎo)電PP共混物。與未改性的PP相比，電阻率大幅度降低。與PP/CB體系相比，在達(dá)到相同數(shù)量級(jí)的體積電阻率時(shí)，炭黑用量明顯減少。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，而不是限制本發(fā)明的范圍。
以下實(shí)施例中使用的聚丙烯均為共聚聚丙烯，韓國(guó)HYUNDAI公司生產(chǎn)，牌號(hào)為M1600。
實(shí)施例1～5將熔融指數(shù)為25g/10min的聚丙烯(PP)，與環(huán)氧當(dāng)量為2000g/eq的環(huán)氧樹(shù)脂(EP)、經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑KH550處理的玻璃纖維(GF)和DBP吸收值為168.6ml/100g的導(dǎo)電炭黑按表1中的配方混合均勻后同時(shí)加入到密煉機(jī)中，在190℃的加工溫度和30rpm轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下熔融共混10min，得到抗靜電PP共混物。
密煉得到的抗靜電PP共混物在平板硫化機(jī)上于190℃壓制成型5min，得到約1mm厚試片。按照GB1410-78標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試體積電阻率，結(jié)果見(jiàn)表1。
表1 抗靜電PP共混物的配方及體積電阻率配方(質(zhì)量份數(shù)) 體積電阻率PP EPGF CB (Ω·cm)對(duì)比例11001.02×101721006.4 5.01×109實(shí)施例1100 1012.55 2.29×10102100 12.5 12.55 9.48×1083100 12.5 18.55 4.01×1094100 18.5 18.55 1.70×1095100 12.5 12.56.255.40×108由表1可以看出，加入5份或6.25份CB時(shí)，改變EP和GF的用量，得到的共混物的體積電阻率比未改性的純PP的體積電阻率低7～9個(gè)數(shù)量級(jí)。電阻率在109Ω·cm左右時(shí)，本發(fā)明的共混物所需的CB用量也少于PP/CB體系。
實(shí)施例6～8將熔融指數(shù)為25g/10min的聚丙烯(PP)，與環(huán)氧當(dāng)量為2000g/eq的環(huán)氧樹(shù)脂(EP)、經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑KH550處理的玻璃纖維(GF)和DBP吸收值為168.6ml/100g的導(dǎo)電炭黑按表2中的配方混合均勻后同時(shí)加入到密煉機(jī)中，在190℃的加工溫度和30rpm轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下熔融共混10min，得到導(dǎo)電PP共混物。
密煉得到的導(dǎo)電PP共混物在平板硫化機(jī)上于190℃壓制成型5min，得到約4mm厚試片。按照GB/T15662-1995標(biāo)準(zhǔn)制備標(biāo)準(zhǔn)試樣并測(cè)試體積電阻率，結(jié)果見(jiàn)表2。
表2 導(dǎo)電PP共混物的配方及體積電阻率配方(質(zhì)量份數(shù))體積電阻率PP EPGFCB (Ω·cm)對(duì)比例1100 1.02×10172100 7.5 6.31×106實(shí)施例6100 12.5 12.5 7.5 2.79×1037100 12.5 18.5 7.5 2.27×1048100 14215.6 5.26×104由表2可以看出，加入7.5份或5.6份CB時(shí)，改變EP和GF的用量，得到的共混物的體積電阻率比未改性的純PP的體積電阻率低13～14個(gè)數(shù)量級(jí)。在相同的CB含量時(shí)，本發(fā)明的共混物的體積電阻率明顯低于PP/CB體系的體積電阻率。
權(quán)利要求
1.一種抗靜電和導(dǎo)電聚丙烯共混物的制備方法，其特征在于按質(zhì)量份數(shù)將100份的聚丙烯與10～18.5份的環(huán)氧樹(shù)脂，11～21份的經(jīng)偶聯(lián)劑處理的玻璃纖維，及5～10份的導(dǎo)電炭黑混合均勻后同時(shí)加入到密煉機(jī)中，在170～210℃的加工溫度和20～60rpm轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下熔融共混5～20min，得到抗靜電和導(dǎo)電的聚丙烯共混物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗靜電和導(dǎo)電聚丙烯共混物的制備方法，其特征在于所述的聚丙烯為共聚聚丙烯或均聚聚丙烯，熔融指數(shù)為6～30g/10min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗靜電和導(dǎo)電聚丙烯共混物的制備方法，其特征在于所述的環(huán)氧樹(shù)脂為雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂，環(huán)氧當(dāng)量為1428～2500g/eq。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗靜電和導(dǎo)電聚丙烯共混物的制備方法，其特征在于所述的經(jīng)偶聯(lián)劑處理的玻璃纖維采用的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗靜電和導(dǎo)電聚丙烯共混物的制備方法，其特征在于所述的導(dǎo)電炭黑的DBP吸收值為85～380ml/100g。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種抗靜電和導(dǎo)電聚丙烯(PP)共混物的制備方法。這種抗靜電和導(dǎo)電PP共混物的組成為PP、環(huán)氧樹(shù)脂、經(jīng)偶聯(lián)劑處理的玻璃纖維和導(dǎo)電炭黑。在170～210℃的加工溫度下將上述成分加入到密煉機(jī)中，在剪切混合過(guò)程中，會(huì)自發(fā)地形成炭黑分布于環(huán)氧樹(shù)脂中，環(huán)氧樹(shù)脂包覆在玻璃纖維表面，并通過(guò)玻璃纖維間的搭接形成導(dǎo)電通路的復(fù)合體系，可以有效地降低PP的體積電阻率。本發(fā)明提供的制備方法加工工藝簡(jiǎn)單，并可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)PP的體積電阻率，得到的抗靜電和導(dǎo)電PP共混物電阻率穩(wěn)定、重現(xiàn)性好。
文檔編號(hào)H01B1/24GK1583867SQ20041002468
公開(kāi)日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2004年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月27日
發(fā)明者李瑩, 張勇, 王仕峰, 張隱西 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)