一種含石墨烯抗靜電聚丙烯材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種石墨烯改性的抗靜電聚丙烯材料及其制備方法，更具體的是通過 添加石墨烯提高聚丙烯復合材料的導電性能，可用于電子、石油化工、醫(yī)療等領域，屬于聚 合物改性和加工技術領域。
【背景技術】
[0002] 聚丙烯因其具有良好的加工性能和物理、力學、化學性能和電絕緣性能，同時質(zhì) 輕、價廉，是一種應用廣泛的通用塑料。然而，其體積電阻率在1〇 16~102()Ω .cm的范圍，在使 用過程中容易產(chǎn)生靜電危害，從而限制了其在電子、石油化工、醫(yī)療等領域的應用。
[0003] 為了降低PP的體積電阻率，在PP基材中添加導電劑是最常用的導電措施。常用的 導電材料主要為導電炭黑、石墨等，碳黑價格低廉實用性強，并且導電性需求有較大的余 地，其表面電阻范圍可在1〇 2~109Ω，但添加量較大，對塑料基體的力學性能有較大影響。中 國專利CN 1312321Α的共混物包括ΡΡ、乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)和導電炭黑，具有良好 的導電性能。CN10759921通過在聚丙烯材料中加入導電纖維，有效地改善了聚丙烯復合材 料中的表面電阻，提高材料的導電性能。
[0004] 石墨烯作為一種新型的二維碳納米材料，在室溫下具有良好的導電性能，且結構 十分穩(wěn)定，但是由于石墨烯與塑料體系的基材容易出現(xiàn)相容性、石墨烯難于分散等問題。己 經(jīng)有很多研究者制備了石墨烯填充的復合材料，很多學者都采用溶液聚合法和原位聚合法 來制備石墨烯填充的復合材料，這些方法操作復雜，成本昂貴，因而只能應用于一些小規(guī)模 的制備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種優(yōu)異的抗靜電性能、力學性能較好的一種含石墨烯抗靜 電聚丙烯材料，本發(fā)明的另一個目的是為了提供這種聚丙烯材料的制備方法。
[0006] 為了提高聚丙烯復合材料的抗靜電性能，本發(fā)明的技術方案是在聚丙烯材料的基 礎配方中加入表面改性石墨烯，經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑表面改性的石墨烯在聚丙烯中充分分散， 從而有效地改善聚丙烯復合材料中的表面電阻，提高材料的導電性能。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的。
[0008] -種含石墨烯抗靜電聚丙烯材料，由以下按重量配比計的原料組成： 聚丙烯 52~98%; 表面改性石墨烯 1~10 %; 增韌劑POE 0~10%;
[0009] 無機填料_ 0~25 % ; 抗氧劑 0.3~1 %; 其他助劑 0.5~2%。
[0010] 本發(fā)明所適用的聚丙烯復合材料體系中，所述的聚丙烯為熔體流動速率(230°C X 2.16kg)在5~50g/10min之間的高結晶均聚丙烯或嵌段共聚丙烯，其中嵌段共聚丙烯的共 聚單體常見為乙烯，其含量在4~lOmol%的范圍內(nèi)，高結晶聚丙烯的結晶度在70%以上，等 規(guī)度大于99 %。
[0011] 所述的增韌劑Ρ0Ε為線形乙烯-辛烯共聚物，密度為0.86~0.90g/cm3，熔融指數(shù)為 0 · 5~50g/10min(測試條件：190°C X 2 · 16kg)。
[0012] 所述的抗氧劑包括主抗氧劑和輔抗氧劑，主抗氧劑可以選用受阻酚或硫酯類抗氧 劑如3114、1010、DSTP的其中一種或幾種;輔抗氧劑可以選用亞磷酸鹽或酯類抗氧劑如618、 168 等；
[0013] 所述的表面改性石墨烯是由表面經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑處理的石墨烯，石墨烯單層厚度 為l-100nm。其添加量為重量百分比為1~10%，效果更好的添加量是3~8%。
[0014] 所述的其他添加劑包括各種顏色添加劑、各種酯類或脂肪酸類潤滑劑等。
[0015] 上述這種含石墨烯抗靜電聚丙烯材料的制備方法，其步驟如下：
[0016] (1)先將表面改性劑、溶劑按比例1:1000混合后，再加入100份石墨烯粉混合，高速 攪拌并超聲分散制得改性石墨烯分散液，再將該改性石墨烯分散液干燥并球墨后，制得表 面改性石墨烯；
[0017] (2)將聚丙烯、表面改性石墨烯、增韌劑、無機填料、抗氧劑、其他助劑按重量比稱 取，在高速混合器中干混5~15分鐘；
[0018] (3)將混合的原料置于雙螺桿機中，經(jīng)熔融擠出，造粒，其工藝為：一區(qū)190~200 。(：，二區(qū)200~210°C，三區(qū)210~220°C，四區(qū)205~215°C ;整個擠出過程的停留時間為1~2 分鐘，壓力為12~18MPa。
[0019] 本發(fā)明通過在聚丙烯復合材料的基礎配方中添加一種能夠有效地提高導電性能 的表面改性石墨烯，從而制備出抗靜電性能更好的聚丙烯復合材料。
[0020] 本發(fā)明的優(yōu)點是：
[0021] 1、本發(fā)明通過添加石墨烯使所制得的聚丙烯復合材料具有更好的抗靜電性能，同 時力學性能有一定幅度的提尚。
[0022] 2、本發(fā)明通過對石墨烯進行表面改性，使石墨烯在聚丙烯材料中的分散明顯提 高，使用較小的添加量達到了很好的抗靜電效果。
[0023] 3、本發(fā)明提出的改善聚丙烯材料抗靜電性能的方法制備工藝簡單、生產(chǎn)成本低。
【具體實施方式】
[0024] 下面結合實施例，對本發(fā)明作進一步詳細說明：
[0025] 在實施例及對比例復合材料配方中，聚丙烯為不同流動性的高結晶均聚丙烯和嵌 段共聚丙烯，用量為52~98%重量份，其中嵌段共聚丙烯的共聚單體常見為乙烯，其含量在 4~lOmol%的范圍內(nèi)。聚丙烯的熔體流動速率(230°CX2.16kg)為5~60g/10min。高結晶聚 丙稀的結晶度在70 %以上，等規(guī)度大于99%。所述的石墨稀單層厚度在l-100nm之間。所述 的增韌劑Ρ0Ε為杜邦公司產(chǎn)的線形乙烯-辛烯共聚物，商品名為8180,其密度為0.88~ 0.90g/cm 3，恪融指數(shù)為0.5g/10min(測試條件：190°C X 2.16kg)。所述的主抗氧劑為英國 ICE公司產(chǎn)的DSTP，商品牌號為Negonox DSTP，化學名稱為硫代二丙酸十八酯，以及Ciba公 司的Irganoxl010(化學名稱為四[β-(3,5-二叔丁基4 一羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯。輔抗 氧劑為Ciba公司產(chǎn)的168,商品牌號為Irgafos 168,化學名稱為三(2，4_二叔丁基苯基）亞 磷酸酯。此外還包括各種顏色添加劑、各種酯類或脂肪酸類潤滑劑等。
[0026] 實施例1
[0027]按重量百分比稱取聚丙烯77.6%、增韌劑為5%、滑石粉15%、表面改性石墨烯 1 %、IrganoxlOlO為0 · 1 %、Igrafosl68為0 · 2%、Negonox DSTP為0 · 1 %黑色母1 %，在高速 混合器中干混5分鐘，再加入雙螺桿擠出機中熔融擠出造粒，其中螺筒內(nèi)溫度為：一區(qū)200 °C，二區(qū)210°C，三區(qū)220°C，四區(qū)210°C，機頭220°C，雙螺桿擠出機轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分。粒子經(jīng) 干燥后在注射成型機上注射成型制樣。
[0028] 實施例2
[0029]按重量百分比稱取聚丙烯73.6%、增韌劑為5%、滑石粉15%、表面改性石墨烯 5%、IrganoxlOlO為0 · 1 %、Igrafosl68為0 · 2%、Negonox DSTP為0 · 1 %黑色母1 %，在高速 混合器中干混5分鐘，再加入雙螺桿擠出機中熔融擠出造粒，其中螺筒內(nèi)溫度為：一區(qū)200 °C，二區(qū)210°C，三區(qū)220°C，四區(qū)210°C，機頭220°C，雙螺桿擠出機轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分。粒子經(jīng) 干燥后在注射成型機上注射成型制樣。
[0030] 實施例3
[0031]按重量百分比稱取聚丙烯68.6%、增韌劑為5%、滑石粉15%、表面改性石墨烯 10%、Irganoxl010為0 · 1 %、Igrafosl68為0 · 2%、Negonox DSTP為0 · 1 % 黑色母1 %，在高速 混合器中干混5分鐘，再加入雙螺桿擠出機中熔融擠出造粒，其中螺筒內(nèi)溫度為：一區(qū)200 °C，二區(qū)210°C，三區(qū)220°C，四區(qū)210°C，機頭220°C，雙螺桿擠出機轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分。粒子經(jīng) 干燥后在注射成型機上注射成型制樣。
[0032] 實施例4
[0033] 按重量百分比稱取聚丙烯8 7 . 6 %、增韌劑為5 %、表面改性石墨烯6 %、 IrganoxlOlO為0· 1%、Igrafosl68為0.2%、Negonox DSTP為0· 1%黑色母 1%，在高速混合 器中干混5分鐘，再加入雙螺桿擠出機中熔融擠出造粒，其中螺筒內(nèi)溫度為:一區(qū)200°C，二 區(qū)210°C，三區(qū)220°C，四區(qū)210°C，機頭220°C，雙螺桿擠出機轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分。粒子經(jīng)干燥后 在注射成型機上注射成型制樣。
[0034] 實施例5
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