專利名稱：一種抗靜電和導電聚丙烯共混物的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種抗靜電和導電聚丙烯(PP)共混物的制備方法，特別是一種通過與極性聚合物等共混制備多元復合抗靜電和導電PP共混物的方法。
背景技術：
PP具有良好的拉伸強度、壓縮強度及硬度，還具有優良的耐熱性、耐化學腐蝕性和電絕緣性，是一種應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，在使用過程中容易產生靜電危害，從而限制了其在電子、石油化工、醫療等領域的應用。
為了降低PP的體積電阻率，國內外對添加導電炭黑的PP共混體系進行了大量的研究。中國專利CN 1312321A的共混物包括PP、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)和導電炭黑，具有良好的導電性能。Polymer Engineering And Science，1996，36(10)1336-1346采用PP和尼龍做基體，添加導電炭黑，得到電阻率較低的導電共混物。Journal of Applied Polymer Science，2001，81104-115報道了PP/超高分子量聚乙烯(UHMWPE)/炭黑(CB)復合體系，通過γ射線輻射交聯UHMWPE，進一步降低了復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四元復合物，通過PA、GF、CB在PP基體中形成三重滲濾結構，在添加少量的CB時得到了電阻率在106-109Ω/sq的靜電消除型復合物。
發明內容
本發明的目的是在降低PP體積電阻率的同時，盡量采用較少的CB用量，得到電阻率穩定、范圍可調的抗靜電和導電PP共混物。
本發明的抗靜電和導電PP共混物的組分和含量如下(質量份數)(1)聚丙烯(PP) 100份(2)環氧樹脂(EP) 10～18.5份(3)經偶聯劑處理的玻璃纖維(GF) 11～21份
(4)導電炭黑(CB) 5～10份本發明的抗靜電和導電聚丙烯共混物的制備方法如下按質量份數將100份的聚丙烯與10～18.5份的環氧樹脂，11～21份的經偶聯劑處理的玻璃纖維，及5～10份的導電炭黑混合均勻后同時加入到密煉機中，在170～210℃的加工溫度和20～60rpm轉子轉速下熔融共混5～20min，得到抗靜電和導電的聚丙烯共混物。
本發明使用的聚丙烯為共聚聚丙烯或均聚聚丙烯，熔融指數為6～30g/10min。
本發明使用的環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂，環氧當量為1428～2500g/eq。
本發明使用的經偶聯劑處理的玻璃纖維采用的偶聯劑為硅烷偶聯劑或鈦酸酯偶聯劑。
本發明使用的導電炭黑的DBP吸收值為85～380ml/100g。
本發明利用各組分間的極性和親合性不同原理。在剪切混合過程中，由于環氧樹脂極性大，與炭黑的親合性強，而且在加工溫度下，環氧樹脂具有更低的熔融粘度，因此炭黑分布于環氧樹脂中；而環氧樹脂具有極性基團，能與經偶聯劑處理的玻璃纖維形成較強作用，因而環氧樹脂包覆在玻璃纖維表面，并通過玻璃纖維間的搭接形成導電通路，以實現PP體積電阻率的降低。
本方法加工工藝簡單，能有效地降低PP的體積電阻率。通過改變組分的配比，可以調節共混物的體積電阻率，得到電阻率穩定、重現性好的抗靜電和導電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，在達到相同數量級的體積電阻率時，炭黑用量明顯減少。
具體實施例方式以下實施例是對本發明的進一步說明，而不是限制本發明的范圍。
以下實施例中使用的聚丙烯均為共聚聚丙烯，韓國HYUNDAI公司生產，牌號為M1600。
實施例1～5將熔融指數為25g/10min的聚丙烯(PP)，與環氧當量為2000g/eq的環氧樹脂(EP)、經硅烷偶聯劑KH550處理的玻璃纖維(GF)和DBP吸收值為168.6ml/100g的導電炭黑按表1中的配方混合均勻后同時加入到密煉機中，在190℃的加工溫度和30rpm轉子轉速下熔融共混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上于190℃壓制成型5min，得到約1mm厚試片。按照GB1410-78標準測試體積電阻率，結果見表1。
表1 抗靜電PP共混物的配方及體積電阻率配方(質量份數) 體積電阻率PP EPGF CB (Ω·cm)對比例11001.02×101721006.4 5.01×109實施例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，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個數量級。電阻率在109Ω·cm左右時，本發明的共混物所需的CB用量也少于PP/CB體系。
實施例6～8將熔融指數為25g/10min的聚丙烯(PP)，與環氧當量為2000g/eq的環氧樹脂(EP)、經硅烷偶聯劑KH550處理的玻璃纖維(GF)和DBP吸收值為168.6ml/100g的導電炭黑按表2中的配方混合均勻后同時加入到密煉機中，在190℃的加工溫度和30rpm轉子轉速下熔融共混10min，得到導電PP共混物。
密煉得到的導電PP共混物在平板硫化機上于190℃壓制成型5min，得到約4mm厚試片。按照GB/T15662-1995標準制備標準試樣并測試體積電阻率，結果見表2。
表2 導電PP共混物的配方及體積電阻率配方(質量份數)體積電阻率PP EPGFCB (Ω·cm)對比例1100 1.02×10172100 7.5 6.31×106實施例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，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個數量級。在相同的CB含量時，本發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。
權利要求
1.一種抗靜電和導電聚丙烯共混物的制備方法，其特征在于按質量份數將100份的聚丙烯與10～18.5份的環氧樹脂，11～21份的經偶聯劑處理的玻璃纖維，及5～10份的導電炭黑混合均勻后同時加入到密煉機中，在170～210℃的加工溫度和20～60rpm轉子轉速下熔融共混5～20min，得到抗靜電和導電的聚丙烯共混物。
2.根據權利要求1所述的一種抗靜電和導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，熔融指數為6～30g/10min。
3.根據權利要求1所述的一種抗靜電和導電聚丙烯共混物的制備方法，其特征在于所述的環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂，環氧當量為1428～2500g/eq。
4.根據權利要求1所述的一種抗靜電和導電聚丙烯共混物的制備方法，其特征在于所述的經偶聯劑處理的玻璃纖維采用的偶聯劑為硅烷偶聯劑或鈦酸酯偶聯劑。
5.根據權利要求1所述的一種抗靜電和導電聚丙烯共混物的制備方法，其特征在于所述的導電炭黑的DBP吸收值為85～380ml/100g。
全文摘要
本發明提供了一種抗靜電和導電聚丙烯(PP)共混物的制備方法。這種抗靜電和導電PP共混物的組成為PP、環氧樹脂、經偶聯劑處理的玻璃纖維和導電炭黑。在170～210℃的加工溫度下將上述成分加入到密煉機中，在剪切混合過程中，會自發地形成炭黑分布于環氧樹脂中，環氧樹脂包覆在玻璃纖維表面，并通過玻璃纖維間的搭接形成導電通路的復合體系，可以有效地降低PP的體積電阻率。本發明提供的制備方法加工工藝簡單，并可在較大范圍內調節PP的體積電阻率，得到的抗靜電和導電PP共混物電阻率穩定、重現性好。
文檔編號H01B1/24GK1583867SQ20041002468
公開日2005年2月23日 申請日期2004年5月27日 優先權日2004年5月27日
發明者李瑩, 張勇, 王仕峰, 張隱西 申請人:上海交通大學