本發(fā)明涉及一種永久抗靜電聚丙烯美學(xué)樹脂復(fù)合材料及其制備方法，是一種工藝簡單、綜合性能良好的改性聚丙烯復(fù)合材料，可用于永久抗靜電聚丙烯美學(xué)樹脂制品，屬于聚合物改性和加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于聚丙烯的成本低、密度小、強(qiáng)度高、耐化學(xué)性能好、加工工藝性好、易回收利用等優(yōu)點(diǎn)，因此聚丙烯在日常生活、生產(chǎn)中扮演著十分重要的角色，是五大通用樹脂中發(fā)展最快的品種之一。廣泛地應(yīng)用于汽車內(nèi)外飾、家電和日用品中。如汽車儀表板、保險杠、電飯煲殼體、收納箱等。
近年來，隨著時尚潮流的發(fā)展，人們對身邊色彩的追求也越來越豐富多彩，對日用生活品和工業(yè)用品普通色彩設(shè)計已經(jīng)不能滿足人們的需求，他們更加青睞珠光、閃光效果、閃爍珠光、金屬光澤等特殊效果色彩。目前這類顏色的實(shí)現(xiàn)主要通過表面噴涂技術(shù)，然而噴涂技術(shù)存在一些不可克服缺點(diǎn)，如環(huán)保、工藝流程復(fù)雜、不可循環(huán)利用、綜合成本高等問題。
免噴涂技術(shù)是近年來新興的一種新技術(shù)，是指采用帶有特殊效果顏料的美學(xué)樹脂通過直接注塑成型使制品具有金屬光澤、珠光、閃爍珠光等特殊效果的一項技術(shù)。免噴涂材料作為一種提高制品生產(chǎn)效率，環(huán)境友好的新材料逐漸被市場認(rèn)可，越來越受到客戶的青睞。采用免噴涂技術(shù)獲得的制件可100％回收再利用，不產(chǎn)生對環(huán)境有毒有害的氣體、粉塵等污染物質(zhì)，而且容易成型、生產(chǎn)效率高、成本低。是傳統(tǒng)噴涂技術(shù)的一種替代技術(shù)。
免噴涂技術(shù)賦予了聚丙烯復(fù)合材料絢麗多彩外觀的同時，也存在著一些不足。由于美學(xué)樹脂，光澤度高，色彩艷麗，因此在實(shí)際應(yīng)用的過程中，主要作為表觀件，然而美學(xué)樹脂在生產(chǎn)、運(yùn)輸中，尤其是長期使用過程中，不可避免地會發(fā)生摩擦，并產(chǎn)生靜電。由于其表面電阻率大，產(chǎn)生的靜電不能得到有效的散逸，從而導(dǎo)致吸附灰塵，嚴(yán)重影響材料的美觀。這類缺點(diǎn)嚴(yán)重限制了聚丙烯美學(xué)樹脂復(fù)合材料的應(yīng)用。因此迫切需要開發(fā)一類永久抗靜電聚丙烯美學(xué)樹脂來解決美學(xué)樹脂在長期使用過程中表面吸塵問題。
有關(guān)如何提高普通聚丙烯復(fù)合材料永久抗靜電性能已有一些報道，也提供了一些解決方案，如中國專利CN 104250398A通過添加適量油酸聚乙二醇酯與聚丙烯酸鈉按照重量比4：1組成的復(fù)合抗靜電劑，使得材料的表面電阻率降低至105-107Ω，然而聚乙二醇酯的添加會導(dǎo)致材料的發(fā)粘效果變差。中國專利CN101463163A公開了一種通過添加十二烷基苯磺酸摻雜本征態(tài)制得的導(dǎo)電聚苯胺作為永久抗靜電劑，使聚丙烯材料的表面電阻率降低1-5個數(shù)量級，然而這種材料的顏色難以控制。關(guān)于美學(xué)樹脂的永久抗靜電性能的相關(guān)專利尚罕見報道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種永久抗靜電聚丙烯美學(xué)樹脂復(fù)合材料，以解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題。
本發(fā)明的目的主要通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
一種永久抗靜電聚丙烯美學(xué)樹脂復(fù)合材料，按以下重量百分比計的原料配制而成：
所述聚丙烯為熔體流動速率在5～90g/10min之間的均聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯，測試條件為230℃，2.16kg；其中嵌段共聚聚丙烯的共聚單體為乙烯，其含量在5～15mol％的范圍內(nèi)，均聚聚丙烯的結(jié)晶度在70％以上，等規(guī)度大于99％。
所述的無機(jī)填料為滑石粉、碳酸鈣、硅灰石和硫酸鋇中的一種或幾種的組合物，其粒徑范圍均為1～15微米。
所述的永久抗靜電劑為聚醚酰胺類高分子永久型抗靜電劑，多壁碳納米管母粒，碳纖維導(dǎo)電纖維或聚離子液體中的一種。
所述的增韌劑為熱塑性彈性體POE，是一類線性乙烯-辛烯共聚物，密度在0.88g/cm3到0.90g/cm3之間，熔融指數(shù)為0.5～14g/10min(230℃，2.16kg)。
所述的金屬效果顏料為表面無包覆層或有包覆層的金屬顏料，其中金屬顏料為鋁粉、銅粉、金粉、銀粉、鋅粉、錫粉和鐵粉中的一種或幾種，所述金屬顏料的形態(tài)為球狀，玉米片狀或者銀元狀；所述的表面包覆層選自聚乙烯蠟、丙烯酸酯、己二酸二辛酯，環(huán)氧大豆油和礦物油中的一種或幾種的組合。金屬顏料粒徑為5～300μm，優(yōu)選16～120μm。
所述的色彩增亮劑為粒徑10～300μm的珠光效果顏料，為天然魚鱗珠光顏料、氯氧化鋯結(jié)晶珠光顏料、云母涂覆珠光顏料、二氧化硅涂覆珠光顏料、硼酸鋁鹽涂覆珠光顏料、人造云母涂覆珠光顏料中的一種或幾種的混合物。珠光顏料粒徑優(yōu)選20～200μm。
所述的珠光效果顏料表面包覆一層或多層的金屬氧化物。金屬氧化物為氧化鐵、氧化鋅、氧化鐵、二氧化錫、二氧化鈦、氧化銻或氧化鋁。
所述的相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯樹脂PP-g-MAH，馬來酸酐的接枝率為0.4～1.3％，熔指為40-150g/10min，測試條件為190℃，2.16kg。
所述的抗氧劑包括主抗氧劑和輔抗氧劑，主抗氧劑選用受阻酚和硫酯類抗氧劑中的一種或幾種；輔抗氧劑選用亞磷酸鹽和酯類抗氧劑中的一種或兩種。
具體地，主抗氧劑為3114、1010和DSTP中的一種或者幾種；輔抗氧劑為618和168中的一種或兩種。
所述的光穩(wěn)定劑選用受阻胺類光穩(wěn)定劑。
上述永久抗靜電聚丙烯美學(xué)樹脂復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟為：
(1)按重量配比稱取原料；
(2)將原料置于高速混合器中混合3～5分鐘；
(3)將混合均勻的原料置于雙螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)熔融擠出，造粒得到永久抗靜電聚丙烯美學(xué)樹脂復(fù)合材料，其擠出工藝參數(shù)為：一區(qū)190～200℃，二區(qū)200～210℃，三區(qū)210～230℃，四區(qū)205～220℃；整個擠出過程的停留時間為1～2分鐘。壓力為12-18MPa。
本發(fā)明技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于以下幾個方面：
(1)在聚丙烯美學(xué)樹脂體系中添加適量的永久抗靜電助劑，有效降低了聚丙烯美學(xué)樹脂的表面電阻率，達(dá)到永久抗靜電的效果；
(2)本發(fā)明所制備的聚丙烯美學(xué)樹脂在保證永久抗靜電性能的同時(1010～1011Ω)，對材料的其他性能影響較小；
(3)本發(fā)明所提出的改善聚丙烯美學(xué)樹脂永久抗靜電性能的方法制備工藝簡單、利于批量化、生產(chǎn)成本低。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
在實(shí)施例及對比例復(fù)合材料配方中，聚丙烯為上海石油化工股份有限公司生產(chǎn)的共聚聚丙烯，商品名為M2600R，其熔體流動速率為26g/10min(測試條件：230℃×2.16Kg)；無機(jī)填料為5000目滑石粉，平均粒徑為2.5μm；永久抗靜電劑為阿科瑪公司生產(chǎn)的MH2030聚醚酰胺類大分子抗靜電劑或者為紹興佳華的PST-800聚離子液體型永久抗靜電劑；彈性體為美國陶氏公司生產(chǎn)Engage 8180。金屬效果顏料為銀元型鋁粉顏料，平均粒徑為50μm，載體為聚乙烯蠟。色彩增亮劑為人造云母珠光顏料，粒徑為20-150μm，表面包覆一層二氧化鈦氧化物。相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯樹脂，為佳易容相容劑江蘇有限公司生產(chǎn)的CMG5001，熔指為100～120g/10min，接枝率0.5～1.0％。主抗氧劑選用英國ICE公司生產(chǎn)的DSTP，化學(xué)名為硫代二丙酸十八醋，以及Ciba公司生產(chǎn)的3114，化學(xué)名為3,5-二叔丁基-4-羥基芐基磷酸二乙酯。輔抗氧劑為Ciba公司生產(chǎn)的168，化學(xué)名稱為三(2,4-二叔丁基芐基)亞磷酸醋。
將所有組份加入高速混合器中，以高于600r/min的轉(zhuǎn)速攪拌3～5min。將混合好的原料放入雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，螺桿轉(zhuǎn)速為120～320r/min，溫度為一區(qū)190～200℃，二區(qū)200～210℃，三區(qū)210～230℃，四區(qū)205～220℃；整個擠出過程的停留時間為1～2分鐘。
性能評價及實(shí)行標(biāo)準(zhǔn):
將按上述方法制造的塑料粒子材料置于100℃的鼓風(fēng)干燥箱中干燥2～3小時，然后再將干燥好的粒料在注射成型機(jī)上進(jìn)行注射成型制樣。拉伸性能按照ISO 527進(jìn)行，試樣尺寸為170×10×4mm啞鈴型樣條，拉伸速度為50mm/min；彎曲性能測試按照ISO 178進(jìn)行，試樣尺寸為80×10×4mm，彎曲速度為2mm/min，跨距為64mm；簡支梁缺口沖擊強(qiáng)度按ISO 179進(jìn)行，試樣尺寸為80×10×4mm，缺口深度為試樣寬度的1/3；
材料的表面電阻率采用數(shù)顯式表面電阻儀進(jìn)行測量，測量環(huán)境為23±2℃，相對濕度50±5％。樣品為150×100×3.2mm的注塑成型樣板，每組實(shí)驗測試3個樣板，每個樣板測試3個點(diǎn)。
材料的綜合性能通過測試所得的缺口沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、彎曲模量和表面電阻率進(jìn)行評判。實(shí)施例配方、對比例配方及各項性能測試結(jié)果見下列各表：
表1實(shí)施例1～7及對比例1～2配方(wt％)。
表2實(shí)施例1～7及對比例1～2測試結(jié)果
從實(shí)施例1～7與對比例1、2的對比可以看出，在聚丙烯美學(xué)樹脂材料中添加適量的聚醚酰胺或者聚離子液體永久抗靜電劑，可以顯著改善美學(xué)樹脂復(fù)合材料的抗靜電性能，使材料的表面電阻率降低至1010～1011；從實(shí)施例2、6與實(shí)施例4、7對比可以看出，聚離子液體改善聚丙烯美學(xué)樹脂復(fù)合材料的抗靜電性能更佳；從實(shí)施例4與實(shí)施例5對比可以看出，相容劑含量增加可以提高美學(xué)樹脂的抗靜電性能，但相應(yīng)的材料的缺口沖擊強(qiáng)度大幅度下降。
本發(fā)明的范圍不受所述具體實(shí)施方案的限制，所述實(shí)施方案只欲作為闡明本發(fā)明各個方面的單個例子，本發(fā)明范圍內(nèi)還包括功能等同的方法和組分。實(shí)際上，除了本文所述的內(nèi)容外，本領(lǐng)域技術(shù)人員參照上文的描述可以容易地掌握對本發(fā)明的多種改進(jìn)。所述改進(jìn)也落入所附權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。