一种抗静电和导电聚丙烯共混物的制备方法 技术领域：
本发明涉及一种抗静电和导电聚丙烯(PP)共混物的制备方法，特别是一种通过与极性聚合物等共混制备多元复合抗静电和导电PP共混物的方法。
背景技术：
PP具有良好的拉伸强度、压缩强度及硬度，还具有优良的耐热性、耐化学腐蚀性和电绝缘性，是一种应用十分广泛的通用塑料。然而，其体积电阻率在1016～1020Ω·cm的范围，在使用过程中容易产生静电危害，从而限制了其在电子、石油化工、医疗等领域的应用。
为了降低PP的体积电阻率，国内外对添加导电炭黑的PP共混体系进行了大量的研究。中国专利CN 1312321A的共混物包括PP、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)和导电炭黑，具有良好的导电性能。Polymer Engineering And Science，1996，36(10)：1336-1346采用PP和尼龙做基体，添加导电炭黑，得到电阻率较低的导电共混物。Journal of Applied Polymer Science，2001，81：104-115报道了PP/超高分子量聚乙烯(UHMWPE)/炭黑(CB)复合体系，通过γ射线辐射交联UHMWPE，进一步降低了复合体系的体积电阻率和渗滤阈值。Journal ofElectrostatics，1999，47：201-214研究了PP/尼龙(PA)/玻璃纤维(GF)/CB四元复合物，通过PA、GF、CB在PP基体中形成三重渗滤结构，在添加少量地CB时得到了电阻率在106-109Ω/sq的静电消除型复合物。
发明内容：
本发明的目的是在降低PP体积电阻率的同时，尽量采用较少的CB用量，得到电阻率稳定、范围可调的抗静电和导电PP共混物。
本发明的抗静电和导电PP共混物的组分和含量如下(质量份数)：
(1)聚丙烯(PP) 100份
(2)环氧树脂(EP) 10～18.5份
(3)经偶联剂处理的玻璃纤维(GF) 11～21份
(4)导电炭黑(CB) 5～10份
本发明的抗静电和导电聚丙烯共混物的制备方法如下：按质量份数将100份的聚丙烯与10～18.5份的环氧树脂，11～21份的经偶联剂处理的玻璃纤维，及5～10份的导电炭黑混合均匀后同时加入到密炼机中，在170～210℃的加工温度和20～60rpm转子转速下熔融共混5～20min，得到抗静电和导电的聚丙烯共混物。
本发明使用的聚丙烯为共聚聚丙烯或均聚聚丙烯，熔融指数为6～30g/10min。
本发明使用的环氧树脂为双酚A型环氧树脂，环氧当量为1428～2500g/eq。
本发明使用的经偶联剂处理的玻璃纤维采用的偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
本发明使用的导电炭黑的DBP吸收值为85～380ml/100g。
本发明利用各组分间的极性和亲合性不同原理。在剪切混合过程中，由于环氧树脂极性大，与炭黑的亲合性强，而且在加工温度下，环氧树脂具有更低的熔融粘度，因此炭黑分布于环氧树脂中；而环氧树脂具有极性基团，能与经偶联剂处理的玻璃纤维形成较强作用，因而环氧树脂包覆在玻璃纤维表面，并通过玻璃纤维间的搭接形成导电通路，以实现PP体积电阻率的降低。
本方法加工工艺简单，能有效地降低PP的体积电阻率。通过改变组分的配比，可以调节共混物的体积电阻率，得到电阻率稳定、重现性好的抗静电和导电PP共混物。与未改性的PP相比，电阻率大幅度降低。与PP/CB体系相比，在达到相同数量级的体积电阻率时，炭黑用量明显减少。
具体实施方式：
以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。
以下实施例中使用的聚丙烯均为共聚聚丙烯，韩国HYUNDAI公司生产，牌号为M1600。
实施例1～5：将熔融指数为25g/10min的聚丙烯(PP)，与环氧当量为2000g/eq的环氧树脂(EP)、经硅烷偶联剂KH550处理的玻璃纤维(GF)和DBP吸收值为168.6ml/100g的导电炭黑按表1中的配方混合均匀后同时加入到密炼机中，在190℃的加工温度和30rpm转子转速下熔融共混10min，得到抗静电PP共混物。
密炼得到的抗静电PP共混物在平板硫化机上于190℃压制成型5min，得到约1mm厚试片。按照GB1410-78标准测试体积电阻率，结果见表1。
表1 抗静电PP共混物的配方及体积电阻率
配方(质量份数) 体积电阻率
PP EP GF CB (Ω·cm)
对比例1 100 1.02×1017
2 100 6.4 5.01×109
实施例1 100 10 12.5 5 2.29×1010
2 100 12.5 12.5 5 9.48×108
3 100 12.5 18.5 5 4.01×109
4 100 18.5 18.5 5 1.70×109
5 100 12.5 12.5 6.25 5.40×108
由表1可以看出，加入5份或6.25份CB时，改变EP和GF的用量，得到的共混物的体积电阻率比未改性的纯PP的体积电阻率低7～9个数量级。电阻率在109Ω·cm左右时，本发明的共混物所需的CB用量也少于PP/CB体系。
实施例6～8：将熔融指数为25g/10min的聚丙烯(PP)，与环氧当量为2000g/eq的环氧树脂(EP)、经硅烷偶联剂KH550处理的玻璃纤维(GF)和DBP吸收值为168.6ml/100g的导电炭黑按表2中的配方混合均匀后同时加入到密炼机中，在190℃的加工温度和30rpm转子转速下熔融共混10min，得到导电PP共混物。
密炼得到的导电PP共混物在平板硫化机上于190℃压制成型5min，得到约4mm厚试片。按照GB/T15662-1995标准制备标准试样并测试体积电阻率，结果见表2。
表2 导电PP共混物的配方及体积电阻率
配方(质量份数) 体积电阻率
PP EP GF CB (Ω·cm)
对比例1 100 1.02×1017
2 100 7.5 6.31×106
实施例6 100 12.5 12.5 7.5 2.79×103
7 100 12.5 18.5 7.5 2.27×104
8 100 14 21 5.6 5.26×104
由表2可以看出，加入7.5份或5.6份CB时，改变EP和GF的用量，得到的共混物的体积电阻率比未改性的纯PP的体积电阻率低13～14个数量级。在相同的CB含量时，本发明的共混物的体积电阻率明显低于PP/CB体系的体积电阻率。