[发明专利]一种阻燃抗静电聚丙烯材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种阻燃抗静电聚丙烯材料及其制备方法，该聚丙烯材料为聚丙烯、玻璃纤维、有机盐、阻燃剂及马来酸酐接枝聚丙烯的复合物。本发明中聚丙烯材料兼具优异的抗静电性能和阻燃性能，由于玻璃纤维的加入增强了聚丙烯材料以及为有机盐的传递提供了离子传输轨道，且马来酸酐接枝聚丙烯上的极性基团与有机盐的相互作用引导了有机盐的分散，进一步降低了有机盐的抗静电阈值。阻燃剂的加入为聚丙烯材料提供了阻燃性能且这类无机填料的加入并没有影响体系的力学性能。马来酸酐接枝聚丙烯的加入增容了聚丙烯与玻璃纤维的界面，改善了体系的力学性能，该聚丙烯材料的制备方法仅需使用常用的熔融混炼设备，工业制备简单。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，尤其涉及通过玻璃纤维在基体构建网络为有机盐提供离子传输轨道，马来酸酐接枝聚丙烯上的极性基团引导有机盐的分散以及阻燃剂来获得兼具优异抗静电和阻燃性能的聚丙烯材料及其制备方法。

背景技术

1954年意大利Natta教授在实验室首次合成出聚丙烯，1957年聚丙烯即实现了工业化。聚丙烯价格低廉，易加工成型，并且具有良好的稳定性以及耐热性，在五大通用塑料领域之中，聚丙烯增长速度最快、新产品研发最多，越来越多的聚丙烯制品被研究出来并应用于人类的生产生活中，特别是在聚丙烯塑料这一领域，被广泛应用于包装材料、汽车部件以及电器用品等等。纵使聚丙烯有众多的优点，但其也存在一些不足之处，尤其在导电性能和阻燃性能方面。由于聚丙烯材料较低的吸水性以及较强的电绝缘性使得其在工业生产以及日常生活中极易在表面积累静电荷，易引起一系列的危害以及事故；其次聚丙烯的极限氧指数通常只有17％～18％，小于空气中氧气的浓度21％，在空气中遇火即可燃烧且不能自熄，同时伴有滴落现象，属于易燃的高分子材料，增加了聚丙烯材料应用于生产生活中潜在的风险。

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，本身具有良好的绝缘性能、机械性能，且耐热性强、抗腐蚀性好，作为添加剂在聚合物材料中被广泛应用，通过添加玻璃纤维改性复合材料，提高材料的各方面性能，扩展其应用领域。聚丙烯/玻璃纤维复合材料具有强度大、弹性模量高、热变形温度高、尺寸稳定性高、价格低廉、电性能优良等优点，在汽车、船舶、管道、飞机及日用品等领域有着广泛的应用。由于聚丙烯和玻璃纤维均为电绝缘体，因此制备聚丙烯/玻璃纤维抗静电复合材料是学术和工业界的重要课题。而高强度的聚丙烯/玻璃纤维复合材料需要较强的界面结合力，为有效增加增强聚丙烯与玻璃纤维之间的界面粘结性，通常会对聚丙烯基体进行极性改性或通过硅烷偶联剂对玻纤表面进行修饰。提高聚丙烯与玻璃纤维复合材料性能最常用的方法是使用马来酸酐接枝聚丙烯作为增容剂。

长久以来，煤矿一直使用钢管进行瓦斯抽放，但是钢管不耐腐蚀，使用年限较短，锈蚀脱落，导致管道堵塞，造成全线不通，还易因地层变动产生应力而断裂。虽然利用改性聚丙烯制作的管材可以解决钢管的缺点，但使用塑料管材会与悬浮的煤粉或其他粉尘相互摩擦碰撞，产生静电，造成危害。因此为满足煤矿安全生产的需要，解决塑料管材用于煤矿生产所需要的抗静电阻燃性能以及力学性能是一个重要有意义的课题。

通常为使塑料兼具抗静电和阻燃性能，则应使抗静电剂与阻燃剂具有较好的相容性以及耐久性。好的相容性一方面能使材料发挥出预期的阻燃抗静电效果，另一方面也能降低填料对材料力学性能的影响。通过熔融共混改性的阻燃抗静电聚丙烯的制备方法主要分为抗静电剂或导电填料分别与阻燃剂共同复合，发挥其作用。