本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種抗靜電PE復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚乙烯(PE)是一種性能優(yōu)良的通用塑料，它化學(xué)穩(wěn)定性高，還具有很好的耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性等特點，它被廣泛地應(yīng)用于汽車、家電等各大領(lǐng)域中。它的電絕緣性很好，表面電阻率在1013-1015之間，未經(jīng)改性的PE在抗靜電和導(dǎo)電材料方面的應(yīng)用受到了較大限制。
采用不相容的熱塑性樹脂PE/熱固性樹脂環(huán)氧樹脂作兩相聚合物基體，與炭黑復(fù)合制得抗靜電PE復(fù)合材料；及還利用各組分之間不同的親和力作用，依靠玻璃纖維之間的相互搭接形成更為有效的導(dǎo)電通路，得到炭黑含量較低，電性能和力學(xué)性能良好的抗靜電PE復(fù)合材料，相關(guān)文獻(xiàn)并未見于報道。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種抗靜電PE復(fù)合材料及其制備方法，以提高PE復(fù)合材料的搞靜電性能。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
一種抗靜電PE復(fù)合材料，由以下重量份的組分制成：
所述處理后的玻璃纖維的制備方法包括以下步驟：
(1)稱取原料玻璃纖維和硅烷偶聯(lián)劑加入至高速攪拌機中，攪拌10-20min；
(2)取出經(jīng)過步驟(1)的玻璃纖維在100-120℃的真空干燥箱里干燥2-3h既得到處理后的玻璃纖維。
優(yōu)選地，步驟(1)中的玻璃纖維與硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為200-320：3-7，高速攪拌機的轉(zhuǎn)速為120-300r/min，溫度為30-50℃。
更優(yōu)選地，所述硅烷偶聯(lián)劑為KH550。
所述相容劑為PE-g-MAH。
所述抗氧劑為三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯中的一種或多種。
所述潤滑劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣或硬脂酸鉀中的一種或多種。
一種上述任一項抗靜電PE復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取60份-80份的PE、16份-24份的環(huán)氧樹脂、0.1份-0.3份的PE-g-MAH、8份-12份的玻璃纖維、20份-30份的炭黑、0.1份-0.5份抗氧劑、0.1份-0.3份潤滑劑混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PE復(fù)合材料。
優(yōu)選地，所述步驟(2)具體為：將步驟(1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機的料斗中擠出造粒，其中，所述雙螺桿擠出機包括順次排布的六個溫度區(qū)，一區(qū)溫度140～160℃，二區(qū)溫度170～200℃，三區(qū)溫度170～200℃，四區(qū)溫度170～200℃，五區(qū)溫度170～200℃，六區(qū)溫度170～200℃，機頭溫度170～200℃；螺桿轉(zhuǎn)速200～260r/min。
本發(fā)明的有益效果是：
本技術(shù)方案通過PE-g-MAH中的馬來酸酐基團能夠和環(huán)氧樹脂中的羥基反應(yīng)，很好地改善了PP和環(huán)氧樹脂之間的相容性，使環(huán)氧樹脂的顆粒尺寸明顯減小，尺寸減小的環(huán)氧樹脂顆粒都可以作為更有效的成核劑，促進(jìn)PE的異相成核，改善PE復(fù)合材料的力學(xué)性能。
本技術(shù)方案使用的玻璃纖維經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑KH550表面處理，KH550分子中的乙氧基一端水解后與玻璃纖維表面的羥基形成牢固結(jié)合，而另一端的氨基能夠與環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基團發(fā)生反應(yīng)形成化學(xué)鍵，促使環(huán)氧樹脂和玻璃纖維形成較強的界面結(jié)合。玻璃纖維之間可以形成足夠的搭接，保證連續(xù)的導(dǎo)電通路的形成，因而復(fù)合體系的電阻率顯著降低，這也大大節(jié)省了炭黑的添加量。
具體實施方式
以下通過實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案，以下的實施例僅是示例性的，僅能用來解釋和說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能解釋為是對本發(fā)明技術(shù)方案的限制。
本申請?zhí)峁┮环N抗靜電PE復(fù)合材料及其制備方法，由以下重量份的組分制成：
所述相容劑為聚乙烯接枝馬來酸酐(PE-g-MAH)。
所述玻璃纖維是通過硅烷偶聯(lián)劑處理后的玻璃纖維，具體處理步驟如下：
(1)稱取一定量的玻璃纖維、硅烷偶聯(lián)劑加入至高速攪拌機中，攪拌10-20min。
(2)取出攪拌后的玻璃纖維在100-120℃的真空干燥箱里干燥2-3h既得產(chǎn)物。
優(yōu)選地，步驟(1)中的玻璃纖維、硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為(200-320)：(3-7)，高速攪拌機的轉(zhuǎn)速為120-300r/min，溫度為30-50℃。
更優(yōu)選地，硅烷偶聯(lián)劑為KH550。
所述抗氧劑為三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯(簡稱Irganox168)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(簡稱Irganox1010)和1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯(簡稱Irganox1330)中的一種或多種。
所述潤滑劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣和硬脂酸鉀中的一種或多種。
一種上述任一項的抗靜電PE復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取60份-80份的PE、16份-24份的環(huán)氧樹脂、0.1份-0.3份的PE-g-MAH、8份-12份的玻璃纖維、20份-30份的炭黑、0.1份-0.5份抗氧劑、0.1份-0.3份潤滑劑混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PE復(fù)合材料。
優(yōu)選地，所述步驟(2)具體為：將步驟(1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機的料斗中擠出造粒，即得到PE復(fù)合材料，其中，所述雙螺桿擠出機包括順次排布的六個溫度區(qū)，一區(qū)溫度140～160℃，二區(qū)溫度170～200℃，三區(qū)溫度170～200℃，四區(qū)溫度170～200℃，五區(qū)溫度170～200℃，六區(qū)溫度170～200℃，機頭溫度170～200℃；螺桿轉(zhuǎn)速200～260r/min。
本發(fā)明的實施例中所用的原料如下：
PE(型號0235)，韓國LG；環(huán)氧樹脂，大連齊化；玻璃纖維(型號305K)，浙江巨石；炭黑，天津秋實；PE-g-MAH，藍(lán)星成都新材料；硬脂酸鈣，湖北中料化工；硬質(zhì)酸鈉，湖北興銀河化工；硬脂酸鉀，鄭州邦諾化工；抗氧劑(型號Irganox168、Irganox1010、Irganox1330)，瑞士汽巴精化；硅烷偶聯(lián)劑(KH550、KH570)，南京奧誠化工。
本發(fā)明所用的測試儀器如下：
ZSK30型雙螺桿擠出機，德國W&P公司；JL-1000型拉力試驗機，廣州市廣才實驗儀器公司生產(chǎn)；HTL900-T-5B型注射成型機，海太塑料機械有限公司生產(chǎn)；XCJ-500型沖擊測試機，承德試驗機廠生產(chǎn)；QT-1196型拉伸測試儀，東莞市高泰檢測儀器有限公司；QD-GJS-B12K型高速攪拌機，北京恒奧德儀器儀表有限公司。
首先處理后的玻璃纖維的制備
制備例1
玻璃纖維是通過硅烷偶聯(lián)劑處理后的玻璃纖維，具體處理步驟如下：
(1)稱取一定量的玻璃纖維、硅烷偶聯(lián)劑加入至高速攪拌機中，攪拌10-20min；玻璃纖維與硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為200：3，高速攪拌機的轉(zhuǎn)速為120-300r/min，溫度為30-50℃；硅烷偶聯(lián)劑為KH550。
(2)取出攪拌后的玻璃纖維在100-120℃的真空干燥箱里干燥2-3h既得到處理后的玻璃纖維。
制備例2
玻璃纖維是通過硅烷偶聯(lián)劑處理后的玻璃纖維，具體處理步驟如下：
(1)稱取一定量的玻璃纖維、硅烷偶聯(lián)劑加入至高速攪拌機中，攪拌10-20min；玻璃纖維與硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為200：7，高速攪拌機的轉(zhuǎn)速為120-300r/min，溫度為30-50℃；硅烷偶聯(lián)劑為KH550。
(2)取出攪拌后的玻璃纖維在100-120℃的真空干燥箱里干燥2-3h既得到處理后的玻璃纖維。
制備例3
玻璃纖維是通過硅烷偶聯(lián)劑處理后的玻璃纖維，具體處理步驟如下：
(1)稱取一定量的玻璃纖維、硅烷偶聯(lián)劑加入至高速攪拌機中，攪拌10-20min；玻璃纖維與硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為320：3，高速攪拌機的轉(zhuǎn)速為120-300r/min，溫度為30-50℃；硅烷偶聯(lián)劑為KH550。
(2)取出攪拌后的玻璃纖維在100-120℃的真空干燥箱里干燥2-3h既得到處理后的玻璃纖維。
制備例4
玻璃纖維是通過硅烷偶聯(lián)劑處理后的玻璃纖維，具體處理步驟如下：
(1)稱取一定量的玻璃纖維、硅烷偶聯(lián)劑加入至高速攪拌機中，攪拌10-20min；玻璃纖維與硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為320：7，高速攪拌機的轉(zhuǎn)速為120-300r/min，溫度為30-50℃；硅烷偶聯(lián)劑為KH550。
(2)取出攪拌后的玻璃纖維在100-120℃的真空干燥箱里干燥2-3h既得到處理后的玻璃纖維。
制備例5
玻璃纖維是通過硅烷偶聯(lián)劑處理后的玻璃纖維，具體處理步驟如下：
(1)稱取一定量的玻璃纖維、硅烷偶聯(lián)劑加入至高速攪拌機中，攪拌10-20min；玻璃纖維與硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為240：5，高速攪拌機的轉(zhuǎn)速為120-300r/min，溫度為30-50℃；硅烷偶聯(lián)劑為KH550。
(2)取出攪拌后的玻璃纖維在100-120℃的真空干燥箱里干燥2-3h既得到處理后的玻璃纖維。
實施例1
(1)稱取60份PE、16份環(huán)氧樹脂、8份玻璃纖維、20份炭黑、0.1份PE-g-MAH、0.1份Irganox168、0.1份硬脂酸鈣混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PE復(fù)合材料P1。
其中，雙螺桿擠出機包括順次排布的六個溫度區(qū)，第一溫度區(qū)的溫度為140℃，第二溫度區(qū)的溫度為170℃，第三溫度區(qū)的溫度為170℃，第四溫度區(qū)的溫度為170℃，第五溫度區(qū)的溫度為170℃，第六溫度區(qū)的溫度為170℃，雙螺桿擠出機的機頭溫度為170℃，螺桿轉(zhuǎn)速為200r/min。
實施例2
(1)稱取80份PE、24份環(huán)氧樹脂、12份玻璃纖維、30份炭黑、0.3份PE-g-MAH、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox1330、0.2份Irganox168、0.3份硬脂酸鈉混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PE復(fù)合材料P2。
其中，雙螺桿擠出機包括順次排布的六個溫度區(qū)，第一溫度區(qū)的溫度為160℃，第二溫度區(qū)的溫度為200℃，第三溫度區(qū)的溫度為200℃，第四溫度區(qū)的溫度為200℃，第五溫度區(qū)的溫度為200℃，第六溫度區(qū)的溫度為200℃，雙螺桿擠出機的機頭溫度為200℃，螺桿轉(zhuǎn)速為260r/min。
實施例3
(1)稱取70份PE、20份環(huán)氧樹脂、10份玻璃纖維、25份炭黑、0.2份PE-g-MAH、0.3份Irganox1330、0.2份硬脂酸鉀混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PE復(fù)合材料P3。
其中，雙螺桿擠出機包括順次排布的六個溫度區(qū)，第一溫度區(qū)的溫度為150℃，第二溫度區(qū)的溫度為185℃，第三溫度區(qū)的溫度為185℃，第四溫度區(qū)的溫度為185℃，第五溫度區(qū)的溫度為185℃，第六溫度區(qū)的溫度為185℃，雙螺桿擠出機的機頭溫度為185℃，螺桿轉(zhuǎn)速為230r/min。
實施例4
(1)稱取75份PE、22份環(huán)氧樹脂、11份玻璃纖維、27份炭黑、0.1份PE-g-MAH、0.2份Irganox1010、0.2份Irganox168、0.1份硬脂酸鉀、0.1份硬脂酸鈣混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PE復(fù)合材料P4。
其中，雙螺桿擠出機包括順次排布的六個溫度區(qū)，第一溫度區(qū)的溫度為160℃，第二溫度區(qū)的溫度為190℃，第三溫度區(qū)的溫度為190℃，第四溫度區(qū)的溫度為190℃，第五溫度區(qū)的溫度為190℃，第六溫度區(qū)的溫度為190℃，雙螺桿擠出機的機頭溫度為190℃，螺桿轉(zhuǎn)速為250r/min。
實施例5
(1)稱取65份的PE、18份環(huán)氧樹脂、10份玻璃纖維、22份炭黑、0.2份PE-g-MAH、0.2份Irganox1330、0.1份Irganox168、0.1份硬脂酸納混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PE復(fù)合材料P5。
其中，雙螺桿擠出機包括順次排布的六個溫度區(qū)，第一溫度區(qū)的溫度為155℃，第二溫度區(qū)的溫度為195℃，第三溫度區(qū)的溫度為195℃，第四溫度區(qū)的溫度為200℃，第五溫度區(qū)的溫度為200℃，第六溫度區(qū)的溫度為200℃，雙螺桿擠出機的機頭溫度為200℃，螺桿轉(zhuǎn)速為255r/min。
對比例1
(1)稱取80份的PE、24份炭黑、0.1份Irganox1010、0.1份Irganox168、0.1份硬脂酸納混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PE復(fù)合材料D1。
其中，雙螺桿擠出機包括順次排布的六個溫度區(qū)，第一溫度區(qū)的溫度為150℃，第二溫度區(qū)的溫度為190℃，第三溫度區(qū)的溫度為190℃，第四溫度區(qū)的溫度為190℃，第五溫度區(qū)的溫度為190℃，第六溫度區(qū)的溫度為190℃，雙螺桿擠出機的機頭溫度為190℃，螺桿轉(zhuǎn)速為220r/min。
性能測試：
將上述實施例1-5及對比例1制備的PE復(fù)合材料用注塑機制成樣條測試，測試數(shù)據(jù)如下表：
表1 各實施例及對比例產(chǎn)品性能測試
從上表可以看出，實施例1-5與對比例1相比，表面電阻率基本都能達(dá)到108-109左右，和對比例中的1015相比已經(jīng)有不少程度的改善，這說明實施例1-5的抗靜電效果要遠(yuǎn)好于對比例1。從表中還可以看出實施例1-5的拉伸強度、彎曲模量、懸臂梁缺口沖擊強度也要好于對比例1。這大大擴展了PE復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域，具有非常重要的意義。
以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的描述，應(yīng)當(dāng)指出，由于文字表達(dá)的有限性，而在客觀上存在無限的具體結(jié)構(gòu)，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。