本發明涉(she)及(ji)聚(ju)合物高(gao)分子材(cai)料(liao)領域，具(ju)體(ti)涉(she)及(ji)一(yi)種基于聚(ju)乙烯滾塑用(yong)兼(jian)具(ju)抗靜(jing)電和阻燃性(xing)復(fu)合材(cai)料(liao)及(ji)其制備方法，屬于高(gao)分子復(fu)合材(cai)料(liao)。

背景技術：

1、滾塑(su)成(cheng)型(xing)一種(zhong)是無壓(ya)成(cheng)型(xing)，生產的(de)制(zhi)品無內(nei)應力的(de)獨特(te)工藝，使得(de)可制(zhi)造(zao)大型(xing)、超大型(xing)、多色、多層(ceng)壁的(de)軍(jun)用(yong)包裝(zhuang)(zhuang)產品。例如，軍(jun)用(yong)器材包裝(zhuang)(zhuang)箱(導彈(dan)(dan)、炮彈(dan)(dan)、火箭彈(dan)(dan)、手榴彈(dan)(dan)、地雷等(deng))、軍(jun)用(yong)食品空投外包裝(zhuang)(zhuang)等(deng)。然而，除了滿(man)足裝(zhuang)(zhuang)盛功(gong)能之(zhi)外，常(chang)常(chang)要求此(ci)類特(te)種(zhong)產品不(bu)同應用(yong)場合具有(you)不(bu)同的(de)功(gong)能(如，抗靜電阻燃性、高抗沖耐候性或(huo)高強度輕量化等(deng))。

2、傳(chuan)統滾(gun)塑(su)聚(ju)乙(yi)(yi)烯(xi)產(chan)品在(zai)(zai)(zai)阻(zu)燃(ran)、抗(kang)(kang)靜(jing)電(dian)(dian)等性(xing)能方(fang)面(mian)的(de)(de)(de)不(bu)足，使(shi)得其產(chan)品在(zai)(zai)(zai)特殊領(ling)域(如，電(dian)(dian)子(zi)電(dian)(dian)器包裝、燃(ran)油化學品儲(chu)運)的(de)(de)(de)應用(yong)受到很大限制(zhi)。傳(chuan)統的(de)(de)(de)聚(ju)烯(xi)烴阻(zu)燃(ran)方(fang)式由于(yu)添(tian)加的(de)(de)(de)阻(zu)燃(ran)劑(ji)劑(ji)量(liang)較(jiao)(jiao)大、產(chan)品性(xing)能下(xia)降較(jiao)(jiao)多，不(bu)適(shi)合于(yu)滾(gun)塑(su)加工，不(bu)能用(yong)于(yu)滾(gun)塑(su)制(zhi)品的(de)(de)(de)生產(chan)。另一(yi)方(fang)面(mian)，由于(yu)聚(ju)乙(yi)(yi)烯(xi)具有較(jiao)(jiao)高的(de)(de)(de)電(dian)(dian)阻(zu)，使(shi)用(yong)過程中(zhong)(zhong)遇(yu)到接(jie)觸(chu)、摩擦(ca)、碰(peng)撞等情況會(hui)在(zai)(zai)(zai)制(zhi)品的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)積(ji)累靜(jing)電(dian)(dian)荷，且產(chan)生的(de)(de)(de)靜(jing)電(dian)(dian)荷難以轉移，當積(ji)累到一(yi)定程度，就會(hui)帶來安全隱患。通(tong)常情況下(xia)，在(zai)(zai)(zai)聚(ju)乙(yi)(yi)烯(xi)材料(liao)中(zhong)(zhong)添(tian)加抗(kang)(kang)靜(jing)電(dian)(dian)劑(ji)、炭(tan)黑、金屬粉末等低電(dian)(dian)阻(zu)物質，降低聚(ju)乙(yi)(yi)烯(xi)材料(liao)的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)電(dian)(dian)阻(zu)和體積(ji)電(dian)(dian)阻(zu)，達到抗(kang)(kang)靜(jing)電(dian)(dian)效果。但在(zai)(zai)(zai)目前的(de)(de)(de)技術條件(jian)下(xia)，由于(yu)在(zai)(zai)(zai)材料(liao)中(zhong)(zhong)添(tian)加低電(dian)(dian)阻(zu)材料(liao)，直接(jie)會(hui)造成塑(su)料(liao)材料(liao)介(jie)電(dian)(dian)強度(電(dian)(dian)擊穿強度)的(de)(de)(de)大幅下(xia)降，使(shi)塑(su)料(liao)喪失絕緣性(xing)。

3、基于(yu)此(ci)，需對聚(ju)乙烯進行改性(xing)提高性(xing)能。目(mu)前，有(you)部分(fen)專(zhuan)利(li)涉(she)(she)及到阻(zu)燃(ran)(ran)抗(kang)靜(jing)電(dian)滾塑(su)聚(ju)乙烯材料，但(dan)這(zhe)些專(zhuan)利(li)涉(she)(she)及的(de)阻(zu)燃(ran)(ran)類型主要是(shi)膨脹(zhang)型阻(zu)燃(ran)(ran)，需大量添加(jia)才能達到一定的(de)阻(zu)燃(ran)(ran)等級，顯著降低了對材料物(wu)理性(xing)能(例(li)如(ru)，抗(kang)沖擊性(xing)能)；且膨脹(zhang)型阻(zu)燃(ran)(ran)劑在高溫下易發泡產生成(cheng)型缺陷，是(shi)滾塑(su)成(cheng)型工藝(yi)重(zhong)要的(de)不利(li)因素。

4、在碳(tan)納(na)(na)米(mi)(mi)(mi)管(guan)(guan)(guan)(guan)/聚合(he)物(wu)復(fu)(fu)合(he)材(cai)(cai)料中(zhong)，填(tian)料的(de)(de)分(fen)散以(yi)及界面之(zhi)(zhi)(zhi)間(jian)的(de)(de)相互作(zuo)用，是影響材(cai)(cai)料機械性(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)重要(yao)因(yin)素。其中(zhong)，重要(yao)的(de)(de)挑戰之(zhi)(zhi)(zhi)一是碳(tan)納(na)(na)米(mi)(mi)(mi)管(guan)(guan)(guan)(guan)在聚合(he)物(wu)基體中(zhong)均勻分(fen)散，因(yin)為碳(tan)納(na)(na)米(mi)(mi)(mi)管(guan)(guan)(guan)(guan)與碳(tan)納(na)(na)米(mi)(mi)(mi)管(guan)(guan)(guan)(guan)之(zhi)(zhi)(zhi)間(jian)的(de)(de)范德華力作(zuo)用，導致碳(tan)納(na)(na)米(mi)(mi)(mi)管(guan)(guan)(guan)(guan)產(chan)生聚集和(he)(he)團(tuan)聚，降低了復(fu)(fu)合(he)材(cai)(cai)料性(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)提(ti)高。通過對(dui)碳(tan)納(na)(na)米(mi)(mi)(mi)管(guan)(guan)(guan)(guan)進(jin)行化(hua)學(xue)(xue)修飾和(he)(he)功能(neng)(neng)化(hua)處(chu)理以(yi)進(jin)一步(bu)發(fa)揮、改(gai)(gai)善碳(tan)納(na)(na)米(mi)(mi)(mi)管(guan)(guan)(guan)(guan)性(xing)能(neng)(neng)。碳(tan)納(na)(na)米(mi)(mi)(mi)管(guan)(guan)(guan)(guan)表面化(hua)學(xue)(xue)改(gai)(gai)性(xing)有其獨有的(de)(de)優(you)勢，經化(hua)學(xue)(xue)改(gai)(gai)性(xing)后，碳(tan)納(na)(na)米(mi)(mi)(mi)管(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)(de)結構基本上不會受到破壞，能(neng)(neng)夠比較好的(de)(de)保持原來(lai)結構。化(hua)學(xue)(xue)改(gai)(gai)性(xing)可(ke)增加碳(tan)納(na)(na)米(mi)(mi)(mi)管(guan)(guan)(guan)(guan)和(he)(he)聚合(he)物(wu)基體的(de)(de)界面作(zuo)用，可(ke)實現聚合(he)物(wu)和(he)(he)填(tian)料界面之(zhi)(zhi)(zhi)間(jian)的(de)(de)應力轉移。將碳(tan)納(na)(na)米(mi)(mi)(mi)管(guan)(guan)(guan)(guan)纖維作(zuo)為功能(neng)(neng)助劑應用于混合(he)體系，可(ke)同時增強復(fu)(fu)合(he)材(cai)(cai)料的(de)(de)機械性(xing)能(neng)(neng)、導電性(xing)能(neng)(neng)和(he)(he)熱(re)穩(wen)定性(xing)能(neng)(neng)。

技術實現思路

1、本發明旨在(zai)提(ti)供一種基于聚乙(yi)烯滾塑用兼具抗靜(jing)電和阻燃性復合材(cai)料(liao)及(ji)其制備方(fang)法(fa)。

2、為實現上(shang)述目的(de)本發(fa)明采用的(de)技術方案是：

3、一(yi)種(zhong)基(ji)于聚(ju)乙烯(xi)滾塑用兼具抗靜電(dian)和阻燃性復合材料，包括如下組分：

4、lldpe?25.0％～35.0％

5、ldpe?35.0％～55.0％

6、阻(zu)燃(ran)抗靜電母料20％～40％

7、其中(zhong)，所述阻燃抗(kang)靜電母料包括如下(xia)組分(fen)：

8、lldpe?30.0％～55.0％

9、cnt?2.0％～8.0％

10、功能碳納米管(guan)7.0％～50.0％

11、增韌劑6.0％～10.0％

12、pe蠟(la)6.0％～10.0％

13、抗氧(yang)劑(ji)6.0％～10.0％

14、以上(shang)比例均為質量百分比。

15、一種所述的(de)(de)基于聚乙(yi)烯滾塑用兼具抗靜電(dian)和阻燃性復合材的(de)(de)制備(bei)方(fang)法，包括以下步驟：

16、(1)助劑制備(bei)：

17、第(di)一步、聚(ju)離(li)子液體(ti)的(de)合(he)成(cheng)：采用式(iii)、式(iv)、式(v)所(suo)示(shi)的(de)單體(ti)，通過自(zi)由(you)基(ji)聚(ju)合(he)合(he)成(cheng)聚(ju)離(li)子液體(ti)pil，結構(gou)式如式(i)所(suo)示(shi)：

18、

19、第(di)二步、功能碳納米(mi)管(guan)的制備(bei)：

20、在超聲波的條件下，用丙酮清洗(xi)碳納(na)米管(guan)，而(er)后(hou)浸沒在第一步制備(bei)的10～30wt./v％的聚(ju)離(li)子液體(ti)pil中，攪拌2～8小時，過濾烘(hong)干，得到聚(ju)離(li)子液體(ti)修飾(shi)的功(gong)能碳納(na)米管(guan)pil@cnt，所述功(gong)能碳納(na)米管(guan)pil@cnt如結構式(shi)(ii)所示；

21、(2)母料制(zhi)備(bei)：

22、按重量配比稱取碳納米管、pe蠟(la)加(jia)入高速混(hun)合機中，共混(hun)溫度85～110℃，共混(hun)時(shi)間5～8min；再加(jia)入lldpe、功能碳納米管、增韌(ren)劑(ji)、抗(kang)氧劑(ji)在(zai)80℃左右共混(hun)3～5min；將上述(shu)混(hun)合均勻的(de)物料投入雙螺桿擠(ji)出(chu)機中擠(ji)出(chu)、冷卻(que)、切粒、干燥，即得阻燃抗(kang)靜電(dian)母料；

23、(3)擠(ji)出造粒：

24、按照重量(liang)配(pei)比稱取(qu)lldpe、ldpe、碳納米管、阻(zu)燃抗靜電母料(liao)，在高速混(hun)合機(ji)中(zhong)共混(hun)3～5min，再次投入雙螺桿擠出機(ji)中(zhong)擠出、冷卻、切(qie)粒(li)、所(suo)得粒(li)子(zi)干燥備用；

25、(4)機械磨(mo)粉：

26、在氮氣的保護(hu)下，使(shi)用磨粉機將(jiang)步驟(3)所得粒子磨成40～50目左右的粉末(mo)，即(ji)得聚乙烯滾塑(su)用兼(jian)具抗靜電和(he)阻燃性復合材料。

27、進一步的，所述(shu)結構式(shi)(i)中x：y：z＝15％～30％：20～40％：30～65％，優選x：y：z＝25％：30％：45％。

28、進一(yi)步的，所述結(jie)構(gou)式(ii)中(zhong)聚離子液體與碳納米(mi)管的質量比為40％～60％：40％～60％，優選50：50。

29、進一(yi)步的，所(suo)述的阻燃(ran)抗靜電母(mu)料中碳納米(mi)管為單臂碳納米(mi)管、多臂碳納米(mi)管中的一(yi)種或其組合。

30、進一步(bu)的，所述的阻燃(ran)抗靜(jing)電(dian)(dian)母料中阻燃(ran)抗靜(jing)電(dian)(dian)劑為(wei)功能碳納米管。

31、進一步(bu)的(de)，所述的(de)阻燃抗靜電母料中(zhong)增韌劑為poe-g-mah、poe-g-gma、pe-g-mah中(zhong)的(de)一種或(huo)其(qi)組(zu)合。

32、進(jin)一(yi)步的(de)，所述的(de)阻燃抗(kang)靜電母料中(zhong)抗(kang)氧劑為168、1010、1098中(zhong)的(de)一(yi)種(zhong)或其組(zu)合。

33、相比(bi)于現(xian)有技術(shu)，本發明的優點(dian)在于：

34、(1)利用離子液體的(de)(de)阻(zu)燃(ran)性能和碳納(na)米管(guan)的(de)(de)導電(dian)性能，賦(fu)予了(le)該種填(tian)料(liao)的(de)(de)永久的(de)(de)“雙重”功能，克服現有碳納(na)米管(guan)熱塑性復合材料(liao)的(de)(de)難題(ti)：制(zhi)備出的(de)(de)復合材料(liao)滲流閾值較低，也可優(you)化復合材料(liao)的(de)(de)力學性能，并(bing)且具有永久抗靜電(dian)/阻(zu)燃(ran)的(de)(de)特(te)點(dian)。

35、(2)兼具咪唑和磷酸結(jie)構的(de)(de)離(li)子液體在(zai)體系(xi)中賦予(yu)了(le)(le)復合材料優異的(de)(de)阻燃性能(neng)(neng)，改性聚(ju)合物分子中o–p＝o結(jie)構的(de)(de)脫水作用(yong)可促(cu)進致密碳層形成(cheng)隔絕熱量及氧氣，產生的(de)(de)含磷氧自由基氣體稀釋了(le)(le)空氣，并對火焰產生了(le)(le)淬滅的(de)(de)作用(yong)。改性碳納米管提高了(le)(le)復合材料的(de)(de)阻燃性及力(li)學性能(neng)(neng)。

技術特征：

1.一種基于(yu)聚乙烯滾塑用兼具抗(kang)靜電和阻燃(ran)性復合材料，其特征在于(yu)包括如下組分(fen)：

2.一種(zhong)如權利(li)要求(qiu)1所(suo)述的基于聚(ju)乙烯滾塑用(yong)兼具抗靜電和阻燃(ran)性(xing)復(fu)合(he)材(cai)的制備(bei)方法，其特(te)征在于包(bao)括以(yi)下(xia)步驟：

3.如權利要求2所述的(de)(de)基于聚乙烯滾(gun)塑用兼具抗靜(jing)電和阻(zu)燃性復合(he)材(cai)的(de)(de)制備方法(fa)，其特征在于：所述結構式(shi)(i)中x：y：z＝15％～30％：20～40％：30～65％，優選(xuan)x：y：z＝25％：30％：45％。

4.如(ru)權(quan)利要求2所(suo)述的基于(yu)聚乙烯滾塑用兼具抗靜電和阻燃性復合材的制備方法，其特征(zheng)在于(yu)：所(suo)述結構式(shi)(ii)中(zhong)聚離子(zi)液體與碳(tan)納米管的質量比為40％～60％：40％～60％，優選50：50。

5.如(ru)權利要求2所述(shu)的基于(yu)聚(ju)乙烯滾塑用兼具抗靜(jing)電和阻燃(ran)性復合材的制備方(fang)法，其特征在于(yu)：

6.如權利(li)要求(qiu)2所述的基于聚乙烯滾塑用兼具(ju)抗靜電和阻燃性復合材的制備方法，其特征在于：

7.如權利要(yao)求(qiu)2所(suo)述的(de)(de)基于(yu)(yu)聚乙烯滾塑用兼具抗靜電(dian)和(he)阻燃性復(fu)合材的(de)(de)制(zhi)備方法，其(qi)特征在于(yu)(yu)：

8.如權利要求2所述的基于聚(ju)乙烯(xi)滾塑用兼(jian)具抗(kang)靜電和阻燃(ran)性(xing)復合材的制備方法，其特征在于：

技術總結
本發明涉及聚合物高分子材料領域，公開了一種基于聚乙烯滾塑用兼具抗靜電和阻燃性復合材料及其制備方法，包括如下組分：LLDPE?25.0％～35.0％、LDPE?35.0％～55.0％、阻燃抗靜電母料20％～40％；其中，所述阻燃抗靜電母料包括如下組分：LLDPE?30.0％～55.0％、CNT?2.0％～8.0％、功能碳納米管7.0％～50.0％、增韌劑6.0％～10.0％、PE蠟6.0％～10.0％、抗氧劑6.0％～10.0％以上比例均為質量百分比。本發明利用離子液體的阻燃性能和碳納米管的導電性能，克服現有碳納米管熱塑性復合材料的難題：制備出的復合材料滲流閾值較低，也可優化復合材料的力學性能，并且具有永久抗靜電/阻燃的特點。

技術研發人員：廖俊斌,陳寶順
受保護的技術使用者：慈溪市愛迪威滾塑設備科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/10