一种基于聚乙烯滚塑用兼具抗静电和阻燃性复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及聚合物高分子材料领域，具体涉及一种基于聚乙烯滚塑用兼具抗静电和阻燃性复合材料及其制备方法，属于高分子复合材料。

背景技术：

1、滚塑成型一种是无压成型，生产的制品无内应力的独特工艺，使得可制造大型、超大型、多色、多层壁的军用包装产品。例如，军用器材包装箱(导弹、炮弹、火箭弹、手榴弹、地雷等)、军用食品空投外包装等。然而，除了满足装盛功能之外，常常要求此类特种产品不同应用场合具有不同的功能(如，抗静电阻燃性、高抗冲耐候性或高强度轻量化等)。

2、传统滚塑聚乙烯产品在阻燃、抗静电等性能方面的不足，使得其产品在特殊领域(如，电子电器包装、燃油化学品储运)的应用受到很大限制。传统的聚烯烃阻燃方式由于添加的阻燃剂剂量较大、产品性能下降较多，不适合于滚塑加工，不能用于滚塑制品的生产。另一方面，由于聚乙烯具有较高的电阻，使用过程中遇到接触、摩擦、碰撞等情况会在制品的表面积累静电荷，且产生的静电荷难以转移，当积累到一定程度，就会带来安全隐患。通常情况下，在聚乙烯材料中添加抗静电剂、炭黑、金属粉末等低电阻物质，降低聚乙烯材料的表面电阻和体积电阻，达到抗静电效果。但在目前的技术条件下，由于在材料中添加低电阻材料，直接会造成塑料材料介电强度(电击穿强度)的大幅下降，使塑料丧失绝缘性。

3、基于此，需对聚乙烯进行改性提高性能。目前，有部分专利涉及到阻燃抗静电滚塑聚乙烯材料，但这些专利涉及的阻燃类型主要是膨胀型阻燃，需大量添加才能达到一定的阻燃等级，显著降低了对材料物理性能(例如，抗冲击性能)；且膨胀型阻燃剂在高温下易发泡产生成型缺陷，是滚塑成型工艺重要的不利因素。

4、在碳纳米管/聚合物复合材料中，填料的分散以及界面之间的相互作用，是影响材料机械性能的重要因素。其中，重要的挑战之一是碳纳米管在聚合物基体中均匀分散，因为碳纳米管与碳纳米管之间的范德华力作用，导致碳纳米管产生聚集和团聚，降低了复合材料性能的提高。通过对碳纳米管进行化学修饰和功能化处理以进一步发挥、改善碳纳米管性能。碳纳米管表面化学改性有其独有的优势，经化学改性后，碳纳米管的结构基本上不会受到破坏，能够比较好的保持原来结构。化学改性可增加碳纳米管和聚合物基体的界面作用，可实现聚合物和填料界面之间的应力转移。将碳纳米管纤维作为功能助剂应用于混合体系，可同时增强复合材料的机械性能、导电性能和热稳定性能。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种基于聚乙烯滚塑用兼具抗静电和阻燃性复合材料及其制备方法。

2、为实现上述目的本发明采用的技术方案是：

3、一种基于聚乙烯滚塑用兼具抗静电和阻燃性复合材料，包括如下组分：

4、lldpe 25.0％～35.0％

5、ldpe 35.0％～55.0％

6、阻燃抗静电母料20％～40％

7、其中，所述阻燃抗静电母料包括如下组分：

8、lldpe 30.0％～55.0％

9、cnt 2.0％～8.0％

10、功能碳纳米管7.0％～50.0％

11、增韧剂6.0％～10.0％

12、pe蜡6.0％～10.0％

13、抗氧剂6.0％～10.0％

14、以上比例均为质量百分比。

15、一种所述的基于聚乙烯滚塑用兼具抗静电和阻燃性复合材的制备方法，包括以下步骤：

16、(1)助剂制备：

17、第一步、聚离子液体的合成：采用式(iii)、式(iv)、式(v)所示的单体，通过自由基聚合合成聚离子液体pil，结构式如式(i)所示：

18、

19、第二步、功能碳纳米管的制备：

20、在超声波的条件下，用丙酮清洗碳纳米管，而后浸没在第一步制备的10～30wt./v％的聚离子液体pil中，搅拌2～8小时，过滤烘干，得到聚离子液体修饰的功能碳纳米管pil@cnt，所述功能碳纳米管pil@cnt如结构式(ii)所示；

21、(2)母料制备：

22、按重量配比称取碳纳米管、pe蜡加入高速混合机中，共混温度85～110℃，共混时间5～8min；再加入lldpe、功能碳纳米管、增韧剂、抗氧剂在80℃左右共混3～5min；将上述混合均匀的物料投入双螺杆挤出机中挤出、冷却、切粒、干燥，即得阻燃抗静电母料；

23、(3)挤出造粒：

24、按照重量配比称取lldpe、ldpe、碳纳米管、阻燃抗静电母料，在高速混合机中共混3～5min，再次投入双螺杆挤出机中挤出、冷却、切粒、所得粒子干燥备用；

25、(4)机械磨粉：

26、在氮气的保护下，使用磨粉机将步骤(3)所得粒子磨成40～50目左右的粉末，即得聚乙烯滚塑用兼具抗静电和阻燃性复合材料。

27、进一步的，所述结构式(i)中x：y：z＝15％～30％：20～40％：30～65％，优选x：y：z＝25％：30％：45％。

28、进一步的，所述结构式(ii)中聚离子液体与碳纳米管的质量比为40％～60％：40％～60％，优选50：50。

29、进一步的，所述的阻燃抗静电母料中碳纳米管为单臂碳纳米管、多臂碳纳米管中的一种或其组合。

30、进一步的，所述的阻燃抗静电母料中阻燃抗静电剂为功能碳纳米管。

31、进一步的，所述的阻燃抗静电母料中增韧剂为poe-g-mah、poe-g-gma、pe-g-mah中的一种或其组合。

32、进一步的，所述的阻燃抗静电母料中抗氧剂为168、1010、1098中的一种或其组合。

33、相比于现有技术，本发明的优点在于：

34、(1)利用离子液体的阻燃性能和碳纳米管的导电性能，赋予了该种填料的永久的“双重”功能，克服现有碳纳米管热塑性复合材料的难题：制备出的复合材料渗流阈值较低，也可优化复合材料的力学性能，并且具有永久抗静电/阻燃的特点。

35、(2)兼具咪唑和磷酸结构的离子液体在体系中赋予了复合材料优异的阻燃性能，改性聚合物分子中o–p＝o结构的脱水作用可促进致密碳层形成隔绝热量及氧气，产生的含磷氧自由基气体稀释了空气，并对火焰产生了淬灭的作用。改性碳纳米管提高了复合材料的阻燃性及力学性能。

技术特征：

1.一种基于聚乙烯滚塑用兼具抗静电和阻燃性复合材料，其特征在于包括如下组分：

2.一种如权利要求1所述的基于聚乙烯滚塑用兼具抗静电和阻燃性复合材的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的基于聚乙烯滚塑用兼具抗静电和阻燃性复合材的制备方法，其特征在于：所述结构式(i)中x：y：z＝15％～30％：20～40％：30～65％，优选x：y：z＝25％：30％：45％。

4.如权利要求2所述的基于聚乙烯滚塑用兼具抗静电和阻燃性复合材的制备方法，其特征在于：所述结构式(ii)中聚离子液体与碳纳米管的质量比为40％～60％：40％～60％，优选50：50。

5.如权利要求2所述的基于聚乙烯滚塑用兼具抗静电和阻燃性复合材的制备方法，其特征在于：

6.如权利要求2所述的基于聚乙烯滚塑用兼具抗静电和阻燃性复合材的制备方法，其特征在于：

7.如权利要求2所述的基于聚乙烯滚塑用兼具抗静电和阻燃性复合材的制备方法，其特征在于：

8.如权利要求2所述的基于聚乙烯滚塑用兼具抗静电和阻燃性复合材的制备方法，其特征在于：

技术总结本发明涉及聚合物高分子材料领域，公开了一种基于聚乙烯滚塑用兼具抗静电和阻燃性复合材料及其制备方法，包括如下组分：LLDPE 25.0％～35.0％、LDPE 35.0％～55.0％、阻燃抗静电母料20％～40％；其中，所述阻燃抗静电母料包括如下组分：LLDPE 30.0％～55.0％、CNT 2.0％～8.0％、功能碳纳米管7.0％～50.0％、增韧剂6.0％～10.0％、PE蜡6.0％～10.0％、抗氧剂6.0％～10.0％以上比例均为质量百分比。本发明利用离子液体的阻燃性能和碳纳米管的导电性能，克服现有碳纳米管热塑性复合材料的难题：制备出的复合材料渗流阈值较低，也可优化复合材料的力学性能，并且具有永久抗静电/阻燃的特点。技术研发人员：廖俊斌,陈宝顺受保护的技术使用者：慈溪市爱迪威滚塑设备科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10