一种抗静电阻燃型有机硅改性聚烯烃弹性体材料及其制备方法与流程

1.本发明属于聚烯烃材料制备技术领域，具体涉及一种抗静电阻燃型有机硅改性聚烯烃弹性体材料及其制备方法。


背景技术：

2.热塑性弹性体是介于橡胶与树脂之间的一种新型高分子材料，是新材料产业重点产品，既具备传统交联硫化橡胶的高弹性、耐老化、耐油性各项优异性能，同时兼具普通塑料加工方便、加工方式广的特点，可采用注塑、挤出、吹塑等加工方式生产，简化了加工过程，又降低加工成本，已成为取代传统橡胶的最新材料。热塑性弹性体具有硫化橡胶的物理机械性能和软质塑料的工艺加工性能，由于不需再像橡胶那样经过热硫化，因而使用简单的塑料加工机械即可很容易地制成最终产品，堪称橡胶工业又一次材料和工艺技术革命。
3.现有的热塑性弹性体中也有使用有机硅材料的，但由于有机硅与大多数弹性体材料的相容性较差，且容易析出，限制了硫化过程对弹性体材料的力学性能的提升；且由于弹性体是绝缘材料表面易产生静电，但是直接添加抗静电剂，在材料表面依旧表现亲水性，在一定程度上会使其在潮湿环境中的抗静电效能失效，因此限制了其在一些精密电子等行业中的应用。
4.因此研发一种阻燃性能良好，兼具优异力学性能和抗静电性能的有机硅弹性体成为弹性体领域研究的重点。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种抗静电阻燃型有机硅改性聚烯烃弹性体材料及其制备方法，所述弹性体材料的力学性能优异，在潮湿环境中的抗静电性能好。
6.一种抗静电阻燃型有机硅改性聚烯烃弹性体材料，由如下重量份的原料组成：热塑性树脂组分40-60份，弹性体材料40-60份，阻燃成分4-10份，抗静电剂0.5-2份，有机硅成分3-10，软化剂20-30份，抗氧剂5-10份；所述有机硅成分是通过以下方法制备得到的：将马来酸酐溶于甲苯溶剂中搅拌得到混合物，然后将混合物加入硅氧烷中，在120-160℃下加热2h，减压蒸馏掉甲苯溶剂；其中，马来酸酐、硅氧烷、甲苯的质量比为（1-2.5）：20：50。
7.优选地，所述硅氧烷为二乙烯基四甲基二硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或两种。
8.优选地，所述抗静电剂为硼改性抗静电剂，是通过以下方法制备得到的：将硼酸、n,n-二羟乙基十八胺、丙酮溶剂按照质量比为（1-2.5）：8：20混合，搅拌，在氮气氛围下，升温至110-140℃继续反应6h，加压蒸馏掉丙酮溶剂。
9.优选地，所述阻燃成分为经过硅烷偶联剂改性的阻燃剂，是通过以下方法制备得
到的：将阻燃剂加热至55-60℃，然后将硅烷偶联剂经过雾化后均匀加入其中，混合出料；其中，所述阻燃剂与硅烷偶联剂的质量比为（1.6-3）：（0.03-0.06）；所述阻燃剂为聚磷酸铵、双季戊四醇、四溴双酚a双烯丙基醚、十溴二苯乙烷、氧化镧中的一种或任意几种的混合物；所述硅烷偶联剂为kh-570型硅烷偶联剂。
10.优选地，所述热塑性树脂为熔融指数2-4g/10min的pp-t30s树脂。
11.优选地，所述弹性体材料为乙烯-丙烯-非共轭二烯烃的三元共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或者任意几种的混合物。
12.优选地，所述软化剂为乙撑双硬脂酰胺、微晶石蜡、氧化聚乙烯蜡、氢化白油、石蜡油中的一种或任意几种的混合物。
13.优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯抗氧剂中的一种或两种任意比例的混合物。
14.更优选地，所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010，所述亚磷酸酯抗氧剂为抗氧剂168。
15.所述抗静电阻燃型有机硅改性聚烯烃弹性体材料的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：（1）热塑性树脂/弹性体混炼料：将热塑性树脂组分、弹性体材料、软化剂，加入密炼机中，在105-120℃下混合密炼5-10min，得到混炼料；（2）制备抗静电阻燃型热塑性弹性体：将阻燃成分、有机硅成分、抗静电剂和抗氧剂和步骤（1）中制备得到的混炼料加入双螺杆挤出机的料斗，进行挤出造粒，切粒方式采用拉条水冷或水环切粒，即得抗静电阻燃型热塑性弹性体材料。
16.优选地，步骤（1）所述密炼机的上顶拴压力为0.39-0.59mpa；步骤（2）中所述双螺杆挤出机温度设置：双锥喂料段150-160℃，压缩段 185-200℃，均化段205℃，机头温度175℃。
17.本发明的优点：（1）通过对硅氧烷接枝马来酸酐制备有机硅成分，改善了硅氧烷在弹性体材料中的相容性，不仅解决了现有技术中有机硅添加剂在弹性体材料中易析出发白的技术问题，而且提高了材料的力学性能；（2）通过对n,n-二羟乙基十八胺抗静电剂使用硼酸进行化学接枝改性，改善了弹性体材料在潮湿环境中的抗静电剂。
具体实施方式
18.实施例11. 一种抗静电阻燃型有机硅改性聚烯烃弹性体材料，由如下重量份的原料组成：热塑性树脂组分50份，弹性体材料60份，阻燃成分4.89份，抗静电剂0.9份，有机硅成分5.25份，软化剂20份，抗氧剂8份；其中，所述有机硅成分是通过以下方法制备得到的：将马来酸酐溶于甲苯溶剂中搅拌得到混合物，然后将混合物加入二乙烯基四甲基二硅氧烷中，在120℃下加热2h，减压蒸馏掉甲苯溶剂；其中，马来酸酐、二乙烯基四甲基二硅氧烷、甲苯的质量比为1：20：50；
所述抗静电剂为硼改性抗静电剂，是通过以下方法制备得到的：将硼酸、n,n-二羟乙基十八胺、丙酮溶剂按照质量比为1：8：20混合，搅拌，在氮气氛围下，升温至120℃继续反应2h，加压蒸馏掉丙酮溶剂；所述阻燃成分为经过硅烷偶联剂改性的阻燃剂，是通过以下方法制备得到的：将阻燃剂加入psc型粉体表面改性机的料仓中，喂料频率为12hz，加热至55℃，设置螺杆转速为500rpm，然后将kh-570型硅烷偶联剂加入雾化室，通过雾化室均匀喷入料仓中，混合出料，得到阻燃成分；其中，所述阻燃剂与硅烷偶联剂的质量比为1.6：0.03；所述阻燃剂为质量比为1:0.6的聚磷酸铵和四溴双酚a双烯丙基醚的混合物；所述热塑性树脂组分为熔融指数2.3g/10min的pp-t30s树脂；所述弹性体材料为质量比为1:0.5的乙烯-丙烯-非共轭二烯烃的三元共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物的混合物；所述软化剂为质量比为0.4：0.6的氢化白油和石蜡油的混合物；所述抗氧剂为质量比为2：1的抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物；2. 所述抗静电阻燃型有机硅改性聚烯烃弹性体材料的制备方法包括以下步骤：（1）热塑性树脂/弹性体混炼料：将热塑性树脂组分、弹性体材料、软化剂，加入上顶拴压力为0.39-0.45的密炼机中，在105-110℃下混合密炼10min，得到混炼料；（2）制备抗静电阻燃型热塑性弹性体：将阻燃成分、有机硅成分、抗静电剂和抗氧剂和步骤（1）中制备得到的混炼料加入双螺杆挤出机的料斗，进行挤出造粒，其中：双螺杆挤出机温度设置：双锥喂料段150-153℃，压缩段 185-190℃，均化段205℃，机头温度175℃；切粒方式采用拉条水冷或水环切粒，即得抗静电阻燃型热塑性弹性体材料。
19.实施例21. 一种抗静电阻燃型有机硅改性聚烯烃弹性体材料，由如下重量份的原料组成：热塑性树脂组分60份，弹性体材料50份，阻燃成分5.08份，抗静电剂0.95份，有机硅成分4.3份，软化剂22份，抗氧剂6份；其中，所述有机硅成分是通过以下方法制备得到的：将马来酸酐溶于甲苯溶剂中搅拌得到混合物，然后将混合物加入乙烯基三甲氧基硅烷中，在160℃下加热2h，减压蒸馏掉甲苯溶剂；其中，马来酸酐、乙烯基三甲氧基硅烷、甲苯的质量比为1.5：20：50；所述抗静电剂为硼改性抗静电剂，是通过以下方法制备得到的：将硼酸、n,n-二羟乙基十八胺、丙酮溶剂按照质量比为1.5：8：20混合，搅拌，在氮气氛围下，升温至120℃继续反应6h，加压蒸馏掉丙酮溶剂；所述阻燃成分为经过硅烷偶联剂改性的阻燃剂，是通过以下方法制备得到的：将阻燃剂加入psc型粉体表面改性机的料仓中，喂料频率为12hz，加热至60℃，设置螺杆转速为500rpm，然后将kh-570型硅烷偶联剂加入雾化室，通过雾化室均匀喷入料仓中，混合出料，得到阻燃成分；其中，所述阻燃剂与硅烷偶联剂的质量比为2.5：0.04；所述阻燃剂为质量比为1:1.5的聚磷酸铵和氧化镧的混合物；所述热塑性树脂组分为熔融指数2.3g/10min的pp-t30s树脂；所述弹性体材料为质量比为1.5:1的乙烯-丙烯-非共轭二烯烃的三元共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的混合物；所述软化剂为质量比为0.3：0.7的乙撑双硬脂酰胺和石蜡油的混合物；
所述抗氧剂为抗氧剂1010；2. 所述抗静电阻燃型有机硅改性聚烯烃弹性体材料的制备方法包括以下步骤：（1）热塑性树脂/弹性体混炼料：将热塑性树脂组分、弹性体材料、软化剂，加入上顶拴压力为0.45-0.59mpa的密炼机中，在115-120℃下混合密炼5min，得到混炼料；（2）制备抗静电阻燃型热塑性弹性体：将阻燃成分、有机硅成分、抗静电剂和抗氧剂和步骤（1）中制备得到的混炼料加入双螺杆挤出机的料斗，进行挤出造粒，其中：双螺杆挤出机温度设置：双锥喂料段153-157℃，压缩段 190-200℃，均化段205℃，机头温度175℃；切粒方式采用拉条水冷或水环切粒，即得抗静电阻燃型热塑性弹性体材料。
20.实施例31. 一种抗静电阻燃型有机硅改性聚烯烃弹性体材料，由如下重量份的原料组成：热塑性树脂组分55份，弹性体材料55份，阻燃成分4.1份，抗静电剂1.0份，有机硅成分6.6份，软化剂20份，抗氧剂9份；其中，所述有机硅成分是通过以下方法制备得到的：将马来酸酐溶于甲苯溶剂中搅拌得到混合物，然后将混合物加入乙烯基三甲氧基硅烷中，在160℃下加热2h，减压蒸馏掉甲苯溶剂；其中，马来酸酐、乙烯基三甲氧基硅烷、甲苯的质量比为2：20：50；所述抗静电剂为硼改性抗静电剂，是通过以下方法制备得到的：将硼酸、n,n-二羟乙基十八胺、丙酮溶剂按照质量比为2：8：20混合，搅拌，在氮气氛围下，升温至120℃继续反应6h，加压蒸馏掉丙酮溶剂；所述阻燃成分为经过硅烷偶联剂改性的阻燃剂，是通过以下方法制备得到的：将阻燃剂加入psc型粉体表面改性机的料仓中，喂料频率为12hz，加热至60℃，设置螺杆转速为500rpm，然后将kh-570型硅烷偶联剂加入雾化室，通过雾化室均匀喷入料仓中，混合出料，得到阻燃成分；其中，所述阻燃剂与硅烷偶联剂的质量比为2：0.05；所述阻燃剂为质量比为1∶0.5：0.5的双季戊四醇、十溴二苯乙烷、氧化镧的混合物；所述热塑性树脂组分为熔融指数2.3g/10min的pp-t30s树脂；所述弹性体材料为质量比为1：0.5：0.5的乙烯-丙烯-非共轭二烯烃的三元共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物的混合物；所述软化剂为质量比为0.5：0.4：0.6的微晶石蜡、氢化白油和石蜡油的混合物；所述抗氧剂为抗氧剂168；2. 所述抗静电阻燃型有机硅改性聚烯烃弹性体材料的制备方法包括以下步骤：（1）热塑性树脂/弹性体混炼料：将热塑性树脂组分、弹性体材料、软化剂，加入上顶拴压力为0.39-0.49mpa的密炼机中，在110-115℃下混合密炼8min，得到混炼料；（2）制备抗静电阻燃型热塑性弹性体：将阻燃成分、有机硅成分、抗静电剂和抗氧剂和步骤（1）中制备得到的混炼料加入双螺杆挤出机的料斗，进行挤出造粒，其中：双螺杆挤出机温度设置：双锥喂料段157-160℃，压缩段 190-200℃，均化段205℃，机头温度175℃；切粒方式采用拉条水冷或水环切粒，即得抗静电阻燃型热塑性弹性体材料。
21.实施例41. 一种抗静电阻燃型有机硅改性聚烯烃弹性体材料，由如下重量份的原料组成：热塑性树脂组分45份，弹性体材料60份，阻燃成分4.59份，抗静电剂1.05份，有机硅成分4.5份，软化剂22份，抗氧剂10份；
其中，所述有机硅成分是通过以下方法制备得到的：将马来酸酐溶于甲苯溶剂中搅拌得到混合物，然后将混合物加入二乙烯基四甲基二硅氧烷中，在160℃下加热2h，减压蒸馏掉甲苯溶剂；其中，马来酸酐、二乙烯基四甲基二硅氧烷、甲苯的质量比为2.5：20：50；所述抗静电剂为硼改性抗静电剂，是通过以下方法制备得到的：将硼酸、n,n-二羟乙基十八胺、丙酮溶剂按照质量比为2.5：8：20混合，搅拌，在氮气氛围下，升温至120℃继续反应6h，加压蒸馏掉丙酮溶剂；所述阻燃成分为经过硅烷偶联剂改性的阻燃剂，是通过以下方法制备得到的：将阻燃剂加入psc型粉体表面改性机的料仓中，喂料频率为12hz，加热至60℃，设置螺杆转速为500rpm，然后将kh-570型硅烷偶联剂加入雾化室，通过雾化室均匀喷入料仓中，混合出料，得到阻燃成分；其中，所述阻燃剂与硅烷偶联剂的质量比为3：0.06；所述阻燃剂为等质量比的聚磷酸铵、双季戊四醇、四溴双酚a双烯丙基醚的混合物；所述热塑性树脂组分为熔融指数2.3g/10min的pp-t30s树脂；所述弹性体材料为乙烯-丙烯-非共轭二烯烃的三元共聚物；所述软化剂为质量比为0.5：0.4：0.6的乙撑双硬脂酰胺、氢化白油和石蜡油的混合物；所述抗氧剂为质量比为2：1的抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物；2. 所述抗静电阻燃型有机硅改性聚烯烃弹性体材料的制备方法包括以下步骤：（1）热塑性树脂/弹性体混炼料：将热塑性树脂组分、弹性体材料、软化剂，加入上顶拴压力为0.49-0.59mpa的密炼机中，在105-110℃下混合密炼5min，得到混炼料；（2）制备抗静电阻燃型热塑性弹性体：将阻燃成分、有机硅成分、抗静电剂和抗氧剂和步骤（1）中制备得到的混炼料加入双螺杆挤出机的料斗，进行挤出造粒，其中：双螺杆挤出机温度设置：双锥喂料段150-155℃，压缩段 185-190℃，均化段205℃，机头温度175℃；切粒方式采用拉条水冷或水环切粒，即得抗静电阻燃型热塑性弹性体材料。
22.实施例51. 一种抗静电阻燃型有机硅改性聚烯烃弹性体材料，由如下重量份的原料组成：热塑性树脂组分40份，弹性体材料40份，阻燃成分10份，抗静电剂0.5份，有机硅成分3份，软化剂30份，抗氧剂5份；其中，所述有机硅成分是通过以下方法制备得到的：将马来酸酐溶于甲苯溶剂中搅拌得到混合物，然后将混合物加入二乙烯基四甲基二硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷中，在160℃下加热2h，减压蒸馏掉甲苯溶剂；其中，马来酸酐、二乙烯基四甲基二硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲苯的质量比为2.5：10：10：50；所述阻燃成分为经过硅烷偶联剂改性的阻燃剂，是通过以下方法制备得到的：将阻燃剂加入psc型粉体表面改性机的料仓中，喂料频率为12hz，加热至60℃，设置螺杆转速为500rpm，然后将kh-570型硅烷偶联剂加入雾化室，通过雾化室均匀喷入料仓中，混合出料，得到阻燃成分；其中，所述阻燃剂与硅烷偶联剂的质量比为3：0.06；所述阻燃剂为聚磷酸铵；所述弹性体材料为乙烯-丙烯-非共轭二烯烃的三元共聚物；所述软化剂为氧化聚乙烯蜡；所述抗静电剂、热塑性树脂组分、抗氧剂为同实施例4。
23.2. 所述抗静电阻燃型有机硅改性聚烯烃弹性体材料的制备方法同实施例4。
24.实施例61. 一种抗静电阻燃型有机硅改性聚烯烃弹性体材料，由如下重量份的原料组成：热塑性树脂组分45份，弹性体材料60份，阻燃成分4.59份，抗静电剂2份，有机硅成分10份，软化剂22份，抗氧剂10份；所述原料种类同实施例4；所述抗静电阻燃型有机硅改性聚烯烃弹性体材料的制备方法同实施例4。
25.对比例1有机硅成分为二乙烯基四甲基二硅氧烷，不接枝马来酸酐，其他同实施例1，具体如下：一种聚烯烃弹性体材料，由如下重量份的原料组成：热塑性树脂组分50份，弹性体材料60份，阻燃成分4.89份，抗静电剂0.9份，二乙烯基四甲基二硅氧烷5.25份，软化剂20份，抗氧剂8份；其他原料的种类及弹性体材料的制备方法同实施例1。
26.对比例2抗静电剂为n,n-二羟乙基十八胺，其他同实施例1，具体如下：一种聚烯烃弹性体材料，由如下重量份的原料组成：热塑性树脂组分50份，弹性体材料60份，阻燃成分4.89份，抗静电剂n,n-二羟乙基十八胺0.9份，有机硅成分5.25份，软化剂20份，抗氧剂8份；其他原料的种类及弹性体材料的制备方法同实施例1。
27.对比例3有机硅成分为二乙烯基四甲基二硅氧烷，不接枝马来酸酐；抗静电剂为n,n-二羟乙基十八胺，其他同实施例1，具体如下：一种聚烯烃弹性体材料，由如下重量份的原料组成：热塑性树脂组分50份，弹性体材料60份，阻燃成分4.89份，n,n-二羟乙基十八胺0.9份，二乙烯基四甲基二硅氧烷5.25份，软化剂20份，抗氧剂8份；其他原料的种类及弹性体材料的制备方法同实施例1。
28.对上述实施例和对比例的性能进行检测，结果见表1。
29.表1 实施例及对比例的性能测试结果
从产品性能测试结果情况，所有实施例和对比例材料的阻燃指标（gb/t2406-2009方法测试）都高于27，对于材料的力学性能及抗静电性能的分析，本发明实施例与对比例的比较如下：对比例1和对比例3提供的聚烯烃弹性体材料，在室温下放置7
×
24小时会产生表面发白的问题，而在同样条件下静置7
×
24小时，本发明实施例提供的聚烯烃弹性体材料不会产生表面发白的问题，有机硅成分不会在弹性体表面析出；与对比例1和对比例3相比，实施例的力学性能得到显著的提高；与对比例2和对比例3相比，在相对湿度70
±
5%条件下，表面电阻值较对比例降低了两个数量级，大大提高了材料的在潮湿环境中的抗静电效果。