一种抗静电阻燃母粒的制作方法

本发明属于塑料制品的，尤其是涉及一种抗静电阻燃母粒。

背景技术：

1、母粒全名塑料母粒，别名母料，是20世纪80年代发展站起来的一种塑料加工助剂，它是由超量的化学助剂、载体树脂和分散剂等所组成。母粒是把超常量的颜料(染料)均匀载附于树脂中而得到的聚集体。母粒是指在塑料加工成型过程中，为了操作上的方便，将所需要的各种助剂、填料与少量载体树脂先进行混合混炼，经过挤出机等设备计量、混合、熔融、挤出、切粒等加工过程制得的颗粒料，称为母粒。

2、聚丙烯母粒具有质优价廉、原料来源丰富、力学性能好、密度小、化学稳定性好等优点，在化工、建筑、汽车、纺织、医疗、家电等领域有着广泛的应用。但聚丙烯属于高绝缘的易燃材料，其制品在使用中易积聚大量静电导致火花放电而引发燃爆灾害事故，同时聚丙烯遇到明火时，极易被点燃，并迅速燃烧造成火灾，这些问题都大大限制了聚丙烯在电子、医疗和化工等领域的应用。随着安全生产的需要，聚丙烯材料同时具有阻燃和抗静电的需求越来越大。但对聚丙烯而言，阻燃和抗静电是两个相对独立的过程，传统的赋予塑料抗静电阻燃性能的方法是通过添加导电剂和阻燃剂来实现。阻燃剂一般是绝缘的，导电剂包括金属粉、炭黑、碳纤维等。金属粉的导电性好，但密度大，不符合塑料制品轻量化的要求。传统的碳系导电填料，导电性不好，往往需要较大的添加量才能使材料具有抗静电性能，然而填料使用量过高又容易造成材料力学性能下降明显。

3、目前，石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，其具有优良的机械性能、导电性能以及阻燃性能，所以最近有很多关于石墨烯/聚合物复合材料报道。石墨烯可以极大地提高聚合物材料的机械性能，同时，石墨烯/聚合物复合材料具有良好的导电性、抗静电性，它还对无线电波有一定的屏蔽能力。另外，石墨烯由于独特的片层结构，它与很多阻燃剂存在阻燃作用，能够促进聚合物在燃烧中形成炭层，增加炭层的致密性。但是，直接将石墨烯粉末添加到聚丙烯树脂中，并不能使石墨烯很好地分散在树脂中，这是因为石墨烯片层之间有较强的范德华力，容易产生聚集，很难在聚合物基体中均匀分散，严重影响了石墨烯发挥其应有的作用。因此，如何将使石墨烯均匀分散在载体树脂中，使带有聚丙烯母粒具有良好的抗静电抗菌性能，是亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种抗静电阻燃母粒，其具有提高母粒的抗静电阻燃性能的优点，还具有较好的抗菌性能和力学性能。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：。

3、一种抗静电阻燃母粒，由包含以下重量份数的原料制成，70～95份载体树脂、5～30份溴化季铵盐、0.05～0.30份自由基引发剂、0.05～0.20份石墨烯、0.40～1.00份纳米银制剂和0.10～0.15份醇类制剂。

4、通过采用上述技术方案，在熔融挤出过程中，混合物中的溴化季铵盐与石墨烯会在自由基引发剂的作用下发生反应，使得石墨烯接枝溴化季铵盐并对载体树脂进行改性，这种改性树脂既兼具有石墨烯和溴化季铵盐的优点，又克服了两者的不足，在充分发挥抗静电阻燃性能的同时，能避免石墨烯聚集，从而发挥更好的抗静电阻燃效果；与此同时，大量接枝的石墨烯拥有较大的比表面积和大量的活性位点，能为纳米银制剂中的纳米银粒子提供锚定点，使得这些纳米银离子能较容易地负载在石墨烯表面，进而将石墨烯片层阻隔开，进一步抑制石墨烯的团聚，并与溴化季铵盐协同作用，使母粒获得抗菌性和力学性能；另外，通过醇类制剂促进改性树脂和纳米银制剂的分散和相容，最终得到的挤出物中的各组分分散均匀，其经过冷却、造粒和干燥处理得到的抗静电阻燃母粒，具有较优的抗静电阻燃性能和力学性能；在此过程中，通过载体树脂、溴化季铵盐、自由基引发剂和石墨烯促进载体树脂的改性及石墨烯的分散，再通过纳米银制剂抑制石墨烯的团聚，并辅以醇类制剂促进改性树脂和纳米银制剂的分散和相容，所得到的抗静电阻燃母粒中各组分分散均匀，具有较好的抗静电阻燃性能、抗菌性能和力学性能。

5、进一步地，所述载体树脂为聚乙烯；所述溴化季铵盐选自三甲基烯丙基溴化铵、2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基溴化铵、二甲基二烯丙基溴化铵、丙烯酰氧乙基三甲基溴化铵中的一种或多种；所述自由基引发剂为叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二苯甲酰、过氧化二甲苯甲酰、过氧化二月桂酰、异丙苯过氧化氢。

6、进一步地，所述纳米银制剂由包含以下重量份的原料组成，纳米介孔材料0.01～0.05份，纳米银0.01～0.05份，硅石0.01～0.03份，椰油酰胺丙基甜菜碱0.01～0.03份，吐温0.01～0.04份，聚乙二醇0.10～0.30份，水0.25～0.50份。纳米介孔材料用于负载纳米银，且纳米介孔材料自身就具有一定的抗菌性能，除提高纳米银的分散性和稳定性外，还能促进抗静电阻燃；另外，椰油酰胺丙基甜菜碱和吐温协同作用，促进负载在纳米介孔材料上的纳米银分散的同时，硅石能促使纳米银吸附在石墨烯表面，避免石墨烯团聚。

7、进一步地，所述纳米介孔材料为介孔纳米二氧化硅、介孔纳米二氧化钛、介孔纳米三氧化二铝或介孔纳米氧化锌，所述纳米介孔材料的孔径为2～5nm；所述纳米银的粒径为20～50nm。

8、进一步地，所述醇类制剂由包含以下重量份的原料组成，戊二醇0.04～0.06份，丁二醇0.04～0.06份，泛醇0.02～0.03份。三者均有较好的抗静电阻燃性能，并能促进改性树脂和纳米银制剂的分散和相容。

9、进一步地，所述母粒的制备过程包括，

10、s1将载体树脂、溴化季铵盐、自由基引发剂和石墨烯投入搅拌容器中，搅拌混匀，得到混合物；

11、s2将所述s1的混合物投入挤出机后，将纳米银制剂和醇类制剂分别通过滴定的方式投入挤出机，熔融挤出，得到挤出物；

12、s3将所述s2的挤出物经过冷却、造粒和干燥处理，得到所述抗静电阻燃母粒。

13、进一步地，在所述s1中，先将载体树脂、溴化季铵盐和自由基引发剂投入搅拌容器中，以100～200r/min搅拌4～6min，再将石墨烯投入搅拌容器中，以1500～2000r/min继续搅拌10～15min。在低速混匀载体树脂、溴化季铵盐和自由基引发剂的基础上，后投入的石墨烯在高速搅拌条件下，能与这些组分初步反应，避免石墨烯的团聚。

14、进一步地，在所述s2中，挤出机为双螺杆挤出机，主机转速为600～800r/min，长径比为40:1。挤出机长径比相对较大，有利于pp物料混合塑化。

15、进一步地，在所述s2中，挤出机中10个温区的温度设定依次为150℃、155℃、160℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、190℃、175℃。双螺杆挤出机设置有十个加工区段，一区主要是输送模块压缩进料，二区加入45°啮合共轭型模块，三区加入45°、90°啮合共轭型模块，四区设有反流与90°啮合模块、并可进行排气，五区设有反流促进塑化同时建立压力，六区可进行真空排气、排出灰分与水分，七区用于分散混炼，八区用于混合分配混炼，九区用于混匀输送，十区用于输出熔融物料。

16、进一步地，在所述s3中，冷却过程采用-10～10℃的冷却水对挤出物进行水冷却。

17、综上所述，本发明的有益技术效果为：通过载体树脂、溴化季铵盐、自由基引发剂和石墨烯促进载体树脂的改性及石墨烯的分散，再通过纳米银制剂抑制石墨烯的团聚，并辅以醇类制剂促进改性树脂和纳米银制剂的分散和相容，所得到的抗静电阻燃母粒中各组分分散均匀，具有较好的抗静电阻燃性能、抗菌性能和力学性能。