CN100340627C - 聚合物基抗静电剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种聚合物基抗静电剂及其制备方法。该抗静电剂以重量份数计包括50～90份带极性基团的聚合物和10～50份溶胶，所述溶胶为二氧化锡溶胶、氧化铟锡溶胶、银溶胶或金溶胶。制备时，先将带极性基团的聚合物与溶胶溶于溶剂中；在搅拌条件下，回流24～48小时，使溶胶和带极性基团的聚合物发生配合反应；再在真空条件下，将溶剂除去，所得产物用水洗净，干燥，即制得聚合物基抗静电剂。本发明工艺简单，且容易控制，材料的性能可调节，在绝缘树脂中添加10重量份以内的抗静电剂，可获得优良的抗静电性能，且具有长效抗静电性，可广泛适用于各种塑料、橡胶制品中。

Description

聚合物基抗静电剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及抗静电剂及其制备，特别是适合可应用于塑料制品、橡胶制品中的聚合物基抗静电剂及其制备方法。
背景技术
美国专利US6225386公开了一种基于膦硫酸酯和多元醇化合物或聚合物的抗静电剂，其制备过程是将膦硫酸酯和多元醇化合物或聚合物在溶剂中混合均匀，之后将溶剂除去，干燥，即制得抗静电剂。该方法所制备的抗静电剂可用于聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯等塑料中；但是，该方法制备的抗静电剂中，膦硫酸酯和多元醇聚合物之间没有有机的结合，属于简单掺杂型；这种抗静电剂使用在塑料制品中时，其活性成份之一膦硫酸酯易于析出塑料基体中，因而可能对塑料制品的性能和使用造成不利影响，这样就限制了其应用范围。
住友橡胶工业株式会社和三光化学工业株式会社申请的专利号为200410002716.1的中国发明专利“聚合物型抗静电剂、抗静电性聚合物组合物及其制造方法”公开了一种聚合物型抗静电剂的制作方法，该发明是将含有氟基和磺酰基的阴离子化合物直接混入热塑性树脂或弹性体中，从而制得抗静电剂。该方法制得的聚合物型抗静电剂其活性组分和热塑性树脂或弹性体之间同样也不存在有机结合，属于混合型。此外，这种抗静电剂在用于制备塑料或橡胶制品时，必须考虑抗静电剂中采用的树脂或弹性体与具体塑料或橡胶制品材料的相容性；因此，该抗静电剂在使用时，应针对具体制品的塑料或橡胶材料，进行定制。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种性能优异、稳定的聚合物基抗静电剂及其简便而实用的制备方法。
本发明的目的可通过如下措施来实现：
聚合物基抗静电剂的组成：以重量份数计，包括50～90份的带极性基团的聚合物和10～50份的溶胶。
带极性基团的聚合物选自含有羟基、羧基和醚基中的一种以上的官能团的聚合物，具体是聚(乙烯基异丁醚-丙烯酸羟乙酯)、聚(乙烯基异丁醚-丙烯酸)或聚(乙烯基乙醚-丙烯酸羟丙酯)，其分子量为10000至100000之间；
溶胶为二氧化锡溶胶、氧化铟锡溶胶、银溶胶或金溶胶；
带极性基团的聚合物与溶胶以配位键的形式结合。
聚合物基抗静电剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一按重量份数计，称量50～90份带极性基团的聚合物和10～50份溶胶；
步骤二将步骤一所配制的带极性基团的聚合物和溶胶溶于醇类、酮类或酯类的一种或一种以上混合的溶剂中，搅拌条件下，回流24～48小时；
步骤三在真空条件下，将步骤二所得物(溶液)中的溶剂除去，所得产物用大量水洗净，干燥，制得聚合物基抗静电剂。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、利用带极性基团的聚合物，该聚合物由于其本身的亲水性，其自身也可以起一定的抗静电作用，因而该聚合物也可以作为抗静电活性成份，而不仅仅是起基材的作用。此外，采用带有极性基团的聚合物可以保证导电溶胶与之发生配合反应，有机结合，分散均匀；该抗静电剂用于塑料或橡胶制品中用量少，在绝缘树脂中添加份量少(10份以内)即可获得优良的抗静电性能，且不会出现析出现象；同时，由于该聚合物基抗静电剂具有一定的极性，保证了其与含有极性基团的塑料或橡胶材料具有较好的相容性；其用量少，因此不影响塑料或橡胶制品的力学性能。
2、本发明制造的聚合物基抗静电剂的抗静电性能优异、且具有长效性。由于采用了分子量在10000～100000的聚合物来制备抗静电剂，且抗静电剂中各组份之间通过配位键有机结合，因此，该抗静电剂可耐水洗，具有长效性。
3、本发明制造的聚合物基抗静电剂，应用于聚酰胺树脂中形成了抗静电尼龙材料，其抗静电性能和力学性能优良。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
按重量份数计，称取50份聚(乙烯基异丁醚-丙烯酸羟乙酯)和50份二氧化锡溶胶，溶于100份乙醇中；搅拌条件下，回流24小时，使溶胶和带极性基团的聚合物发生配合反应；然后在真空条件下，将溶剂除去，所得产物用水洗净，干燥，即制得聚合物基抗静电剂。
按重量份数计，将3份所得聚合物基抗静电剂添加到97份尼龙6树脂中，混合均匀，形成抗静电尼龙材料，然后将所得材料在挤出机中挤出造粒，并注塑制成样品，进行抗静电性能和力学性能的测试。其抗静电性能按照GB1410-1989《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》进行测试，体积电阻率为10-9Ω.m。与没有加入所述聚合物基抗静电剂的空白样品比较，按GB/T1040-1992《塑料拉伸试验方法》方法测试，拉伸强度变化在5％以内；按GB/T1843-1996《塑料悬臂梁冲击试验方法》的方法测试，冲击强度变化范围在3％以内；按GB9341-1988《塑料弯曲试验方法》的方法测试，弯曲强度变化范围在2％以内。
实施例2
按重量份数计，称取60份聚(乙烯基异丁醚-丙烯酸)和40份氧化铟锡溶胶份，溶于100份的体积比为2∶1的乙醇和乙酸乙酯混合溶剂中；在搅拌条件下，回流36小时，使溶胶和带极性基团的聚合物发生配合反应；在真空条件下，将溶剂除去，所得产物用水洗净，干燥，即制得聚合物基抗静电剂。
按重量份数计，将5份所得聚合物基抗静电剂应用于95份尼龙6树脂中，混合均匀，形成抗静电尼龙材料，然后将所得材料在挤出机中挤出造粒，并注塑制成样品，进行抗静电性能和力学性能的测试。其抗静电性能按照GB1410-1989《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》方法测试，体积电阻率为10-9Ω.m。与没有加入所述聚合物基抗静电剂的空白样品比较，按GB/T1040-1992《塑料拉伸试验方法》方法测试，拉伸强度变化在5％以内；按GB/T1843-1996《塑料悬臂梁冲击试验方法》的方法测试，冲击强度变化范围在3％以内；按GB9341-1988《塑料弯曲试验方法》的方法测试，弯曲强度变化范围在2％以内。
实施例3
按重量份数计，取70份聚(乙烯基异丁醚-氧化丙烷)和30份银溶胶，溶于100份的体积比为3∶2的丁醇和丙酮的混合溶剂中；在搅拌条件下，回流48小时，使溶胶和带极性基团的聚合物发生配合反应；在真空条件下，将溶剂除去，所得产物用水洗净，干燥，即制得聚合物基抗静电剂。
按重量份数计，将7份所得聚合物基抗静电剂应用于93份尼龙6树脂中，混合均匀，形成抗静电尼龙材料，然后将所得材料在挤出机中挤出造粒，并注塑制成样品，进行抗静电性能和力学性能的测试。其抗静电性能按照GB1410-1989《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》方法测试，体积电阻率为10-8Ω.m。与没有加入所述聚合物基抗静电剂的空白样品比较，按GB/T1040-1992《塑料拉伸试验方法》方法测试，拉伸强度变化在5％以内；按GB/T1843-1996《塑料悬臂梁冲击试验方法》的方法测试，冲击强度变化范围在3％以内；按GB9341-1988《塑料弯曲试验方法》的方法测试，弯曲强度变化范围在2％以内。
实施例4
按重量份数计，称取90份聚(乙烯基乙醚-丙烯酸羟丙酯)和10份金溶胶，溶于100份的体积比为4∶1的乙醇和丁酮的混合溶剂中；搅拌条件下，回流30小时，使溶胶和带极性基团的聚合物发生配合反应；然后在真空条件下，将溶剂除去，所得产物用水洗净，干燥，即制得聚合物基抗静电剂。
按重量份数计，将8份所得聚合物基抗静电剂应用于92份尼龙6树脂中，混合均匀，形成抗静电尼龙材料，然后将所得材料在挤出机中挤出造粒，并注塑制成样品，进行抗静电性能和力学性能的测试。其抗静电性能按照GB1410-1989《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》方法测试，体积电阻率为10-9Ω.m。与没有加入所述聚合物基抗静电剂的空白样品比较，按GB/T1040-1992《塑料拉伸试验方法》方法测试，拉伸强度变化在5％以内；按GB/T1843-1996《塑料悬臂梁冲击试验方法》的方法测试，冲击强度变化范围在3％以内；按GB9341-1988《塑料弯曲试验方法》的方法测试，弯曲强度变化范围在2％以内。
实施例1至实施例4所得样品静电性能和力学性能如表1。
表1  实施例1至实施例4所得样品静电性能和力学性能表
  抗静电性能(Ω·m)       与空白样品比较力学性能变化情况(％)
  拉伸强度   冲击强度   弯曲强度
  实施例1   10-9，优良   小于5％   小于3％   小于2％
  实施例2   10-9，优良   小于5％   小于3％   小于2％
  实施例3   10-8，优良   小于5％   小于3％   小于2％
  实施例4   10-9，优良   小于5％   小于3％   小于2％

Claims (4)

1、一种聚合物基抗静电剂，其特征在于：以重量份数计，包括如下物质：
带极性基团的聚合物        50～90份
溶胶                      10～50份
所述带极性基团的聚合物为分子量为10000～100000的聚(乙烯基异丁醚-丙烯酸羟乙酯)、聚(乙烯基异丁醚-丙烯酸)或聚(乙烯基乙醚-丙烯酸羟丙酯)；
所述溶胶为二氧化锡溶胶、氧化铟锡溶胶、银溶胶或金溶胶；
所述带极性基团的聚合物与溶胶以配位键的形式结合。
2、制备权利要求1所述聚合物基抗静电剂的方法，其特征包括以下步骤：
步骤一按重量份数计，称量50～90份带极性基团的聚合物和10～50份溶胶；
步骤二将步骤一所配制的带极性基团的聚合物和溶胶溶于溶剂中，搅拌条件下，回流24～48小时；
步骤三在真空条件下，将步骤二所得物中的溶剂除去，所得产物用水洗净，干燥，制得聚合物基抗静电剂。
3、根据权利要求2所述的制备聚合物基抗静电剂的方法，其特征在于：所述步骤二中的溶剂为醇类、酮类或酯类中的一种以上混合物。
4、根据权利要求3所述的制备聚合物基抗静电剂的方法，其特征在于：所述溶剂包括乙醇、乙醇与乙酸乙酯的混合物、丁醇与丙酮的混合物或乙醇与丁酮的混合物。
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