CN100348664C - 尼龙6/聚电解质抗静电复合材料和抗静电母粒的制备方法 - Google Patents

尼龙6/聚电解质抗静电复合材料和抗静电母粒的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种尼龙6/聚电解质抗静电复合材料的制备方法，包括：将碱金属盐或烷基苯磺酸盐、亲水性聚合物依次加入反应釜中，加入无水乙醇或乙腈，搅拌反应；真空干燥得粉末状或颗粒状聚电解质；所得的聚电解质、尼龙6、抗氧化剂、分散剂熔融共混，制备得到的尼龙6/聚电解质复合材料具有良好力学性能，优异的抗静电性能和耐久性，其复合材料体积电阻率可达109Ω.cm。本发明还涉及抗静电母粒的制备方法，包括所述的聚电解质、尼龙6、抗氧化剂、分散剂熔融共混，制备得到的抗静电母粒，可与尼龙6熔融纺丝成抗静电锦纶。

Description

尼龙6/聚电解质抗静电复合材料和抗静电母粒的制备方法
技术领域
本发明涉及一种尼龙6/聚电解质抗静电复合材料的制备方法。本发明还涉及一种特别适用于尼龙6工程塑料或锦纶纤维的抗静电母粒的制备方法。
背景技术
尼龙6由于具有较好的力学性能、耐磨自润滑性和加工流动性而成为当前用途最广泛的工程塑料。但尼龙6与大多数高分子材料一样都是具有良好电绝缘性能的电介质，其表面电阻一般在1014～1015Ω，导电性远小于金属材料，当与其它物质接触或摩擦后易聚集静电荷。静电积累所带来的负作用是障碍正常的生产和工作，甚至会引起爆炸及火灾。故在煤矿井下、纺织器材、电子电器等行业的特定工作环境或动态运行条件下，要求尼龙6的制品在具有较高的力学性能的同时还呈现抗静电功能，即表面电阻降至1011～1012Ω或体积电阻达到1011Ω·cm，以满足使用的特性需要。
目前实用的塑料抗静电剂以表面活性剂、亲水性高分子和导电微粒及晶须为主。塑料抗静电用的表面活性剂主要有以下品种：阳离子型：季铵盐、胺盐等；阴离子型：磷酸盐、磺酸盐等；非离子型：多元醇、多元醇脂肪酸酯、聚氧化乙烯附加物等；两性型：季铵内盐、丙胺酸盐等。表面活性剂型抗静电剂在使用过程中存在很多缺点，如抗静电效果缺乏永久性、析出使表面变差、加工时受热分解、对于温度和湿度依赖性大等。而用各种亲水性聚合物作为抗静电剂可以解决以上问题。将聚氧化乙烯(PEO)等作为导电单元的各种亲水性聚合物加入到基体树脂中形成合金可永久地保持抗静电效果。这些含有导电单元的亲水性化合物由于分子量较高而区别于低分子量的表面活性剂型抗静电剂，称为高分子型永久抗静电剂。已商品化的高分子型永久抗静电剂有聚乙烯乙二醇甲基丙烯酸共聚体，聚醚酯酰胺(PEEA)、聚醚酯乙酰胺(PEAI)、聚氧化乙烯、环氧丙烷共聚合物(PEO-ECH)、PEGMA等。但这类抗静电剂添加量较大，成本高，耐热性较差，并且用于纺丝困难。近年来，利用浅色无机导电微粉开发出了浅色或白色导电纤维。导电无机微粉的体积电阻应低于101Ω·cm。浅色微粉有硫化铜、碘化亚铜等金属硫化物和卤化物；白色微粉有氧化锡、氧化锌、氧化银等金属氧化物，这类抗静电剂耐热性良好，抗静电效力持久，不受气候条件的影响，但是与树脂相容性较差，添加量大，成本高，并且有颜色，难于纺丝或染色。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的缺点，提供一种尼龙6/聚电解质抗静电复合材料的制备方法。本发明制备工艺简单，制备的尼龙6/聚电解质复合材料具有良好力学性能，优异的抗静电性能和耐久性，其复合材料体积电阻率可达109Ω.cm。
本发明的目的还在于提供一种抗静电母粒的制备方法，采用所述聚电解质用作抗静电剂与尼龙6等熔融共混制备得到。
本发明的尼龙6/聚电解质抗静电复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将碱金属盐或烷基苯磺酸盐、亲水性聚合物按金属离子与聚合物结构单元的摩尔比1∶15～6依次加入反应釜中，加入反应物体积1-2倍的无水乙醇或乙腈，搅拌反应2～6小时；
(2)真空干燥得粉末状或颗粒状聚电解质；
(3)步骤(2)所得的聚电解质、尼龙6、抗氧化剂、分散剂按1～10∶90～95∶0.1～1∶0.5～2重量比熔融共混制备得到抗静电复合材料。
步骤(1)所述的碱金属盐优选M+X-；其中M+为Li+、Na+或K+；X-为Cl-、Br-、I-、CF3SO3-或(CF3SO2)2N-。
步骤(1)所述的烷基苯磺酸盐优选烷基(C12～C16)苯磺酸盐。
步骤(1)所述的亲水性聚合物优选聚乙二醇或其衍生物，聚氧化乙烯或其衍生物、或者聚氧化乙烯-聚氧化丙烯嵌段共聚物，其分子量最好在4万～20万之间。
步骤(3)所述抗氧化剂可以是本领域通用的抗氧化剂，例如抗氧化剂1010、1076、168、264、1098、2246、300、330、DLTP、DSTP、B215、B225、B900。本发明优选为B215复合抗氧化剂(中文名：高分子量酚类抗氧剂1010和(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸三酯的复配物)。
步骤(3)所述分散剂可以是本领域通用的分散剂，例如PP、PE、EPDM、POE、EVA、SEBS等的接枝物。本发明优选马来酸酐接枝聚乙烯或马来酸酐接枝聚丙烯。
本发明的抗静电母粒的制备方法包括：上述的聚电解质、尼龙6、抗氧化剂、分散剂依次按20～60∶35～80∶0.1～1∶1～5重量比熔融共混制备得到抗静电母粒。
所述熔融共混的最佳方案是混合物在混合机内混合均匀，然后由挤出机在220～240℃下熔融挤出，造粒。
所述抗氧化剂可以是本领域通用的抗氧化剂，例如抗氧化剂1010、1076、168、264、1098、2246、300、330、DLTP、DSTP、B215、B225、B900。本发明优选为B215复合抗氧化剂，其中文名是高分子量酚类抗氧剂1010和(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸三酯的复配物。
所述分散剂可以是本领域通用的分散剂，例如PP、PE、EPDM、POE、EVA、SEBS等的接枝物。本发明优选为马来酸酐接枝聚乙烯或马来酸酐接枝聚丙烯。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明方法制备工艺简单，制备的聚电解质与抗静电母粒具有良好的热稳定性及耐久性，并且与树脂具有良好的相容性，添加量5份，可使尼龙6电阻率达109Ω.cm。可直接用作尼龙6工程塑料抗静电改性，也可与尼龙6熔融共混纺丝制备抗静电锦纶。
具体实施方式
实施例1
在1000ml的反应釜中加入聚氧化乙烯500g和氯化锂或烷基苯磺酸盐53.5g，并加入反应物体积的1.5倍无水乙醇或己腈做溶剂，常温搅拌反应2小时，所得白色产物真空干燥后得粉状或颗粒状产物。然后称取950g尼龙6，50g聚电解质，30g分散剂(马来酸酐接枝聚丙烯)，10g抗氧化剂(B215)，在高速混合机混合均匀后熔融挤出并造粒，挤出温度220～240℃。所得淡黄色粒状物经真空干燥后得尼龙6/聚电解质抗静电复合材料。其体积电阻率达109Ω.cm。
实施例2
在1000ml的反应釜中加入聚氧化乙烯440g和氯化锂或烷基苯磺酸盐60g，并加入反应物体积的1.5倍无水乙醇或己腈做溶剂，常温搅拌反应4小时，所得白色产物真空干燥后得粉状或颗粒状产物。然后称取950g尼龙6，50g聚电解质，30g分散剂(马来酸酐接枝聚丙烯)，10g抗氧化剂(B215)，在高速混合机混合均匀后熔融挤出并造粒，挤出温度220～240℃。所得淡黄色粒状物经真空干燥后得尼龙6/聚电解质抗静电复合材料。其体积电阻率达109Ω.cm。
实施例3
在1000ml的反应釜中加入聚氧化乙烯420g和氯化锂或烷基苯磺酸盐80g，并加入反应物体积的1.5倍无水乙醇或己腈做溶剂，常温搅拌反应6小时，所得白色产物真空干燥后得粉状或颗粒状产物。然后称取950g尼龙6，50g聚电解质，30g分散剂(马来酸酐接枝聚丙烯)，10g抗氧化剂(B215)，在高速混合机混合均匀后熔融挤出并造粒，挤出温度220～240℃。所得淡黄色粒状物经真空干燥后得尼龙6/聚电解质抗静电复合材料。其体积电阻率达109Ω.cm。
实施例4
在1000ml的反应釜中加入聚氧化乙烯500g和氯化锂或烷基苯磺酸盐53.5g，并加入反应物体积1.5倍的无水乙醇或己腈做溶剂，常温搅拌反应2小时，所得白色产物真空干燥后得粉状或颗粒状产物。然后称取320g尼龙6，480g聚电解质，400g分散剂(马来酸酐接枝聚丙烯)，15g抗氧化剂(B215)，在高速混合机混合均匀后熔融挤出并造粒，挤出温度220～240℃。所得淡黄色粒状物经真空干燥后得尼龙6抗静电母粒。本发明制备的抗静电母粒尤其适用于尼龙6工程塑料或锦纶的抗静电改性。
实施例5
在1000ml的反应釜中加入聚氧化乙烯420g和氯化锂或烷基苯磺酸盐80g，并加入反应物体积1.5倍的无水乙醇或己腈做溶剂，常温搅拌反应4小时，所得白色产物真空干燥后得粉状或颗粒状产物。然后称取640g尼龙6，160g聚电解质，120g分散剂(马来酸酐接枝聚丙烯)，30g抗氧化剂(B215)，在高速混合机混合均匀后熔融挤出并造粒，挤出温度220～240℃。所得淡黄色粒状物经真空干燥后得尼龙6抗静电母粒。本发明制备的抗静电母粒尤其适用于尼龙6工程塑料或锦纶的抗静电改性。

Claims (10)

1、一种尼龙6/聚电解质抗静电复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将碱金属盐或烷基苯磺酸盐、亲水性聚合物按金属离子与聚合物结构单元的摩尔比1∶15～6依次加入反应釜中，加入反应物体积1-2倍的无水乙醇或乙腈，搅拌反应2～6小时；
(2)真空干燥上述步骤(1)的产物得粉末状或颗粒状聚电解质；
(3)步骤(2)所得的聚电解质、尼龙6、抗氧化剂、分散剂按1～10∶90～95∶0.1～1∶0.5～2重量比熔融共混制备得到抗静电复合材料。
2、根据权利要求1所述的尼龙6/聚电解质抗静电复合材料的制备方法，其特征在于步骤(1)所述的碱金属盐为M+X-；
其中M+为Li+、Na+或K+；X-为Cl-、Br-、I-、CF3SO3 -或(CF3SO2)2N-。
3、根据权利要求1所述的一种尼龙6/聚电解质抗静电复合材料的制备方法，其特征在于步骤(1)所述的烷基苯磺酸盐为烷基(C12～C16)苯磺酸盐。
4、根据权利要求1所述的一种尼龙6/聚电解质抗静电复合材料的制备方法，其特征在于步骤(1)所述的亲水性聚合物是聚乙二醇或其衍生物、聚氧化乙烯或其衍生物、或者是聚氧化乙烯-聚氧化丙烯嵌段共聚物。
5、根据权利要求1所述的一种尼龙6/聚电解质抗静电复合材料的制备方法，其特征在于步骤(3)所述抗氧化剂为B215复合抗氧化剂。
6、根据权利要求1所述的一种尼龙6/聚电解质抗静电复合材料的制备方法，其特征在于步骤(3)所述分散剂为马来酸酐接枝聚乙烯或马来酸酐接枝聚丙烯。
7、一种抗静电母粒的制备方法，其特征在于权利要求1所述的聚电解质、尼龙6、抗氧化剂、分散剂依次按20～60∶35～80∶0.1～1∶1～5重量比熔融共混制备得到。
8、根据权利要求7所述的抗静电母粒的制备方法，其特征在于所述熔融共混是混合物在混合机内混合均匀，然后由挤出机在220～240℃下熔融挤出，造粒。
9、根据权利要求7或8所述的一种抗静电母粒制备方法，其特征在于所述抗氧化剂为高分子量酚类抗氧剂1010和(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸三酯的复配物。
10、根据权利要求9所述的一种抗静电母粒制备方法，其特征在于所述分散剂为马来酸酐接枝聚乙烯或马来酸酐接枝聚丙烯。
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