CN100439094C - 一种无碳黑永久性抗静电塑料片材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抗静电塑料片材，尤其涉及一种用于包装精密电子零部件的无碳黑抗静电塑料片材及其制备方法。一种无碳黑永久性抗静电塑料片材，由抗静电塑料层、聚苯乙烯层、抗静电塑料层三层复合构成，其中抗静电塑料层按重量百分比含有以下的成份：聚酰胺13%～32%、聚醚受阻胺15%～35%、聚苯乙烯40%～70%、抗氧化剂0.3%～1%、抗老化剂0.3%～1%、偶联剂0.2%～0.8%。本发明抗静电塑料层在聚苯乙烯的基材上掺入了聚酰胺、聚醚受阻胺组成的本征静电扩散型高分子材料，具有永久性，不易脱落。本发明另外提供了该塑料片材的制备方法，使得产品工艺更完善，达到了产品永久性抗静电，表面三层复合永久不脱落的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种抗静电塑料片材及其制备方法，尤其涉及一种用于包装精密电子零部件的无碳黑抗静电塑料片材及其制备方法。
背景技术
在通常情况下，产生静电的原理可分为两种方式：一种是经接触产生的静电，另一种为受到静电诱导而产生静电。接触产生静电最主要是由于电荷的移动产生的，物体经过摩擦接触后，物体表面开始积累正电荷，另一物体表面则带有负电荷，进而产生静电。而通过静电诱导产生的静电，则是当导电体在导体或绝缘体的附近时，靠近导电的导体侧或绝缘体侧就会开始累积电荷，经长时间的诱导后，可使导体或绝缘体的正负电荷被完全分开，产生静电带电的效果。因表面静电所产生瞬间电流很大，会直接损坏高档的电子器件，严重危及和响影电子元器件的质量和寿命。
目前国内市场上，应用在各类精密电子零部件产品的包装，如手机、电脑、mp3、液晶显示仪、以及航天、军工等高科技领域装，基本上是黑色含碳黑导电塑料片材，才能达到永久抗静电的性能，如中国专利CN2230222公开的一次成型的表面有导纹路的抗静电塑料贴面。其产品会有微量碳黑脱落，这样不但对包装的电子产品、零部件有污染损害，从而影响包装对象(电子产品)的质量和寿命等缺陷，严重的造成电子元件短路，而且还对环境造成一定的污染。目前市场上还存有另一种不含碳黑静电剂生产的产品，虽然能解决碳黑脱落问题，但由于它主要是依靠吸收空气中的水分降低表面电阻以达到放静电的效果，因此没有永久性抗静电的效果，从而抗静电指标不稳定，不能满足中高档电子产品的包装要求。
CN1385471公开了抗静电聚合物的组合物，由热塑性聚合物，和具有聚酰胺嵌段和聚醚嵌段的共聚物，和链中含有至少一个离子官能团的聚合物或低聚物组成。聚合物或低聚物选自如下：聚酰胺，具有聚酰胺嵌段和聚醚嵌段的共聚物，热塑性的聚酯或聚酯酰胺，具有聚酯嵌段和聚醚嵌段的共聚物，聚醚，聚氨酯。该组合物的生产成本高。
发明内容
为了解决上述的技术难题，本发明的目的是提供了一种无碳黑、环保型、可印刷性广(能印刷各种颜色)、生产成本低的无碳黑永久性抗静电塑料片材。本发明另外还提供了该抗静电塑料片材的制备方法。
为了达到上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种无碳黑永久性抗静电塑料片材，该塑料片材由抗静电塑料层、聚苯乙烯层、抗静电塑料层三层复合构成，按重量百分比抗静电塑料层的含量为15％～42％，聚苯乙烯层的含量为53％～84％，其中抗静电塑料层按重量百分比含有以下的成份：聚酰胺13％～32％、聚醚受阻胺15％～35％、聚苯乙烯40％～70％、抗氧化剂0.6％～2％，偶联剂0.2％～0.8％。
作为优选，抗静电塑料层按重量百分比含有以下的成份：聚酰胺18％～25％、聚醚受阻胺20％～30％、聚苯乙烯50％～60％、抗氧化剂0.3％～1％、抗老化剂0.3％～1％、偶联剂0.2％～0.8％。
作为优选，偶联剂为硅烷偶联剂。作为再优选，偶联剂为氯丙基三乙氧基硅烷、氯丙基甲基二甲氧基硅烷、硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂SG-Si900、硅烷偶联剂KH-845-4、硅烷偶联剂SG-Si996中的一种。
作为优选，抗氧化剂选自抗氧化剂1010和抗氧化剂168中的一种或两种。
作为优选，抗静电塑料层还含有增强剂0.02％～0.08％、增韧剂0.2％～2％。
上述的无碳黑永久性抗静电塑料片材的制备方法，该方法包括以下的工艺：
a、将聚酰胺、聚醚受阻胺、聚苯乙烯、抗氧化剂、偶联剂混合，在40℃～80℃的条件下混炼18分钟～45分钟，送料给挤出机挤出，送料机的转速为300～650转/分钟，挤出的温度为180℃～210℃，挤出机的转速为600～750转/分钟，再经冷却、切粒、干燥制得抗静电塑料粒子；
b、将上述的抗静电塑料粒子在三层挤出机中挤出，其中上层和下层均为抗静电塑料，中层另加聚苯乙烯，三层挤出的温度为160℃～210℃；
c、将上述的挤出物经压延、切边、牵引制得所述的无碳黑永久性抗静电塑料片材。
作为优选，步骤a中原料中还包括增强剂和增韧剂。
作为优选，步骤a中混炼温度为50℃～60℃。
作为优选，步骤b中三层挤出的温度为190℃～200℃。
本发明由于采用了上述的技术方案，抗静电塑料的配方突破了国内外通用的电子包装材料要用碳黑填充的工艺惯例，在聚苯乙烯的基材上掺入了聚酰胺、聚醚受阻胺组成的本征静电扩散型高分子材料，该高分子材料在塑料片材的聚苯乙烯中形成互穿网络结构(如下图1所示)，通过离子导电的机理在整个基材中形成了本征非扩散型的导电网络。由于在这个结构中离子沿着分子链和在分子间的可迁移性，从而既克服了导电碳黑材料必须形成连续界面才能起到导电功效的缺点，具有永久性抗静电的特点。另外和传统的迁移型抗静电剂相比，本发明抗静电塑料不同于在塑料制品表面必须通过抗静电的迁移而形成水膜从而达到导电的效果，本征导电性克服了抗静电性能对湿度的依赖性。
本发明在工艺上采用三层复合的方式，节省了抗静电塑料的使用，降低了生产的成本。同时对影响导电性能、均匀涂层及附着力的工艺环节如：混练条件、成型方法进行了改进，使得产品工艺更完善，达到了产品既无碳黑又是永久性抗静电，表面三层复合永久不脱落的目的。另外由于产品无碳黑填充因此便于产品着色和印刷，彻底改变该产品单一黑色的局面，丰富了电子产品包装色彩。
附图说明
图1为本发明无碳黑永久性抗静电塑料片材的制备工艺流程图；
图2为本发明抗静电塑料网络结构示意图，其中1为聚苯乙烯，2为聚酰胺、聚醚受阻胺组成的本征静电扩散型高分子材料。
具体实施方式
实施例1
聚酰胺为20％、聚醚受阻胺为22％、聚苯乙烯为56％、抗氧化剂1010为0.5％、抗氧化剂168为0.5％、偶联剂为0.4％、增强剂为0.05％、增韧剂为0.55％。偶联剂采用南京曙光化工总厂生产的硅烷偶联剂KH-550，增强剂和增韧剂采用常用的塑料增强剂和增韧剂。
如图1所述，将上述配方的将聚酰胺、聚醚受阻胺、聚苯乙烯、抗氧化剂1010、抗氧化剂168、硅烷偶联剂KH-550、增强剂和增韧剂混合，在60℃的条件下混炼43分钟，送料给挤出机挤出，送料机的转速为520转/分钟，挤出的温度为180℃～210℃，挤出机的转速为600转/分钟，再经冷却、切粒、干燥制得抗静电塑料粒子。
将上述的抗静电塑料粒子在三层挤出机中挤出，其中上层和下层均为抗静电塑料，分别占总重量的15％，中层另加聚苯乙烯，占总重量的70％，三层挤出的温度为160℃～210℃。
将上述的挤出物经三辊压延，三辊的上、中、下辊的温度分别为50℃、60℃、30℃，经三辊压延后，对挤出物切边、牵引制得所述的无碳黑永久性抗静电塑料片材。然后将无碳黑永久性抗静电塑料片材收卷、检验、包装、入库。
实施例2
抗静电塑料的配方如下：
聚酰胺为28％、聚醚受阻胺为30％、聚苯乙烯为40％、抗氧化剂1010为0.5％、抗氧化剂168为0.5％、偶联剂为0.4％、增强剂为0.05％、增韧剂为0.55％。偶联剂采用南京曙光化工总厂生产的硅烷偶联剂KH-550，增强剂和增韧剂采用常用的塑料增强剂和增韧剂。
无碳黑永久性抗静电塑料片材的制备方法如同实施例1。
实施例3
抗静电塑料的配方如下：
聚酰胺为15％、聚醚受阻胺为20％、聚苯乙烯为63％、抗氧化剂1010为0.5％、抗氧化剂168为0.5％、偶联剂为0.4％、增强剂为0.05％、增韧剂为0.55％。偶联剂采用南京曙光化工总厂生产的硅烷偶联剂KH-550，增强剂和增韧剂采用常用的塑料增强剂和增韧剂。
无碳黑永久性抗静电塑料片材的制备方法如同实施例1。
试验例
取本实施1的产品进行下面的特性测定，数据如下：
抗静电塑料片材物质特性
| 特性 | 测试方法 | 单位 | 数据 |
| 密度@23℃ | ISO R1183 | g/cm<sup>3</sup> | 1.03 |
| 硬度(15秒数据) | ISO 868 | Shore D | 75 |
| 热变形温度@1.81Mpa | ISO 75 | ℃ | 78 |
| 软化点@10N | ISO 306 | ℃ | 98 |
| 容流MFR 200/5 | ISO 1133 | g/10min | 5 |
| 模具收缩度 | ASTM D955--73 | ％ | 0.4-0.8 |
| 表面电阻 | CABOT D042 | Ω/sq | 1×10<sup>9</sup> |
| 拉伸弹性模量 | ISO 527 | Mpa | 1850 |
| 拉伸屈服强度 | ISO 527 | Mpa | 38.58 |
| 撕裂强度 | ISO 527 | Mpa | 110 |
| 拉伸断裂伸长率 | ISO 527 | ％ | 58 |
比较例
取本实施1的产品与美国的Noveon所生产的抗静电材料进行比较，其主要指标比较如下：
主要性能指标比较表：
从上表可见，其中主要性能指标：表面电阻、拉伸屈服强度等已达到目前国际先进水平。
Claims (10)
1.一种无碳黑永久性抗静电塑料片材，其特征在于该塑料片材由抗静电塑料层、聚苯乙烯层、抗静电塑料层三层复合构成，按重量百分比抗静电塑料层的含量为15％～42％，聚苯乙烯层的含量为53％～84％，三层含量之和为100％，其中抗静电塑料层按重量百分比含有以下的成份：聚酰胺13％～32％、聚醚受阻胺15％～35％、聚苯乙烯40％～70％、抗氧化剂0.6％～2％、偶联剂0.2％～0.8％。
2.如权利要求1所述的一种无碳黑永久性抗静电塑料片材，其特征在于抗静电塑料层按重量百分比含有以下的成份：聚酰胺18％～25％、聚醚受阻胺20％～30％、聚苯乙烯50％～60％、抗氧化剂0.6％～2％、偶联剂0.2％～0.8％。
3.如权利要求1或2所述的一种无碳黑永久性抗静电塑料片材，其特征在于偶联剂为硅烷偶联剂。
4.如权利要求1或2所述的一种无碳黑永久性抗静电塑料片材，其特征在于偶联剂为氯丙基三乙氧基硅烷、氯丙基甲基二甲氧基硅烷、硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂SG-Si900、硅烷偶联剂KH-845-4、硅烷偶联剂SG-Si996中的一种。
5.如权利要求1或2所述的一种无碳黑永久性抗静电塑料片材，其特征在于抗氧化剂选自抗氧化剂1010和抗氧化剂168中的一种或两种。
6.如权利要求1或2所述的一种无碳黑永久性抗静电塑料片材，其特征在于静电塑料层还含有增强剂0.02％～0.08％、增韧剂0.2％～2％。
7.如权利要求1所述的一种无碳黑永久性抗静电塑料片材的制备方法，其特征在于该方法包括以下的工艺：
a、将聚酰胺、聚醚受阻胺、聚苯乙烯、抗氧化剂、偶联剂混合，在40℃～80℃的条件下混炼18分钟～45分钟，送料给挤出机挤出，送料机的转速为300～650转/分钟，挤出的温度为180℃～210℃，挤出机的转速为600～750转/分钟，再经冷却、切粒、干燥制得抗静电塑料粒子；
b、将上述的抗静电塑料粒子在三层挤出机中挤出，其中上层和下层为抗静电塑料，中层另加聚苯乙烯，三层挤出的温度为160℃～210℃；
c、将上述的挤出物经压延、切边、牵引制得所述的无碳黑的抗静电塑料片材。
8.如权利要求7所述的一种无碳黑永久性抗静电塑料片材的制备方法，其特征在于步骤a中原料中还包括增强剂和增韧剂。
9.如权利要求7或8所述的一种无碳黑永久性抗静电塑料片材的制备方法，其特征在于步骤a中混炼温度为50℃～60℃。
10.如权利要求7或8所述的一种无碳黑永久性抗静电塑料片材的制备方法，其特征在于步骤b中三层挤出的温度为190℃～200℃。
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