CN101538376A - 树脂用抗静电剂、抗静电性树脂组合物以及抗静电性树脂成型品 - Google Patents
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Abstract
本发明的通式(1)表示的鏻盐用作为树脂用抗静电剂、抗静电性树脂组合物以及抗静电性树脂成型品,其中残留卤素为500ppm以下,(式中,R1、R2和R3表示碳原子数为3~8的直链或者支链烷基,R4表示碳原子数为10~22的直链或支链烷基,烷基可以被羟基或烷氧基取代。而且,R1、R2和R3各自可以为相同的基团,也可以为不同的基团。并且,X-为四氟化硼离子或者6氟化磷离子)。
Description
本发明是国际申请号为PCT/JP2003/016401、申请日为2003年12月19日、发明名称为“树脂用抗静电剂、抗静电性树脂组合物以及抗静电性树脂成型品”的发明申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及鏻盐类抗静电剂、含有它的抗静电性树脂组合物和抗静电性树脂成型品。
背景技术
一直以来,树脂根据其性质而被用于各种用途。例如,尼龙-6、尼龙-6,6、尼龙-12以及共聚尼龙等聚酰胺树脂被广泛地用作为衣料材料,并且由于优良的热性质、机械性质、化学性质等,还被广泛地用作为工程塑料。另外,例如以聚对苯二甲酸乙二酯为代表的聚酯树脂,利用其优良的化学性质、机械性质和透明性,被用于塑料瓶(包括饮料用PET瓶)、纤维、薄膜(包括照相胶片)、布、无纺布以及粘合剂等用途,特别是聚酯薄膜等还被广泛地用于信用卡等磁卡的用途。
发明内容
但是,这些树脂通常为电绝缘性的,容易带静电,还存在附着尘埃或异物等的问题和由带静电导致发生妨碍的可能性,一直以来都需要赋予其抗静电的性能。
这里,为了赋予树脂抗静电的性能,提出了使其含有石墨纤维和/或碳黑的方法。但是,一旦混合碳黑等,树脂就被着色,对于需要透明性的用途或着淡色的情况,存在不能使用的问题。
另外,还有在树脂中混合表面活性剂的情况。例如,提出了在聚对苯二甲酸乙二酯中混合聚乙二醇和烷基磺酸盐作为抗静电剂,以改善抗电性。此外,提出了向聚酯中混合烷基磺酸金属盐或烷基磺酸锍盐(特开平10-298411号公报)的方法、涂布或混入铵盐的方法等。但是,由于一旦将其混合到树脂中,色调即变得白色不透明,耐热性变差,存在不能用于需要在较高的温度下混炼或者成型的树脂的问题。
此外,还提出了在树脂中混合或共聚鏻盐或铵盐的盐酸盐作为抗静电剂,赋予其抗静电性能。但是,这些方法由于产生游离的氯离子,会出现腐蚀树脂成型中使用的高价模具的问题。
考虑上述问题点,特开平11-92751号公报中公开了由具有配对的阴离子(a)和分子内的一个阳离子性基团(b)的化合物构成的树脂用抗静电剂。虽然作为阳离子性基团(b)记载了季铵碱或者鏻盐碱,作为配对的阴离子(a)记载了质子酸与路易斯酸的组合,但在实施例中仅仅对于碳酸酯树脂对铵盐进行了评价,对构成本专利发明的特定结构的鏻盐没有公开也没有教导。由于对于鏻盐与铵盐热分解温度相差很大,当作为在混练或成型时采用高温的塑料材料用的抗静电剂时,两者不能总是相提并论。
本发明的课题是解决上述问题,为了该目的,提供一种不会降低树脂的透明度的能够赋予各种树脂优良的抗静电性的新型抗静电剂,以及含有它的抗静电性树脂组合物。
本发明者们发现通过向各种树脂中混合特定的鏻盐作为抗静电剂,可以解决上述问题。
即,本发明是一种树脂用抗静电剂,含有下述通式(1)表示的鏻盐
(式中,R1、R2和R3表示碳原子数为3~8的直链或者支链烷基,R4表示碳原子数为10~22的直链或支链烷基,烷基可被羟基或烷氧基取代。而且,R1、R2和R3各自可以为相同的基团,也可以为不同的基团。并且,X-为四氟化硼离子或者六氟化磷离子)。
作为合适的实施方式,该鏻盐为三正丁基正十六烷基鏻四氟化硼。
作为另一合适的实施方式,该鏻盐为三正丁基正十六烷基鏻六氟化磷。
作为更合适的实施方式,树脂用抗静电剂的残留卤素为500ppm以下。
该树脂用抗静电剂适合作为热塑性树脂用抗静电剂或热固性树脂用抗静电剂使用。当作为热塑性树脂用抗静电剂使用时,特别适合作为聚酰胺树脂用抗静电剂或聚酯树脂用抗静电剂使用。另外,当作为热固性树脂用抗静电剂使用时,特别适合作为聚氨酯树脂用抗静电剂或环氧树脂用抗静电剂使用。
另外,本发明是一种包括树脂和上述记载的树脂用抗静电剂的抗静电性树脂组合物。
作为合适的实施方式,上述鏻盐的配合量为每100重量份树脂混合0.01~50重量份。
此外,作为合适的树脂,可以列举热塑性树脂和热固性树脂。作为热塑性树脂,特别适合的为聚酰胺树脂或聚酯树脂。此外,作为热固性树脂,特别适合的为聚氨酯树脂或环氧树脂。
另外,抗静电性树脂组合物还可以含有碳纳米管(カ一ボンナノチユ一ブ)、碳黑等能够进一步提高树脂导电性的碳类材料。作为这种碳类材料,特别优选碳纳米管。
本发明进一步为由上述抗静电性树脂组合物成型而成的抗静电性树脂成型品。
本发明的树脂用抗静电剂能够几乎不降低树脂的透明性而赋予各种树脂优良的抗静电性能。并且,本发明的抗静电性树脂组合物由于抗静电性优良,能够适用于各种树脂成型品。
附图的简单说明
图1为显示实施例1~15的树脂组合物的组成、表面电阻值和外观的表格。
图2为显示比较例1~11的树脂组合物的组成、表面电阻值和外观的表格。
图3为显示实施例16~19、比较例12、13的树脂组合物的组成和表面电阻值的表格。
图4为显示实施例20~24、比较例14~17的树脂组合物的组成和表面电阻值的表格。
具体实施方式
以下,对本发明的合适实施方式进行详细地说明。
本发明的树脂用抗静电剂含有通式(1)
表示的鏻盐作为有效成分,在鏻盐的式中,R1、R2和R3表示碳原子数为3~8的直链或者支链烷基,烷基可被羟基或烷氧基取代。R1、R2和R3优选为碳原子数为3~8的直链烷基。R4表示碳原子数为10~22的直链或支链烷基,烷基可被羟基或烷氧基取代。R4优选为碳原子数为10~22的直链烷基。并且,X-为四氟化硼离子或者六氟化磷离子。
作为R1、R2和R3,具体可以列举丙基、丁基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、羟丙基、己基、辛基、叔辛基。此外作为R4,可以列举十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基、二十烷基、二十二烷基等。R1、R2和R3各自可以为相同的基团,也可以为不同的基团。
作为本发明中使用的上述通式(1)表示的鏻盐,可以列举例如三丁基正癸基鏻四氟化硼、三丁基正十二烷基鏻四氟化硼、三丁基正十四烷基鏻四氟化硼、三丁基正十六烷基鏻四氟化硼、三丁基正十八烷基鏻四氟化硼、三丁基正二十烷基鏻四氟化硼、三丁基正二十二烷基鏻四氟化硼、三丙基正癸基鏻四氟化硼、三丙基正十二烷基鏻四氟化硼、三丙基正十四烷基鏻四氟化硼、三丙基正十六烷基鏻四氟化硼、三丙基正十八烷基鏻四氟化硼、三(羟丙基)正癸基鏻四氟化硼、三己基正十二烷基鏻四氟化硼、三己基正十六烷基鏻四氟化硼、三辛基正十二烷基鏻四氟化硼、三辛基正十八烷基鏻四氟化硼、三(羟丙基)正十二烷基鏻四氟化硼、三(羟丙基)正十四烷基鏻四氟化硼、三(羟丙基)正十六烷基鏻四氟化硼、三(羟丙基)正十八烷基鏻四氟化硼、三丁基正癸基鏻六氟化磷、三丁基正十二烷基鏻六氟化磷、三丁基正十四烷基鏻六氟化磷、三丁基正十六烷基鏻六氟化磷、三丁基正十八烷基鏻六氟化磷、三丁基正二十烷基鏻六氟化磷、三丁基正二十二烷基鏻六氟化磷、三丙基正癸基鏻六氟化磷、三丙基正十二烷基鏻六氟化磷、三丙基正十四烷基鏻六氟化磷、三丙基正十六烷基鏻六氟化磷、三丙基正十八烷基鏻六氟化磷、三(羟丙基)正癸基鏻六氟化磷、三己基正十二烷基鏻六氟化磷、三己基正十六烷基鏻六氟化磷、三辛基正十二烷基鏻六氟化磷、三辛基正十八烷基鏻六氟化磷、三(羟丙基)正十二烷基鏻六氟化磷、三(羟丙基)正十四烷基鏻六氟化磷、三(羟丙基)正十六烷基鏻六氟化磷以及三(羟丙基)正十八烷基鏻六氟化磷。这些鏻盐可以使用1种或者2种以上,其中优选使用三丁基正十六烷基膦四氟化硼或者三正丁基正十六烷基膦六氟化磷。
本发明的树脂用抗静电剂具有鏻盐是必要的条件。虽然作为同样的阳离子型抗静电剂,还已知铵盐,但已知鏻盐与铵盐相比耐热性高,即使在比较高的温度下与树脂混练、成型时,也不会发生热分解。因此,即使在铵盐由于发生热分解而不能使用的情况下,若是鏻盐则使用不成问题。
在本发明中,在构成鏻盐的阳离子部分的4个取代基中,其中3个使用较短的烷基-碳原子数为3~8的烷基、剩下的一个使用长链烷基-碳原子数为10~22的烷基,对于获得优良的抗静电性能是必要的。这是因为与4个取代基均为同一种基团相比,能够提高作为表面活性剂的性能。另外,作为构成鏻盐的阴离子部分,使用四氟化硼或六氟化磷是必要条件。这是因为与使用其它阴离子的情况相比,能够显著的提高耐热性。本发明的抗静电剂由于该阳离子部分与阴离子部分的协同效果,与以前的铵盐类和磷盐类抗静电剂相比,抗静电性和耐热性显著地提高,因此在树脂混炼和成型时不会发生分解而可以混合到各种树脂中,赋予各种树脂抗静电性、耐热性,并且即使添加到树脂中,也几乎不会降低树脂的透明性。
本发明的树脂用抗静电剂在室温下通常为固体,希望通过激光衍射法求得的平均粒径为100μm以下,优选为1~50μm,特别优选是1~20μm的颗粒。这是因为,如果为100μm以上,混炼到树脂时分散性差,不能得到优良的抗静电效果。并且,本发明的树脂用抗静电剂特征为由于熔点低于通常的树脂混练温度,混练时变为液体,因而分散性良好。
此外本发明的树脂用抗静电剂残留卤素的含量通过硝酸银滴定法测定的值需要为500ppm以下,优选为400ppm以下。这里,残留的卤素是指通过硝酸银滴定与银生成难溶性盐的氯离子、溴离子、碘离子,当氯离子等的残留量多于500ppm时,加入到树脂中成型时,成为腐蚀模具的起因,并且所得树脂成型物存在着色成黄色的倾向,因此不优选。
本发明的树脂用抗静电剂可以例如如下制备。使三烷基膦与卤代烷在惰性气体氛围下反应,得到阴离子为卤素的鏻盐后(特开昭63-119491号公报中记载),根据需要进行中和、氧化处理(特开平11-124388号公报中记载),接着向所得鏻盐水溶液中滴加氟硼酸钠水溶液等氟硼酸碱金属水溶液或者六氟化磷酸钾等六氟化磷酸碱金属,通过洗涤、干燥,根据需要进行粉碎,可得到目标四烷基膦四氟化硼或四烷基膦六氟化膦。其中洗涤优选为将向所得四烷基膦四氟化硼或者四烷基膦六氟化磷中加入离子交换水,洗涤后过滤的操作重复进行,直到滤液通过硝酸银滴定分析,滤液的卤素达到500ppm或以下。将所得结晶进行干燥、粉碎,得到目标树脂用抗静电剂。作为阴离子基为卤素的鏻盐,可以例示三丁基十六烷基膦氯化物、三丁基十二烷基膦氯化物、三丙基十六烷基膦氯化物、三丁基十六烷基膦溴化物、三丁基十八烷基膦溴化物等。其还可以使用市售物。
本发明的树脂用抗静电剂,在不损害本发明的目的的前提下,可以与其它抗静电剂联合使用。对可联合使用的其它抗静电剂没有特别的限制,可以使用广泛公知物。可以列举例如烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、铵盐、其它鏻盐等,但是不局限于这些。
本发明的抗静电剂除了可以如下所述混炼于树脂中,使其含在树脂内部作为树脂组合物使用以外,例如可以通过将本发明的抗静电剂制成水、低级醇、酮类等的溶液或分散液,将其涂布于材料的表面、干燥,而赋予材料优良的抗静电性。
接下来对本发明的抗静电性树脂组合物进行说明。
本发明的抗静电性树脂组合物是由树脂中配混上述通式(1)表示的鏻盐而得的。
作为本发明中使用的树脂,可以优选使用热塑性树脂或热固性树脂。
作为热塑性树脂,可以列举成型所使用的各种树脂,例如聚酯类树脂、烯烃类树脂、丙烯酸类树脂、苯乙烯类树脂、聚酰胺类树脂、碳酸酯类树脂、聚苯醚类树脂、乙烯类树脂。这里,对于热塑性树脂,以下将进行详述。
<聚酯类树脂>
聚酯类树脂是由二羧酸成分与二醇成分的缩聚、羟基羧酸或内酯的缩聚、或者它们的成分的缩聚等得到的均聚聚酯或共聚酯。各成分可以单独或者两种以上组合使用。优选的聚酯树脂通常包括饱和聚酯类树脂,特别是芳香族饱和聚酯类树脂。作为二羧酸成分,可以列举例如脂肪族二羧酸(例如,己二酸、庚二酸、、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二羧酸、十六烷二羧酸、二聚酸等碳原子数为6~40的二羧酸,优选碳原子数为1~14左右的二羧酸)、脂环式二羧酸(例如,六氢邻苯二酸、六氢间苯二酸、六氢对苯二酸、ハイミツク酸等碳原子数为8~12左右的二羧酸)、芳香族二羧酸(例如,邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、2,6-萘二羧酸等萘二羧酸、4,4’-联苯二羧酸、4,4’-二苯氧基醚二羧酸(4,4’-ジフエノキシエ一テルジカルボン酸)、4,4’-二苯基甲烷二羧酸、4,4’-二苯基酮二羧酸等碳原子数为8~16左右的二羧酸)、或者它们的衍生物(例如低级烷基酯、酸酐等能够形成酯的衍生物)。并且,根据需要,还可以联合使用偏苯三酸(トリメツト酸)、均苯四酸等多元羧酸等。优选的二羧酸成分包括对苯二甲酸、萘二羧酸等芳香族二羧酸。
二醇成分可以列举例如脂肪族烷二醇(例如,乙二醇、三亚甲基二醇(トリメチレングリコ一ル)、丙二醇(プロピレングリコ一ル)、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、新戊二醇、己二醇、辛二醇、癸二醇等碳原子数为2~12左右的脂肪族二醇、优选碳原子数为2~10左右的脂肪族二醇)、聚氧亚烷二醇[亚烷基的碳原子数为2~4左右,具有多个氧亚烷单元的二醇,例如二甘醇、二丙二醇、二丁二醇(ditetramethylene glycol)、三甘醇、三丙二醇、聚四亚甲基醇、聚乙二醇(分子量为400~30000)等]、脂环族二醇(例如,1,4-环己二醇、1,4-环己烷二甲醇、氢化双酚A等)、芳香族二醇[例如,联苯酚、2,2-二(4-羟基苯基)丙烷、2,2-二-(4-(2-羟基乙氧基)苯基)丙烷、苯二甲醇等]等。并且,根据需要,还可以联用甘油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇等多元醇。
优选的二醇成分包括C2-6亚烷基二醇(乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇等直链状亚烷基二醇)、具有重复数为2~4左右的氧亚烷单元的聚氧亚烷基二醇[二甘醇等含聚(氧基-C2-4亚烷)单元的二醇]、1,4-环己二甲醇等。
羟基羧酸包括例如羟基安息香酸、羟基萘甲酸、羟基苯基乙酸、羟基乙酸、羟基己酸等羟基羧酸或其衍生物等。
内酯包括丙内酯、丁内酯、戊内酯、己内酯(例如,ε-己内酯等)等C3-12内酯等。
优选的聚酯类树脂包括以对苯二甲酸烷二醇酯、萘二酸烷二醇酯等烷二醇芳酸酯(アルキレンアリレ一ト)为主要成分(例如50~100重量%,优选75~100重量%)的均聚酯或者共聚酯(即,聚烷二醇芳酸酯树脂),例如,聚对苯二甲酸烷二醇酯(例如,聚1,4-环己烷二亚甲基对苯二甲酸酯(PCT)等聚环烷二C1-4亚烷基对苯二甲酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PPT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等聚对苯二甲酸C2-4亚烷二醇酯)、聚亚烷基萘二酸酯(例如,聚萘二酸乙二醇酯、聚萘二酸丁二醇酯等聚萘二酸C2-4亚烷基酯)等均聚酯;含有对苯二甲酸亚烷基酯和/或萘二酸亚烷基酯单元为主要成分(例如,50重量%或以上)的共聚酯等。特别优选的聚酯类树脂包括含对苯二甲酸乙二醇酯单元为主要成分的聚对苯二甲酸乙二醇酯类树脂(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物)、含对苯二甲酸丁二醇酯单元为主要成分的聚对苯二甲酸丁二醇酯类树脂(例如,聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚酯)。
此外,作为本发明中使用的、更优选的聚酯树脂,可以列举由作为必要酸成分的选自例如对苯二甲酸、间苯二甲酸、环己烷二羧酸、萘二羧酸、二苯基二羧酸以及芪二羧酸的化学物质的至少一种二元酸与作为必要二醇成分的1,4-环己烷二甲醇的缩合物。更优选,上述缩合物中作为酸成分进一步含有选自例如碳原子数为8至14的芳香族二羧酸、碳原子数为4至12的脂肪族二羧酸以及碳原子数为8~12的脂环式二羧酸的化学物质的至少一种二元羧酸。更优选含有选自邻苯二甲酸、环己烷二乙酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、壬二酸和癸二酸的化学物质的至少一种二元酸。更优选,上述缩合物中作为二醇成分,进一步含有选自例如乙二醇、二甘醇、三甘醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、新戊二醇和四甲基环丁二醇的化学物质的至少一种二醇成分。
另外,这些聚酯类树脂可以单独或者两种以上组合使用。
此外,在共聚酯中,作为能够共聚的单体,可以列举C2-6烷二醇(乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇等直链烷二醇等)、具有重复数为2~4左右的氧亚烷单元的聚氧亚烷基二醇(二甘醇等具有聚(氧基-C2-4亚烷)单元的二醇等)、C6-12脂肪族二羧酸(己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸等)、芳香族二羧酸(邻苯二甲酸、间苯二甲酸等)等。
此外,聚酯类树脂,只要不损害熔融成型性等,不仅可以具有直链结构,还可以具有支链结构,并且还可以交联。此外,还可以是液晶聚酯。作为这种液晶聚酯,多数含有羟基安息香酸、羟基萘羧酸等羟基芳基羧酸单元、萘二羧酸等二羧基芳基单元、苯二酚等二羟基芳基单元为主要成分(例如,60~100摩尔%,优选70~90摩尔%左右),还可以是完全的芳香族聚酯。此外,还可以含有对苯二甲酸亚烷基酯等亚烷基芳酸酯单元。
聚酯类树脂可以通过常用的方法例如酯交换反应、直接酯化法等制备。
上述通式(1)表示的鏻盐与聚酯树脂,通过本领域技术人员公知的方法进行混合。可以列举例如母料法(マスタ一バツチ法)和直接混合法。当使用母料法时,将高浓度的鏻盐与聚酯树脂混合搅拌,母料化后,与所需要量的聚酯树脂混合,并挤压成型或者注射成型。另外,当使用直接混合法时,将所需量的鏻盐和所需量的聚酯树脂混合,进行挤压成型或者注射成型。此外还可以列举使用压延辊进行混练的方法。
<烯烃类树脂>
作为烯烃类树脂,可以列举例如乙烯、丙烯、1-丁烯、3-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-丁烯、1-己烯、1-辛烯等α-烯烃(特别是α-C2-10烯烃)的单聚物或者共聚物。作为优选的烯烃类树脂,可以列举含有乙烯单元为主要成分(例如75~100重量%)的乙烯类树脂(例如聚乙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物等)、含有丙烯单元为主要成分(例如75~100重量%)的丙烯类树脂(例如,聚丙烯、丙烯-乙烯共聚物、丙烯-(甲基)丙烯酸共聚物等)等。烯烃类树脂可以单独或者2种以上组合使用。优选的烯烃类树脂为结晶性烯烃类树脂(特别是丙烯类树脂)。
<丙烯酸树脂>
丙烯酸树脂包括例如(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯等(甲基)丙烯酸C1-10烷基酯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈等(甲基)丙烯酸类单体的单聚物或者共聚物,或者(甲基)丙烯酸类单体与其它能够共聚的单体的共聚物(例如,丙烯腈-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物等)等。作为优选的丙烯酸类树脂,可以列举聚(甲基)丙烯酸甲酯、丙烯酸烷基酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、(甲基)丙烯酸-苯乙烯共聚物、(甲基)丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物等。这些丙烯酸类树脂可以单独或2种以上组合使用。
<苯乙烯类树脂>
作为苯乙烯类树脂,可以列举例如苯乙烯类单体(例如苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯、氯代苯乙烯等)的单聚物或者共聚物;苯乙烯类单体与乙烯基单体(例如丙烯腈等的不饱和腈、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、马来酸酐等α,β-单烯烃性不饱和羧酸或者酸酐或其酯等)的共聚物;苯乙烯类接枝共聚物、苯乙烯类嵌段共聚物等。
作为优选的苯乙烯类树脂包括聚苯乙烯(GPPS)、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物(AS树脂)、苯乙烯单体聚合于橡胶成分的耐冲击性聚苯乙烯(HIPS)、聚苯乙烯类接枝或者嵌段共聚物等。作为聚苯乙烯类接枝共聚物,可以列举至少苯乙烯单体和共聚性单体接枝聚合于橡胶成分上的共聚物,(例如,苯乙烯和丙烯腈接枝聚合于聚丁二烯的ABS树脂、苯乙烯和丙烯腈接枝聚合于丙烯酸橡胶的AAS树脂、苯乙烯和丙烯腈接枝聚合于氯代聚乙烯的ACS树脂、苯乙烯和丙烯腈接枝聚合于乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的聚合物、苯乙烯和丙烯腈接枝聚合于乙烯-丙烯橡胶的聚合物、苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯接枝聚合于聚丁二烯的MBS树脂、苯乙烯和丙烯腈接枝聚合于苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶的树脂等。作为嵌段共聚物,可以列举由聚苯乙烯嵌段与二烯或者烯烃嵌段构成的共聚物(例如,苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)嵌段共聚物、加氢苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物、加氢苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SEPS)嵌段共聚物)等。这些苯乙烯类树脂可以单独或者两种以上组合使用。
<聚酰胺类树脂>
聚酰胺树脂包括二胺与二羧酸衍生而得的聚酰胺;氨基羧酸、根据需要联用二胺和/或二羧酸而得的聚酰胺;内酰胺、根据需要联用二胺和/或二羧酸衍生而得的聚酰胺。聚酰胺还包括由至少2种不同的聚酰胺形成成分形成的共聚酰胺。
作为二胺,可以列举例如三亚甲基二胺、四亚甲基二胺、五亚甲基二胺、六亚甲基二胺、2,2,4-三甲基六亚甲基二胺、2,4,4-三甲基六亚甲基二胺、八亚甲基二胺、九亚甲基二胺等脂肪族二胺;苯二胺、间二甲苯二胺等芳香族二胺;二(4-氨基环己基)甲烷、二(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷等脂环族二胺。这些二胺可以单独或者两种以上组合使用。
作为二羧酸,可以列举例如戊二酸、己二酸、庚二酸、、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十八烷二羧酸等C4-20脂肪族二羧酸;二聚体化脂肪酸(二聚酸);环己烷-1,4-二羧酸或环己烷-1,3-二羧酸等脂环式二羧酸;邻苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸或对苯二甲酸、萘二羧酸等芳香族二羧酸等。二羧酸可以单独或者两种以上组合使用。
作为氨基羧酸,可以示例氨基庚酸、氨基壬酸、氨基十一烷酸等C4-20氨基羧酸。氨基羧酸可以单独或者两种以上组合使用。作为内酰胺,可以列举例如丁内酰胺、三甲基乙内酰胺(ビバロラクタム)、己内酰胺、辛内酰胺、庚内酰胺(エナントラクタム)、十一烷内酰胺、十二烷内酰胺等C4-20内酰胺。这些内酰胺可以单独或者2种以上组合使用。
作为聚酰胺树脂,可以列举尼龙46、尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙612、尼龙11、尼龙12等脂肪族聚酰胺、由芳香族二羧酸(例如对苯二甲酸和/或间苯二甲酸)与脂肪族二胺(例如六亚甲基二胺)得到的聚酰胺、由脂肪族二羧酸(例如己二酸)与芳香族二胺(例如间二甲苯二胺)得到的聚酰胺、芳香族和脂肪族二羧酸(例如对苯二甲酸与己二酸)与脂肪族二胺(例如六亚甲基二胺、九亚甲基二胺)得到的聚酰胺等。这些聚酰胺可以单独或者混合使用。优选的聚酰胺包括尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙612、尼龙11、尼龙12、二胺成分和二羧酸成分中,至少-者成分含有芳香化合物的聚酰胺等。
此外,还可以使用尼龙66-尼龙6、尼龙6-尼龙610等的共聚聚酰胺。
<聚碳酸酯类树脂>
聚碳酸酯类树脂包括由二羟基化合物与光气或碳酸酯[二芳基碳酸酯(二苯基碳酸酯等)或二烷基碳酸酯(二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯等)]的反应制得的聚合物、二羟基化合物可以是脂环族化合物等,但优选双酚化合物。
作为双酚化合物,可以列举二(4-羟基苯基)甲烷、1,1-二(4-羟基苯基)丙烷、2,2-二(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)、2,2-二(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷、2,2-二(4-羟基苯基)丁烷、2,2-二(4-羟基苯基)-3-甲基丁烷、2,2-二(4-羟基苯基)己烷、2,2-二(4-羟基苯基)-4-甲基戊烷等二(羟基芳基)C1-6链烷烃;1,1-二(4-羟基苯基)环戊烷、1,1-二(4-羟基苯基)环己烷等二(羟基芳基)C4-10环烷烃;4,4’-二羟基二苯醚;4,4’-二羟基二苯砜;4,4’-二羟基二苯基硫醚;4,4’-二羟基二苯酮等。
优选的聚碳酸酯树脂包括双酚型芳香族聚碳酸酯(特别是双酚A型芳香族聚碳酸酯)。
此外,聚碳酸酯树脂的末端,还可以用醇类、硫醇类、邻苯二甲酰亚胺类等(特别是一元醇类)进行封端(键合)。作为封闭聚碳酸酯树脂末端的一元醇类,包括例如一元芳基醇类(可以被C1-10烷基和/或C6-10芳基取代的一元酚类,例如苯酚、o,m,p-甲基苯酚、二甲基苯酚、o,m,p-乙基苯酚、o,m,p-正丙基苯酚、o,m,p-异丙基苯酚、o,m,p-正丁基苯酚、o,m,p-仲丁基苯酚、o,m,p-叔丁基苯酚、o,m,p-苯基苯酚、o,m,p-苄基苯酚、枯基苯酚等)、烷基醇类(甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇、戊醇、己醇、十二烷醇、十八烷醇等C1-20烷基一元醇类)、芳烷醇类(苄醇、苯乙醇等C7-20芳烷醇类等)等。此外,还包括未封端的环状寡聚碳酸酯或环状聚碳酸酯。
<聚苯醚类树脂>
聚苯醚类树脂包括单聚物或者共聚物。作为单聚物,可以列举聚(2,5-二甲基-1,4-亚苯基)醚、聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基)醚、聚(2-甲基-6-乙基-1,4-亚苯基)醚、聚(2,6-二正丙基-1,4-亚苯基)醚、聚(2-乙基-6-异丙基-1,4-亚苯基)醚、聚(2-甲基-6-羟乙基-1,4-亚苯基)醚、聚(2-甲基-6-卤代乙基-1,4-亚苯基)醚等。
作为聚苯醚的共聚物,可以列举使甲酚、对叔丁基苯酚等烷基酚与苯甲醛树脂或烷基苯甲醛树脂反应所得的烷基酚改性的甲醛树脂嵌段与主体结构聚苯醚嵌段构成的改性聚苯醚共聚物、聚苯醚或其共聚物上接枝苯乙烯类聚合物的改性接枝共聚物等。
<乙烯基类树脂>
作为乙烯类树脂,包括乙烯类单体(例如醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、巴豆酸乙烯酯、安息香酸乙烯酯等乙烯酯;含氯乙烯单体(例如氯代乙烯);含氟乙烯酯单体(例如氟代乙烯、氯丁二烯等);甲基乙烯基酮;甲基异丙烯基酮等乙烯基酮类;乙烯基甲基醚、乙烯基异丁基醚等乙烯基醚类;N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吡咯烷酮等乙烯基胺类等)的单聚物或共聚物,或者与其它能够共聚的单体的共聚物。
还可以使用上述乙烯基类树脂衍生物(例如聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛等聚乙烯缩醛、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物等)。
<其它树脂>
作为其它树脂,可以例示聚缩醛类树脂、脂肪族聚酮类树脂(酮类树脂)、聚苯硫醚类树脂(例如聚苯硫醚、聚苯硫醚酮、聚联苯硫醚、聚苯硫醚砜等);聚砜(例如,热塑性聚砜,聚(醚砜)、聚(4,4’-联苯醚砜)等)、聚醚酮、聚(醚醚酮);热塑性聚氨酯类树脂(例如由甲苯撑二异氰酸酯等二异氰酸酯化合物与上述二醇和/或上述二胺的反应得到的聚合物,可以具有聚四亚甲基二醇等片段的聚氨酯弹性体等);热塑性聚酰亚胺;聚苄醚(ポリオキシベンジレン);热塑性弹性体等。
这些树脂可以单独或者两种以上组合使用。作为优选的热塑性树脂,可以列举苯乙烯类树脂、聚酰胺类树脂、也可以为液晶聚酯的聚酯类树脂、聚碳酸酯类树脂、聚苯醚类树脂、聚苯硫醚类树脂、乙烯基类树脂等,更优选的可以列举聚酯类树脂、聚碳酸酯类树脂、聚酰胺类树脂、苯乙烯类树脂,特别优选PET、PBT类树脂等聚酯类树脂。
对上述热塑性树脂的数均分子量没有特别的限制,可根据树脂的种类和用途进行适当地选择,例如可以选择5×103~200×104,优选1×104~150×104,更优选1×104~100×104左右。此外,当热塑性树脂为聚酯类树脂时,数均分子量还可以为例如5×103~100×104,优选1×104~70×104,更优选1.2×104~30×104左右。
接着,对热固性树脂进行说明。作为热固性树脂,可以列举各种树脂,例如环氧树脂(双酚A型、双酚F型、双酚AD型、酚醛型环氧树脂等)、酚树脂(甲阶酚醛树脂型酚树脂等)、氨基树脂(三聚氰胺树脂、三聚氰二胺树脂、尿素类树脂等)、聚氨酯类树脂、不饱和聚酯类树脂、乙烯酯树脂、苯二甲酸二芳基酯类树脂、氰酸酯类树脂、硅酮类树脂、聚酰亚胺类树脂等。这些热固性树脂中,优选环氧树脂、酚树脂、氨基树脂(三聚氰胺树脂、尿素类树脂等)、聚氨酯类树脂等。这些热固性树脂任选可含有一种以上固化剂。作为固化剂,可以列举异氰酸酯类、胺类、酸酐类等。这些热固性树脂可以单独或者两种以上组合使用。
由于本实施方式的抗静电剂与以往铵盐类抗静电剂等相比具有优良的耐热性,因此对于上述树脂中混练或成型在20℃或以上的高温下进行的树脂,也能够适用。
这些树脂可以单独或者2种以上混合使用。在制造树脂时,可以根据需要使用分子量调节剂、催化剂等。
作为本发明抗静电剂使用的含有上述通式(1)表示的鏻盐作为有效成分的抗静电剂的混合量,每100重量份树脂,优选为0.01~50重量份。当混合量不足0.01重量份时,会导致抗静电性差的情况,而如果超过50重量份,会出现对树脂特性产生不良影响的情况。混合量更优选的范围为0.1~7重量份,更优选的范围是2~5重量份。
通常对上述树脂与鏻盐的混合方法以及混合顺序没有特别的限制,可以通过公知的混合机例如转鼓混合机、螺旋桨式混合机、高速混合机等进行混合,然后用单轴或者双轴挤压机进行熔融混练。
另外,在不损害本发明效果的范围内,还可以根据需要向树脂中混合公知的添加剂,例如热稳定剂、脱模剂、紫外线吸收剂、阻燃剂、染颜料等添加剂。并且,为了提高机械强度等目的,还可以加入玻璃纤维进行成型。
另外,由于不会降低如上所述的本实施方式所涉及的抗静电剂的透明度,向透明度高的树脂材料混合此抗静电剂,即可获得透明度高且抗静电性能高的树脂。另外,将本发明实施方式的这种抗静电剂添加到透明度低的树脂中也能够充分发挥抗静电性能。并且,当对透明度没有特别要求时,将本实施方式的抗静电剂添加到透明度高的树脂中,并进一步加入颜料、填料等,不用说即使降低了透明度也可以。
另外,为了能够进一步提高上述抗静电剂的抗静电性能,还可以向树脂中进一步添加导电性材料。作为导电性材料,可以列举例如碳黑或碳纳米管等碳材料,特别优选碳纳米管。
接下来对本发明的抗静电性树脂成型品进行说明。
本发明的抗静电性树脂组合物,要求有抗静电性能,对于树脂成型品,能够与一般的树脂同样地使用。
本发明的抗静电性树脂成型品可以通过例如注射成型、挤压成型、吹塑成型、真空成型、中空成型和拉伸成型等本领域技术人员公知的成型方法进行成型。对于成型条件和成型方法,可由本领域技术人员进行合适的最佳选择。当使用热固性树脂作为树脂时,成型工序包括加热抗静电性树脂组合物,使其固化的工序。并且,特别是对混合了碳纳米管的树脂进行成型的情况下,树脂的成型(挤压)温度提高时,抗静电性能增强。
本发明的抗静电性树脂组合物不仅抗静电性能,而且不降低树脂透明性的特性也优良,因此适合用于具有透明性的成型品。对于用途和成型方法·条件与上述相同。
另外,将本发明抗静电剂混入到环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂等树脂而成的抗静电性树脂组合物还有作为涂层剂、涂料使用。在这种情况下,具有抑制被涂布的材料带静电的效果。
(实施例)
以下通过实施例对本发明进行具体的说明,但本发明并不局限于这些实施例。另外,“份”、“%”除非另有说明,是基于重量基准。
<制备例1:抗静电剂A>
将1783g(1.924摩尔)三正丁基正十六烷基鏻氯化物的50%水溶液(日本化学工业株式会社制)用9L离子交换水进行稀释。将222.0g(2.024摩尔)硼氟化钠(森田化学工业社制)溶于1L离子交换水中。将不溶成分用滤纸过滤后,在室温(15℃)下滴加到鏻盐水溶液中。滴加完毕后,在室温下(25℃)熟化60分钟。
接着,将所得浆料用离心分离机过滤。向过滤后所得的晶体中加入6L离子交换水,在室温下搅拌15分钟,再用离心分离机进行过滤。滤液用硝酸银水溶液滴定分析,重复进行浆液的洗涤·再过滤,直到测得卤素为阴性。
接着在减压条件下(5mmHg),于70℃进行干燥。干燥一直进行到重量不发生变化,18小时后结束。所得三正丁基正十六烷基鏻四氟化硼为939g(产率为94.3%)。将70℃下处于熔融状态的三丁基十六烷基鏻四氟化硼转移到不锈钢制大桶中,在室温下进行固化。粉碎后,过筛,在10mmHg、40℃下进行再干燥,得到目标物三正丁基正十六烷基鏻四氟化硼。
熔点:54℃(光透射式熔点测定装置)
分解温度:421℃(TG-DTA)
卤素含量:85ppm(硝酸银滴定)
残留水份含量:0.20%(卡尔-费歇尔水分计)
<制备例2:抗静电剂B>
除了使用178.3g(0.192摩尔)三正丁基正十四烷基鏻氯化物的50%水溶液(日本化学工业株式会社)和22.20g(0.202摩尔)硼氟化钠(森田化学工业社制)以外,进行与制备例1同样的操作,得到三正丁基正十四烷基鏻四氟化硼。
熔点:53℃(光透射式熔点测定装置)
分解温度:423℃(TG-DTA)
卤素含量:78ppm(硝酸银滴定)
残留水份含量:0.18%(卡尔-费歇尔水分计)
<制备例3:抗静电剂C>
除了使用2779.3g(3.0摩尔)三正丁基正十六烷基鏻氯化物的50%水溶液和用579.8g(3.15摩尔)六氟化磷酸钾代替硼氟化钠以外,进行与制备例1同样的操作,得到三正丁基正十六烷基鏻六氟化磷。
熔点:50.0℃(光透射式熔点测定装置)
分解温度:369.7℃(TG-DTA)
卤素含量:89ppm(硝酸银滴定)
残留水份含量:0.21%(卡尔-费歇尔水分计)
<制备例4:抗静电剂D>
除了使用1127g(1.924摩尔)50%的四正丁基鏻氯化物代替三正丁基十六烷基鏻氯化物以外,进行与制备例1同样的操作,得到四正丁基鏻四氟化硼。
熔点:99℃(光透射式熔点测定装置)
分解温度:389.4℃(TG-DTA)
首先,对将抗静电剂添加到热塑性树脂时的情况进行说明。
<实施例1>
将100份聚对苯二甲酸乙二酯树脂(TR-4550BH,帝人化成社制)和2份制备例1中合成的抗静电剂A,用台式2轴混练机在转速为100rpm、温度为270℃的条件下进行熔融混练,得到球粒。采用所得球粒,使用注射成型机(クロツクナ一F40),在滚筒温度为270℃(喷嘴部)下制成圆盘状(Φ100mm×1.6mm)的试验片,供各自的试验用。试验结果示于图1。
另外,试验方法如下。
透明性通过目测观察着色和混浊。
表面电阻值依照JIS K6911进行。环境气体为23℃/60%。电极使用导电糊(Ag)。测定时间为1分钟。施加电压为500V。
<实施例2和3>
除了使抗静电剂A的混合量如图1所示进行改变以外,完全与实施例1进行同样的操作,制成试验片,进行各种试验。结果示于图1。
<实施例4>
除了用抗静电剂B替代抗静电剂A以外,完全与实施例1进行同样的操作,制成试验片,进行各种试验。结果示于图1。
<实施例5,6和7>
使用聚对苯二甲酸丁二酯树脂(ジユラネツクス2002,ウインテツクポリマ一社制)代替聚对苯二甲酸乙二酯树脂,分别以图1所示的混合量在混练温度为250℃下进行与实施例1同样的操作,得到球粒。采用所得球粒,使用注射成型机(クロツクナ一F40),在滚筒温度为260℃(喷嘴部)下制成圆盘状(直径100mm×1.6mm)的试验片,供各自的试验用。试验结果示于图1。图1中,PBT代表聚对苯二甲酸丁二酯。
<实施例8,9,10和11>
使用聚酰胺树脂(UBE尼龙6 1013B,宇部兴产社制)代替聚对苯二甲酸乙二酯树脂,分别以图1所示的混合量在混练温度为230℃下进行与实施例1同样的操作,得到球粒。采用所得球粒,使用注射成型机(クロツクナ一F40),在滚筒温度为240℃(喷嘴部)下制成圆盘状(直径100mm×厚度1.6mm)的试验片,供各自的试验用。试验结果示于图1。
<实施例12,13,14和15>
使用DuraStar DS 2010(イ一ストマンケミカル社制)作为聚酯树脂,将其与各种抗静电剂以图1所示的混合量在聚乙烯制袋内进行调配混合后,用双轴挤压机制成球粒。然后,将该球粒用注射成型机制成50mm×80mm×厚度3mm的片,供各自的试验用。试验结果示于图1。
<比较例1至11>
除了抗静电剂的种类如图2所示进行改变以外,进行与实施例1同样的操作,制得各种球粒。将所得各种球粒和比较例1中没有混合抗静电剂的球粒,制成与实施例1同样的试验片,进行各种试验。结果示于图2。
另外,图1和图2中表面电阻值(Ω)的栏中,例如所记载的“E+12”,是指表面电阻值为1012数量级。
此外,作为抗静电剂E,使用十二烷基磺酸钠(1级品,关东化学制,正十二烷基磺酸钠)。
实施例1~15为使用任意一种本实施方式的抗静电剂的例子,表面电阻值小,且外观为无色透明。
另一方面,比较例1、4、6和9为完全不混合抗静电剂的例子,在这种情况下,表面电阻当然不能达到所需的水平。比较例2、7和10是上述通式(1)中烷基R4碳原子数为4的鏻盐,可见表面电阻值很差。另外比较例3、5、8和11是混合已知的烷基磺酸钠盐作为抗静电剂的例子。虽然任意一者表面电阻值水平都不成问题,但是外观泛白。
接下来,对使用热固性树脂的实施例进行说明。
<实施例16、17>
将聚醚多元醇碱予聚物(ハイプイレンL-100,三井武田ケミカル制)升温至100℃后,添加预定量的抗静电剂A1(ヒシコ一リンPX-416FB,日本化学工业制)并搅拌,再次升温至100℃。然后,进一步将预定量的120℃下溶解的固化剂(二胺A(ビスアミンA),和歌山精化制)添加到该予聚物溶液中并搅拌,然后将该予聚物液注入到加热至100℃的成型模具中,使其固化4小时。各材料的添加量如图3所示。并且,用三菱化学制的ハイレスタ一UP,与实施例1同样地操作,测定固化的聚氨酯弹性体的表面电阻。表面电阻值示于图3。另外,抗静电剂A1的成分为与制备例1中制备的抗静电剂A相同的三正丁基正十六烷基鏻四氟化硼。
<比较例12>
除了不添加抗静电剂A1以外,与实施例16同样地操作。配混和结果示于图3。
<实施例18,19>
除了使用聚酯多元醇碱聚合物(タケネ一トL-1290,三井武田ケミカル制)代替聚醚多元醇碱予聚物以外,与实施例16、17同样地操作。
<比较例13>
除了不添加抗静电剂A1以外,与实施例18同样地操作。调配和结果示于图3。
实施例16~19为使用任意一种本实施方式的抗静电剂的例子,表面电阻值非常小,可见对热固性树脂也具有高抗静电效果。特别是这些实施例经过1个月后还能充分维持抗静电效果。对于聚醚类聚氨酯的情况,相对于100份予聚物添加1~2份抗静电剂,对于聚酯类聚氨酯的情况,相对于100份予聚物添加2~3重量份抗静电剂,被认为是优选的。
另一方面,比较例12和13为完全不添加本实施方式的抗静电剂的例子,这种情况下表面电阻值不能达到所要求的水平。
接下来,对添加了碳纳米管的热塑性树脂中添加本实施方式的抗静电剂的实施例进行说明。
<实施例20>
将HIPS(耐冲击性聚苯乙烯(ハイインパクトポリスチレン),US310,出光石油化学制)、抗静电剂A1和碳纳米管(Hypellion制)用台式2轴混练机在转速为100rpm、温度为270℃的条件下进行熔融混练,得到球粒。HIPS、抗静电剂、和碳纳米管的混合量如图4所示。然后,采用所得球粒,使用注射成型机(クロツクナ一F40),在滚筒温度为270℃(喷嘴部)下制成圆盘状(Φ100mm×1.6mm)的试验片。试验片的表面电阻值与实施例1同样地进行测定。试验结果示于图4。
<比较例14,15>
除了不加入抗静电剂A1以外,与实施例20、21同样地操作,调配和结果示于图4。
<实施例23,24>
除了使用PET(聚对苯二甲酸乙二酯,A-12,イ一ストマンケミカル制)代替HIPS,PET、碳纳米管和抗静电剂A1的调配如图4所示以外,与实施例20同样地操作。结果示于图4。
<比较例16,17>
除了不添加抗静电剂A1以外,与实施例23,24同样地操作。结果示于图4。
如比较例14~17所示,仅添加碳纳米管难以获得足够的抗静电效果,相比之下,如果联合使用碳纳米管和抗静电剂A1,例如如实施例24所示,可以使表面电阻下降到108Ω的数量级。
根据本发明,可以提供不降低树脂的透明性而赋予各种树脂优良的抗静电性的新型抗静电剂、含有它的抗静电性树脂组合物以及抗静电性成型品。
Claims (6)
2、权利要求1所述的应用,其中上述鏻盐为三正丁基正十六烷基鏻四氟化硼。
3、权利要求1或2所述的应用,为用于热塑性树脂。
4、权利要求3所述的应用,为用于聚酰胺树脂或者聚酯树脂。
5、权利要求1或2所述的应用,为用于热固性树脂。
6、权利要求5所述的应用,为用于聚氨酯树脂或用于环氧树脂。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090923 |