CN101948612A - 一种抗静电聚酯及其制备方法 - Google Patents

一种抗静电聚酯及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种抗静电聚酯，其特征为在聚酯中含有粒径为30～120nm的纳米碳化硅，纳米碳化硅在聚酯中的重量含量为0.2～3%。本发明还涉及该抗静电聚酯的制备方法。本发明具有长久性抗静电功能、后加工工艺方便、同时又能保持聚酯本身的优良力学和加工性能的优点。

Description

一种抗静电聚酯及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种具有抗静电功能的聚酯；尤其涉及一种含有纳米碳化硅的具有抗静电功能的聚酯及其制备方法。
背景技术
聚酯由于具有优良的力学性能、耐磨损性、耐蠕变性，并且硬度大、刚性好、吸水性小及尺寸稳定性好，被广泛应用于纺织、包装、工程塑料等领域。然而，聚酯分子是由共价键结合，既不能电离，也不能传递电荷，因此在摩擦和使用过程中容易在制品表面产生静电，给材料的加工和使用带来不变，甚至可能引起故障和恶性事故。一般情况下，聚酯的体积电阻率在1015Ω·cm以上。因此，如何改善聚酯的抗静电性能成为一个需要解决的技术问题。
椐文献报道，目前，生产具有抗静电功能的聚酯产品主要采用以下三种方法：一、用表面活性剂对产品表面进行亲水化处理，提高产品吸湿率，从而降低产品的电阻率、加快电荷逸散；二、采用共混的方式在基体聚酯中加入亲水性基团或导电微粉；三、采用共聚的方式在分子链中接入亲水性极性基团。但以上三种方法均有其不足之处：方法一抗静电性能耐久性差，且需要高湿环境；方法二添加剂在基体聚酯中分散困难，加工工艺复杂；方法三必须在聚酯分子链中接入含量很高的亲水性基团，但这样会影响聚酯本身的力学和加工性能。
发明内容
针对上述缺点，本发明的目的在于提供一种抗静电聚酯，该抗静电聚酯既具有长久性抗静电功能，后加工工艺方便，同时又能保持聚酯本身的优良力学和加工性能。
本发明的技术内容为：一种抗静电聚酯，其特征为在聚酯中含有粒径为30～120nm的纳米碳化硅，纳米碳化硅在聚酯中的重量含量为0.2～3%。
本发明的另一目的在于提供上述抗静电聚酯的制备方法。
一种抗静电聚酯的制备方法，其步骤如下：
（1）、制备纳米碳化硅悬浮液
将分散剂和乙二醇进行混合制得混合液，其分散剂和乙二醇的质量比为1：220～1：9499，再将粒径为30～120nm纳米碳化硅加入到混合液中，纳米碳化硅的加入量为混合液重量的4～15%；再用醋酸将混合液的PH值调节到4～5；分散剂为聚乙二醇或/和聚丙烯酸钠或/和异丁基磺酸钠；将该混合体系加热到75～105℃，同时高速机械搅拌2～5小时后静置10～14小时，然后超声波分散7～10小时，得到纳米碳化硅悬浮液；
（2）、聚酯的合成
在配制的聚酯桨料中搅拌加入上述纳米碳化硅悬浮液后进行酯化反应，纳米碳化硅悬浮液的加入量为使纳米碳化硅在最终聚酯切片中的重量含量为0.2～3%，酯化反应的时间为2～4小时、温度为250～270℃、压力为0.5～2MPa；酯化反应结束后进行缩聚反应，缩聚反应时间为2～3小时、温度为270～285℃、压力为30～50Pa；缩聚反应结束后用氮气将物料压出，经水冷、切粒，得到抗静电聚酯切片。
在上述抗静电聚酯的制备方法中，配制的聚酯桨料采用常规生产聚酯时调配桨料的工艺，该桨料以二元酸和二元醇作为基本组成的单元，同时添加有催化剂、稳定剂，二元酸如对苯二甲酸、间苯二甲酸或2，6-萘二甲酸等；二元醇如乙二醇、新戊二醇、环己烷二甲醇或二甘醇等；催化剂如醋酸锑等；稳定剂如聚磷酸等。
本发明所具有的优点：本发明采用纳米碳化硅颗粒作为静电导体，由于该颗粒经处理后比表面积大，表面能高，在聚酯桨料中加入后，能够均匀分散在聚酯桨料中，使的制得的聚酯中均匀分散含有纳米碳化硅颗粒，所制备的聚酯能够长期保持抗静电性能；含有纳米碳化硅颗粒的聚酯桨料可以按常规聚酯的加工方法进行，不需额外增添设备或改变工艺；由于纳米碳化硅颗粒添加量很小，仅为聚酯重量的0.2%～3%，因此几乎不会影响聚酯材料的力学和加工性能；该抗静电聚酯可广泛应用于纺织、包装、工程塑料等领域。
具体实施例
在下列实施例中纳米碳化硅为上海水田材料科技股份有限公司生产的型号为ST-C-001、粒径为50nm～100nm的纳米碳化硅。
例1、将0.3g聚乙二醇和379.7g乙二醇进行混合，后将20g的纳米碳化硅加入到该混合液中，配制成含纳米碳化硅的混合液，再用醋酸调节PH值到4.5，将该体系加热到80℃，同时高速机械搅拌3小时后静置12小时，然后超声波分散8小时，得到纳米碳化硅悬浮液；
将精对苯二甲酸8.6KG、乙二醇3.8L、催化剂醋酸锑5.6g、稳定剂聚磷酸0.4g配置成浆料后搅拌加入上述已配制的全部纳米碳化硅悬浮液，于温度为264℃、压力为1.5MPa条件下进行酯化反应，反应时间3小时；酯化反应结束后，于温度为275℃、压力为30～50Pa条件下进行缩聚反应，反应时间2.5小时，反应结束后用氮气将物料压出，经水冷、切粒，得到抗静电聚酯切片；抗静电聚酯切片中纳米碳化硅的重量含量为0.2%；
将该聚酯制成厚度为0.6mm的片材，检测聚酯的体积电阻率为1.3×1012Ω·cm。
例2、将8g聚丙烯酸钠和1792g乙二醇进行混合，后将200g的纳米碳化硅加入到该混合液中，配制成含纳米碳化硅的混合液，再用醋酸调节PH值到4.5，将该体系加热到100℃，同时高速机械搅拌4小时后静置12小时，然后超声波分散8小时，得到纳米碳化硅悬浮液；
将精对苯二甲酸8.4KG、乙二醇2.4L、催化剂醋酸锑5.6g、稳定剂聚磷酸0.4g配置成浆料后搅拌加入上述已配制的全部纳米碳化硅悬浮液，于温度为264℃、压力为1.5MPa条件下进行酯化反应，反应时间3小时；酯化反应结束后，于温度为275℃、压力为30～50Pa条件下进行缩聚反应，反应时间2.5小时，反应结束后用氮气将物料压出，经水冷、切粒，得到抗静电聚酯切片；抗静电聚酯切片中纳米碳化硅的重量含量为2%；
将该聚酯制成厚度为0.6mm的片材，检测聚酯的体积电阻率为3.2×107Ω·cm。
例3、将6g异丁基磺酸钠和2694g乙二醇进行混合，后将300g的纳米碳化硅加入到该混合液中，配制成含纳米碳化硅的混合液，再用醋酸调节PH值到4.5，将该体系加热到90℃，同时高速机械搅拌3小时后静置12小时，然后超声波分散8小时，得到纳米碳化硅悬浮液；
将精对苯二甲酸8.3KG、乙二醇1.2L、催化剂醋酸锑5.6g、稳定剂聚磷酸0.4g配置成浆料后搅拌加入上述已配制的全部纳米碳化硅悬浮液，于温度为264℃、压力为1.5MPa条件下进行酯化反应，反应时间3小时；酯化反应结束后，于温度为275℃、压力为30～50Pa条件下进行缩聚反应，反应时间2.5小时，反应结束后用氮气将物料压出，经水冷、切粒，得到抗静电聚酯切片；抗静电聚酯切片中纳米碳化硅的重量含量为3%；
将该聚酯制成厚度为0.6mm的片材，检测聚酯的体积电阻率为2.1×106Ω·cm。

Claims (2)

1.一种抗静电聚酯，其特征为在聚酯中含有粒径为30～120nm的纳米碳化硅，纳米碳化硅在聚酯中的重量含量为0.2～3%。
2.根据权利要求1所述的一种抗静电聚酯的制备方法，其步骤如下：
（1）、制备纳米碳化硅悬浮液
将分散剂和乙二醇进行混合制得混合液，其分散剂和乙二醇的质量比为1：220～1：9499，再将粒径为30～120nm纳米碳化硅加入到混合液中，纳米碳化硅的加入量为混合液重量的4～15%；再用醋酸将混合液的PH值调节到4～5；分散剂为聚乙二醇或/和聚丙烯酸钠或/和异丁基磺酸钠；将该混合体系加热到75～105℃，同时高速机械搅拌2～5小时后静置10～14小时，然后超声波分散7～10小时，得到纳米碳化硅悬浮液；
（2）、聚酯的合成
在配制的聚酯桨料中搅拌加入上述纳米碳化硅悬浮液后进行酯化反应，纳米碳化硅悬浮液的加入量为纳米碳化硅在最终聚酯切片中的重量含量为0.2～3%，酯化反应的时间为2～4小时、温度为250～270℃、压力为0.5～2MPa；酯化反应结束后进行缩聚反应，缩聚反应时间为2～3小时、温度为270～285℃、压力为30～50Pa；缩聚反应结束后用氮气将物料压出，经水冷、切粒，得到抗静电聚酯切片。
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