CN102061050B - 一种可热塑加工全天候持久抗静电母料及抗静电复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子复合材料的制备领域，尤其涉及一种可热塑加工全天候持久抗静电母料及抗静电复合材料。本发明抗静电母料由具有低离解能的配合剂、加工助剂与含有极性基团的热塑性高分子树脂经过高分子热塑加工设备于25～300℃成型后制得，按质量比配合剂∶热塑性高分子树脂＝1∶10～1∶50。本发明还公开了抗静电复合材料，该抗静电复合材料由持久抗静电母料与高分子基材经过热塑加工设备成型后获得。本发明抗静电复合材料具有的特点：1、抗静电复合材料具有浅色及可染色性。2、抗静电复合材料的母料及配合剂选择范围较宽，价廉易得，生产工艺简单，安全无毒害。3、抗静电复合材料的抗静电性能受周围环境影响较小，抗静电性能持久。
Description
技术领域
本发明属于高分子复合材料的制备领域，尤其涉及一种可热塑加工全天候持久抗静电母料及抗静电复合材料。
背景技术
绝大部分高分子的表面电阻高达1014～1017ohm/sq，为绝缘性能优异的轻质材料。因此，高分子材料在加工及运输过程中会由于摩擦而打破材料表面的电荷平衡，使其表面产生电荷得失而带有一定电量的静电。但高的表面电阻往往给高分子材料在使用过程中带来较大的静电危害，常常导致制品表面吸尘、静电击穿及线路板短路。甚至会由于静电释放而引发火灾或爆炸，对人民的生命财产及特殊行业工作人员的人身安全造成极大危害。因此，研究开发抗静电甚至导电高分子材料，特别是对周围环境不敏感的浅色(或可染色)持久抗静电复合材料已成为功能高分子复合材料的一个重要研究领域。
目前，国际上通常采用如下3种方法来改善高分子材料的抗静电性能：
(1)添加导电炭黑、本征导电聚合物(如聚苯胺、聚噻吩等)或金属粉末；
(2)添加外迁型小分子抗静电剂(表面活性剂)；
(3)纳米导电高分子溶液或乳液的涂覆。
上述3种方法中，前者虽然可制得具有持久抗静电能力的高分子复合材料，但其制品的颜色相对单一(黑色)，且在运输和使用过程中容易发生导电颗粒的脱落而损坏线路，因此该类制品仍不能满足煤矿及精密电子元器件等相关领域对抗静电性能的要求。而添加小分子抗静电剂耗散静电的方法，主要是依靠迁移到制品表面小分子的亲水基吸收空气中的水而形成导电通路，因此其抗静电性能极不稳定，且当环境湿度较低时，材料将失去抗静电能力。第三种方法为近期较流行的一种消除高分子材料表面积累静电的方法，其相关制品也具备浅色持久抗静电能力，但该类纳米材料往往价格昂贵，且制品表面所涂覆的导电膜在制品运输和使用过程中仍然容易发生脱落而使制品失去抗静电能力。
申请人申请的中国发明专利(申请号：200510060341.9申请日：2005-08-09)公开了一种无碳黑永久性抗静电塑料片材及其制备方法，该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％。该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。
申请人申请的中国发明专利(申请号：200710156303.2申请日：2007-10-19)公开了一种抗静电聚苯乙烯组合物及制备方法和片材，该抗静电聚苯乙烯组合物按重量百分比计该组合物由包括以下配方的组份混炼制得：HIPS聚苯乙烯65.0～85.0％，甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚酯8.0～28.0％，甲基丙烯酸羟乙酯3.14～6.78％，高氯酸钠1.72～3.97％，偶氮二异丁腈0.0963～0.145％，偶联剂0.92～2.4％。该发明所制备得到的抗静电聚苯乙烯片材节省了抗静电聚苯乙烯组合物的使用量、降低成本、表面三层复合永不脱落，具有持久长效、湿度敏感性小的特点，提高了电子产品包装档次和先进性。
申请人申请的中国发明专利(申请号：200910095623.0申请日：2009-01-13)公开了用于SMT载带的防静电塑料及其制备方法和应用，该防静电塑料由以下重量百分比的成份混炼组成：导电碳黑5％～45％，聚苯乙烯30％～90％，苯乙烯丁二烯共聚物弹性SBS5％～45％，增韧剂1％～13％，抗氧剂0.1％～2.8％，偶联剂0.3％～3.8％。该专利所提供的防静电塑料具有良好的钢性，韧性，抗老化性能，易成型，表面抗静电指数在104～105O。
瑞士汽巴精化公司近期开发了一款商品名为P-18的浅色持久抗静电母料，该母料能与HIPS及PP制得综合性能较优异的浅色持久抗静电复合材料，且该类复合材料已成功用于精密电子元器件的包装领域。但该产品的价格较昂贵(约20万/吨)，且相关技术一直保密。而我国在此方面的研究开发几乎处于空白状态，这与国内巨大的市场需求间形成矛盾。
发明内容
针对现有技术不足，本发明的第一个目的是提供一种可热塑加工全天候持久抗静电母料，本发明的第二个目的是提供采用上述的抗静电母料制备得到的抗静电复合材料。本发明的抗静电复合材料具有抗静电性能持久的特点。
为了实现上述的第一个目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种可热塑加工全天候持久抗静电母料，该抗静电母料由具有低离解能的配合剂、加工助剂与含有极性基团的热塑性高分子树脂经过高分子热塑加工设备于25～300℃成型后制得，按质量比配合剂∶热塑性高分子树脂＝1∶10～1∶50。优选的温度为100～300℃。
作为优选，所述的加工助剂包括抗氧剂、润滑剂和增塑剂，按重量百分比计所述的抗静电母料包括以下的组份：
含有极性基团的热塑性高分子树脂 80％～95％；
低离解能的配合剂 1.5％～10％；
抗氧剂 0.3％～2.0％；
润滑剂 0.05％～0.5％；
增塑剂 1.0％～5.0％。
作为一种改进方式，所述的加工助剂还包括缓冲剂EDTA-4Na，缓冲剂EDTA-4Na的含量为0.20％～1.0％。
作为优选，上述的低离解能配合剂为高氯酸碱金属盐、硫氰酸碱金属盐、氟硼酸碱金属盐、六氟磷酸碱金属盐、三氟甲基磺酸碱金属盐、咪唑型离子液体盐、吡啶型离子液体盐中的至少一种。
作为再优选，上述的高氯酸碱金属盐、硫氰酸碱金属盐、氟硼酸碱金属盐、六氟磷酸碱金属盐、三氟甲基磺酸碱金属盐中的碱金属为锂、钠、钾中的任何一种或多种。
作为再优选，上述的咪唑型离子液体盐、吡啶型离子液体盐中的离子液体的阴离子为Cl-1、Br-1、I-1、高氯酸根、硫氰酸根、四氟硼酸根、六氟磷酸根、三氟甲基磺酸根中的任何一种或多种。
作为优选，上述的含有极性基团的热塑性高分子树脂为丙烯酸酯类聚合物、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛类聚合物、聚丙烯酰胺、聚醋酸乙烯酯、聚氨酯类聚合物、聚酰胺类聚合物、聚酯类聚合物中的至少一种。
为了实现上述的第二个目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种可热塑加工全天候持久抗静电复合材料，该抗静电复合材料由上述任意一个技术方案所述的持久抗静电母料与高分子基材按质量比母料∶基材＝10∶90～60∶40，经过热塑加工设备成型后获得全天候持久抗静电高分子复合材料。所述的高分子基材为PE、PP、PVC、HIPS、ABS、PET、PA、TPU、PMMA、SEBS、SBS中的至少一种。
上述的可热塑加工全天候持久抗静电复合材料用于煤矿用风筒布、运输带、瓦斯抽排管、无尘计算机工作室或电子元器件包装领域。
上述的可热塑加工全天候持久抗静电复合材料具有的特点：
1、本发明所制备的抗静电复合材料完全避免了炭黑及小分子抗静电剂对制品综合性能的影响，制品具有浅色及可染色性。
2、本发明所制备抗静电复合材料的母料及配合剂选择范围较宽，价廉易得，生产工艺简单，安全无毒害。
3、本发明所制备抗静电复合材料的抗静电性能受周围环境影响较小，抗静电性能持久。
附图说明
图1不同聚醚型聚氨酯母料含量时抗静电HIPS复合材料的表面电阻测试曲线。
图2为不同温度条件下HIPS/聚氨酯母料(80/20)复合材料的表面电阻测试曲线。
图3为不同湿度条件下HIPS/聚氨酯母料(80/20)复合材料的表面电阻测试曲线。
具体实施例
下面通过具体实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的熟练技术人员可以根据上述发明的内容对本发明作出一些非实质性的改进和调整。
实施例1
将50g聚醚型热塑性聚氨酯、5g高氯酸钠、0.25g抗氧剂168、1g聚乙二醇800增塑剂及0.1g油酸酰胺于常温下搅拌均匀后，采用双辊开炼机在160℃条件下开炼6～8min，制得抗静电母料片材，所得母料片材经切样机切粒后得抗静电母粒。将40gABS与10g上述母粒常温混合均匀后，再次采用双辊开炼机于160℃条件下开炼6～8min，制得ABS抗静电复合材料样片。所得样片经压力成型机在180℃加压5min后即得ABS抗静电复合材料标准样片，标准样片在30℃、55％及12％相对湿度条件下的表面电阻分别为4×109及2×1010ohm/sq。
实施例2
将50g聚醚型热塑性聚氨酯、1g四氟硼酸钠、1g硫氰酸钠、0.25g抗氧剂168、0.25g抗氧剂1010，0.25g EDTA-4Na，1g邻苯二甲酸二丁酯增塑剂及0.1g油酸酰胺于常温下搅拌均匀后，采用HAAKE密炼机在160℃，30rpm条件下密炼8min，制得块状抗静电母料。将30g聚丙烯与20g上述块状母料常温混合均匀后，再次采用HAAKE密炼机在相同条件下密炼6min，制得PP抗静电复合材料样块。所得样块经压力成型机在180℃加压5min后即得PP抗静电复合材料标准样片，标准样片在30℃、55％及12％相对湿度条件下的表面电阻分别为3×107及1×108ohm/sq。
实施例3
将5000g聚醚酰胺共聚物、125g高氯酸钠、125g硫氰酸钠、25g抗氧剂168、100g聚乙二醇400增塑剂、25g EDTA-4Na及10g油酸酰胺于常温下搅拌均匀后，采用密炼造粒机在160℃条件下密炼6～8min后切粒，制得抗静电母粒。将3500g高抗冲聚苯乙烯与1500g上述母粒常温混合均匀后，采用双螺杆造粒机于180℃条件下制得颗粒状持久抗静电HIPS复合材料。将该抗静电复合材料(内外层)与HIPS(芯层)在210℃条件下三层共挤后，即得精密电子元器件包装用吸塑片材，吸塑片材在30℃、55％及12％相对湿度条件下的表面电阻分别为6×107及4×108ohm/sq。
实施例4
将5000g聚醚酯共聚物、125g咪唑型四氟硼酸盐离子液体、125g硫氰酸钠、15g抗氧剂168、10g抗氧剂1010、100g聚乙二醇600增塑剂、25g EDTA-4Na及10g油酸酰胺于常温下搅拌均匀后，采用密炼造粒机在200℃条件下密炼6～8min后切粒，制得抗静电母粒。将4500g PET与500g上述母粒常温混合均匀后，采用双螺杆造粒机于240℃条件下制得颗粒状持久抗静电PET复合材料，复合材料在30℃、55％及12％相对湿度条件下的表面电阻分别为8×109及6×1010ohm/sq。
Claims (6)
1.一种可热塑加工全天候持久抗静电母料，其特征在于：该抗静电母料由具有低离解能的配合剂、加工助剂与含有极性基团的热塑性高分子树脂经过高分子热塑加工设备于25～300℃成型后制得，按质量比配合剂: 热塑性高分子树脂= 1:10～1:50；所述的加工助剂包括抗氧剂、润滑剂、增塑剂和缓冲剂EDTA-4Na，按重量百分比计所述的抗静电母料包括以下的组份：
含有极性基团的热塑性高分子树脂 80%～95%；
低离解能的配合剂 1.5%～10%；
抗氧剂 0.3%～2.0%；
润滑剂 0.05%～0.5%；
增塑剂 1.0%～5.0%；
缓冲剂EDTA-4Na 0.20%～1.0%；
所述的含有极性基团的热塑性高分子树脂为丙烯酸酯类聚合物、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛类聚合物、聚丙烯酰胺、聚醋酸乙烯酯、聚氨酯类聚合物、聚酰胺类聚合物、聚酯类聚合物中的至少一种；
所述的低离解能配合剂为高氯酸碱金属盐、硫氰酸碱金属盐、氟硼酸碱金属盐、六氟磷酸碱金属盐、三氟甲基磺酸碱金属盐、咪唑型离子液体盐、吡啶型离子液体盐中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的一种可热塑加工全天候持久抗静电母料，其特征在于：高氯酸碱金属盐、硫氰酸碱金属盐、氟硼酸碱金属盐、六氟磷酸碱金属盐、三氟甲基磺酸碱金属盐中的碱金属为锂、钠、钾中的任何一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种可热塑加工全天候持久抗静电母料，其特征在于：咪唑型离子液体盐、吡啶型离子液体盐中的离子液体的阴离子为Cl-1、Br-1、I-1、高氯酸根、硫氰酸根、四氟硼酸根、六氟磷酸根、三氟甲基磺酸根中的任何一种或多种。
4.一种可热塑加工全天候持久抗静电复合材料，其特征在于：该抗静电复合材料由权利要求1所述的持久抗静电母料与高分子基材按质量比母料:基材= 10:90～60:40，经过热塑加工设备成型后获得全天候持久抗静电高分子复合材料。
5.根据权利要求4所述的一种可热塑加工全天候持久抗静电复合材料，其特征在于：高分子基材为PE、PP、PVC、HIPS、ABS、PET、PA、TPU、PMMA、SEBS、SBS中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的一种可热塑加工全天候持久抗静电复合材料用于煤矿用风筒布、运输带、瓦斯抽排管、无尘计算机工作室或电子元器件包装领域。
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