CN102417713B - 一种永久抗静电母粒、永久抗静电pa66/pa6/hdpe合金及制备方法 - Google Patents

一种永久抗静电母粒、永久抗静电pa66/pa6/hdpe合金及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种抗静电母粒，包括碱金属盐1-15wt％，抗氧剂0.1-2wt％，热稳定剂0.1-2wt％，助抗静电剂0.01-10wt％，含聚醚嵌段的高分子材料71-95wt％。还提供了用该母粒制成的抗静合金，包括抗静电母粒2-8wt％，PA6620-23wt％，PA620-23wt％，HDPE40-52wt％，相容剂1-5wt％。还提供了上述母粒和合金的制备方法，即分别将组分混合1-10分钟后出料，然后挤出造粒。该抗静电母粒表面电阻率达102-103Ω.m，抗静电效果持久，添加量小，和很多树脂相容性好。抗静电合金表面电阻率达106-108Ω.m，综合力学性能较高、成本低，耐热性好。

Description

一种永久抗静电母粒、永久抗静电PA66/PA6/HDPE合金及制备方法
技术领域
本发明涉及抗静电材料领域，具体涉及一种抗静电母粒、用其制成的合金材料及二者的制备方法。
背景技术
尼龙由于具有较好的综合力学性能，较高的耐热性，较好的耐磨、自润滑性，良好的阻燃性、优良的耐化学腐蚀性，优良的阻隔性等性能成为当前用途最广泛的工程塑料。HDPE具有无毒、无味，密度小，价格低廉，同时具有良好的电性能，良好的防渗透性，如透气性或水蒸气透过性，同时具有高抗冲性，适于制作一般机械零件，耐腐蚀零件和汽车、电器零部件及电线电缆等。
HDPE加入到尼龙中能有效地改善其吸湿性，提高制品的稳定性，同时HDPE明显地提高了尼龙的抗冲击性。PA66/PA6/HDPE合金同时兼具了PA66、PA6、HDPE的特性，同时材料成本低于PA66或PA6，该材料已得到广泛的应用。但是PA66/PA6/HDPE合金与大多数高分子材料一样都具有良好的电绝缘性，其表面电阻率一般在1013-1015Ω.m，导电性远小于金属材料，当PA66/PA6/HDPE合金与其他物质接触或摩擦以后易聚集静电荷。静电积累所带来的负作用严重影响了生产、生活、工作，有时甚至会引起火灾和爆炸。在纺织、煤矿开采及电子电器行业的一些特定工作环境中，要求PA66/PA6/HDPE合金制品在具有较高的力学性能、耐磨性、阻燃性等性能的同时还要具有抗静电功能，即表面电阻要到达109-1011Ω.m，甚至要到达107-108Ω.m，而且要求永久抗静电，以满足特定的使用要求。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种抗静电效果好的抗静电母粒。
本发明要解决的第二个技术问题是提供该抗静电母粒的制备方法。
本发明要解决的第三个技术问题是提供利用该抗静电母粒制成的具有良好抗静电效果的PA66/PA6/HDPE抗静电合金，可满足纺织、煤矿开采及电子电器行业的一些特定工作环境的使用要求。
本发明要解决的另一个技术问题是提供上述抗静电合金的制备方法。
本发明的技术方案是，一种永久抗静电母粒，所述永久抗静电母粒包括：碱金属盐1-15wt％，抗氧剂0.1-2wt％，热稳定剂0.1-2wt％，助抗静电剂0.01-10wt％，含聚醚嵌段的高分子材料71-95wt％。
根据本发明的永久抗静电母粒，优选的是，所述的碱金属盐为M+X-，其中M+为Li+，Na+，K+；X-为Cl-，Br-，I-，CLO4 -。更优选LiCLO4.
根据本发明的永久抗静电母粒，优选的是，所述的抗氧剂为吩噻嗪、亚磷酸酯(s9228)中的一种或吩噻嗪、亚磷酸酯按0.5-2∶0.5-2质量比的复配物。更优选的是，所述的抗氧剂为吩噻嗪和亚磷酸酯1∶1复配物。
在一个优选的实施方案中，所述的热稳定剂选自有机锡热稳定剂、金属皂类稳定剂中的一种或多种；所述的助抗静电剂为二氧化硅。
进一步地，所述金属皂类稳定剂选自硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种或两种。更优选的是，所述的热稳定剂为有机锡热稳定剂、硬脂酸钙、硬脂酸锌按2∶1∶1质量比的复配物。
在一个优选的实施方案中，所述的含聚醚嵌段的高分子材料为聚氧化乙烯、聚乙烯乙二醇甲基丙烯酸共聚体按4-6∶0.5-2质量比的复配物。更优选的是，所述的含聚醚嵌段的高分子材料为聚氧化乙烯、聚乙烯乙二醇甲基丙烯酸共聚体按5∶1质量比的复配物；两种聚合物的分子量优选6-16万之间。
本发明还提供了一种永久抗静电母粒的制备方法，该方法包括：将碱金属盐1-15wt％，抗氧剂0.1-2wt％，热稳定剂0.1-2wt％，助抗静电剂0.01-10wt％和含聚醚嵌段的高分子材料71-95wt％，放入高混机中混合1-10分钟，出料；然后用螺杆挤出机挤出造粒。
优选的是，混合时间为2-5分钟；螺杆挤出机为双螺杆挤出机。
优选的是，挤出造粒中加工温度在150-200℃；螺杆转数在25-35HZ。
与现有技术相比，本发明的抗静电母粒具有抗静电效果持久，添加量小但抗静电效果好、颜色浅、成本低、耐热性好等优点，而且和很多树脂相容性较好。该母粒本身的表面电阻率为：102-103Ω.m。抗氧剂和热稳定剂可提高该母粒在加工过程和使用过程的抗老化和耐热降解等性质。助抗静电剂的加入可以提高树脂的表面活性，提高抗静电性。
本发明提供了一种永久抗静PA66/PA6/HDPE合金，该合金包括：抗静电母粒2-8wt％，PA6620-23wt％，PA620-23wt％，HDPE40-52wt％，相容剂1-5wt％。所述的抗静电母粒即为上述主要由碱金属盐1-15wt％，抗氧剂0.1-2wt％，热稳定剂0.1-2wt％，助抗静电剂0.01-10wt％，含聚醚嵌段的高分子材料71-95wt％组成的抗静电母粒。
根据本发明的永久抗静PA66/PA6/HDPE合金，较好的是，所述的PA66特性粘度为2.6-3.0dL/g，PA6特性粘度为2.2-2.6dL/g，HDPE的熔融指数为2.5-3.5g/cm3。HDPE为均聚HDPE。
更优选的是，所述的PA66特性粘度为2.8dL/g，PA6特性粘度为2.4dL/g。
在一个优选的实施方案中，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚氧化乙烯和马来酸酐接枝HDPE的复合物。质量配比优选为0.5-2∶0.5-2。更优选的是，二者质量比为1∶1.
本发明还提供了一种永久抗静PA66/PA6/HDPE合金的制备方法，该方法包括：将抗静电母粒2-8wt％，PA6620-23wt％，PA620-23wt％，HDPE40-52wt％，相容剂1-5wt％放入高混机中混合1-10分钟，出料；然后用螺杆挤出机挤出造粒。
优选的是，混合时间为2-5分钟；所述螺杆挤出机优选为双螺杆挤出机。
优选的是，挤出造粒中加工温度在240-255℃；螺杆转数在35-40HZ。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的抗静电合金具有抗静电效果持久、达到永久抗静电的效果，抗静电效果好，综合力学性能较高，接近纯PA66/PA6/HDPE的性能，颜色浅可配成各种颜色，成本低，耐热性好等优点。该永久抗静电PA66/PA6/HDPE合金的表面电阻率可以达到106-108Ω.m.马来酸酐接枝聚氧化乙烯和马来酸酐接枝HDPE的复合物作为相容剂加入到复合材料中明显改善了抗静电母粒与PA66/PA6/HDPE合金的相容性，提高了材料的综合性能。
本发明所开发的永久抗静电母粒表面电阻率可以达到102-103Ω.m.可以广泛应用于改性PA66/PA6/HDPE合金中；与现有技术相比，具有抗静电效果持久，添加量小但抗静电效果好，对PA66/PA6/HDPE合金性能影响小，颜色浅，成本低，耐热性好等优点，而且和很多树脂相容性较好。该材料可以广泛应用于纺织、煤矿开采及电子电器行业的一些特定工作环境的部件。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明，但所用的实施例只是用于说明本发明而不是限制本发明。
实施例1-5 一种永久抗静电母粒及制备方法
实施例1
抗静电母粒的组分配比见表1。碱金属为LiClO4，抗氧化剂为吩噻嗪和亚磷酸酯(s9228)1∶1质量比的复配物，热稳定剂为有机锡热稳定剂、硬脂酸钙、硬脂酸锌按2∶1∶1质量比的复配物，助抗静电剂为二氧化硅，含聚醚嵌段的高分子材料为聚氧化乙烯、聚乙烯乙二醇甲基丙烯酸共聚体按5∶1质量比的复配物。
表1 实施例1-5的抗静电母粒原材料配方
Figure BDA0000111570130000041
将上述组分按比例放入高混机中混合2-5分钟，出料，然后用螺杆挤出机挤出造粒，加工温度在150-200℃，螺杆转数在25-35HZ。具体工艺见表2.
表2 抗静电母粒加工参数
Figure BDA0000111570130000042
根据对实施例1-5制得的样品，进行表面电阻率测试对比，数据见表3。
表3 实施例1-5中抗静电母粒表面电阻率
  项目  实施例1  实施例2  实施例3  实施例4  实施例5
  表面电阻率  106  103  102  104  102
按照上述配方及工艺所开发的永久抗静电母粒表面电阻率可以达到102-103Ω.m.可以广泛应用于改性PA66/PA6/HDPE合金中；与现有技术相比，具有抗静电效果持久，添加量小但抗静电效果好、对PA66/PA6/HDPE合金性能影响小，颜色浅、成本低、耐热性好等优点，而且和很多树脂相容性较好。
实施例2
抗静电母粒的组分配比见表1。碱金属为LiCl，抗氧化剂为吩噻嗪和亚磷酸酯(s9228)1∶1.5质量比的复配物，热稳定剂为有机锡热稳定剂、硬脂酸钙、硬脂酸锌按2∶1∶0.8质量比的复配物，助抗静电剂为二氧化硅，含聚醚嵌段的高分子材料为聚氧化乙烯、聚乙烯乙二醇甲基丙烯酸共聚体按5∶1质量比的复配物。
组分在高混机中混合8分钟。加工参数见表2，得到的抗静电母粒的表面电阻率测试数据见表3.其他同实施例1.
实施例3
抗静电母粒的组分配比见表1。碱金属为KI，抗氧化剂为吩噻嗪和亚磷酸酯(s9228)1∶1质量比的复配物，热稳定剂为有机锡热稳定剂、硬脂酸钙、硬脂酸锌按2∶0.8∶0.8质量比的复配物，助抗静电剂为二氧化硅，含聚醚嵌段的高分子材料为聚氧化乙烯、聚乙烯乙二醇甲基丙烯酸共聚体按5∶1质量比的复配物。
加工参数见表2，得到的抗静电母粒的表面电阻率测试数据见表3.其他同实施例1.
实施例4
抗静电母粒的组分配比见表1。碱金属为LiClO4，抗氧化剂为吩噻嗪和亚磷酸酯(s9228)1∶1.5质量比的复配物，热稳定剂为有机锡热稳定剂、硬脂酸钙、硬脂酸锌按1.8∶1∶1质量比的复配物，助抗静电剂为二氧化硅，含聚醚嵌段的高分子材料为聚氧化乙烯、聚乙烯乙二醇甲基丙烯酸共聚体按5∶1质量比的复配物。
组分在高混机中混合7分钟。加工参数见表2，得到的抗静电母粒的表面电阻率测试数据见表3.其他同实施例1.
实施例5
抗静电母粒的组分配比见表1。碱金属为LiClO4，抗氧化剂为吩噻嗪和亚磷酸酯(s9228)1∶1质量比的复配物，热稳定剂为有机锡热稳定剂、硬脂酸钙、硬脂酸锌按2∶1∶1质量比的复配物，助抗静电剂为二氧化硅，含聚醚嵌段的高分子材料为聚氧化乙烯、聚乙烯乙二醇甲基丙烯酸共聚体按5∶1质量比的复配物。
组分在高混机中混合2-5分钟。加工参数见表2，得到的抗静电母粒的表面电阻率测试数据见表3.其他同实施例1.
实施例5表面电阻率最低、性价比最高。
应用实施例5配方、工艺体系所生产的抗静电母粒用于下面的抗静电PA66/PA6/HDPE合金中。
实施例6-10 一种永久抗静电PA66/PA6/HDPE合金及制备方法
实施例6-10中永久抗静电PA66/PA6/HDPE合金的组分配比见表4.其中，相容剂为马来酸酐接枝聚氧化乙烯和马来酸酐接枝HDPE1∶1的复合物。
表4 实施例6-10的原材料配方如下：
Figure BDA0000111570130000061
将上述组分按比例放入高混机中混合2-5分钟，出料，然后用螺杆挤出机挤出造粒，加工温度在240-255℃，螺杆转数在35-40HZ。加工参数见表5.
表5 实施例6-10的加工参数
Figure BDA0000111570130000062
根据实施例6-10制得的样品，进行性能测试对比，采用ASTM标准。测试数据见表6.
表6 实施例6-10所得抗静电合金的测试性能
项目   实施例6   实施例7   实施例8   实施例9   实施例10
表面电阻率   1010   107   106   108   106
拉伸强度/MPa   48   46   43   38   47
缺口冲击强度/kJ·m-2   10.6   11.2   12.4   9.3   12.8
实施例11
按重量配比称取原料：上面所述抗静电母粒2％，PA6620％，PA623％，HDPE 51％，相容剂4％，按重量配比称取原料放入高混机中混合2-5分钟，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒，加工温度在240-255℃，螺杆转数在40HZ。所制得材料的表面电阻率为1010Ω.m.
实施例12
按重量配比称取原料：上面所述抗静电母粒7％，PA6620％，PA623％，HDPE 45％，相容剂5％，按重量配比称取原料放入高混机中混合2-5分钟，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒，加工温度在240-255℃，螺杆转数在40HZ。所制得材料的表面电阻率为106Ω.m.
实施例13
按重量配比称取原料：上面所述抗静电母粒6％，PA6622％，PA620％，HDPE 48％，相容剂4％.(相容剂为马来酸酐接枝聚氧化乙烯和马来酸酐接枝HDPE按质量比1∶1.1的复合物)按重量配比称取原料放入高混机中混合8分钟，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒，加工温度在240-255℃，螺杆转数在40HZ。所制得材料的表面电阻率为108Ω.m.
按照上述配方及工艺所开发的永久抗静电PA66/PA6/HDPE合金与现有技术相比，具有抗静电效果持久、达到永久抗静电的效果，抗静电效果好，综合力学性能较高、接近纯PA66/PA6/HDPE合金的性能，颜色浅可配成各种颜色，成本低，耐热性好等优点。该永久抗静电PA66/PA6/HDPE合金的表面电阻率可以达到106-108Ω.m.该材料广泛应用于纺织、煤矿开采及电子电器行业的一些特定工作环境的部件。

Claims (8)

1.一种永久抗静电PA66/PA6/HDPE合金，其特征在于：该合金包括：永久抗静电母粒2-8wt%，PA66 20-23wt%，PA6 20-23wt%，HDPE 40-52wt%，相容剂1-5wt%，所述永久抗静电母粒包括：碱金属盐1-15wt%，抗氧剂0.1-2wt％，热稳定剂0.1-2wt%，助抗静电剂0.01-10wt%，含聚醚嵌段的高分子材料71-95wt%。 
2.根据权利要求1所述的永久抗静电PA66/PA6/HDPE合金，其特征在于：所述的碱金属盐为M+X-，其中M+为Li+，Na+，K+；X-为Cl-，Br-，I-，CLO4 -。 
3.根据权利要求1所述的永久抗静电PA66/PA6/HDPE合金，其特征在于：所述的抗氧剂为吩噻嗪、亚磷酸酯中的一种或吩噻嗪、亚磷酸酯按0.5-2:0.5-2质量比的复配物； 
所述的热稳定剂选自有机锡热稳定剂、金属皂类稳定剂中的一种或多种；所述的助抗静电剂为二氧化硅。 
4.根据权利要求3所述的永久抗静电PA66/PA6/HDPE合金，其特征在于：所述金属皂类稳定剂选自硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种或两种。 
5.根据权利要求1所述的永久抗静电PA66/PA6/HDPE合金，其特征在于：所述抗静电母粒按以下步骤制得，将碱金属盐1-15wt%，抗氧剂0.1-2wt％，热稳定剂0.1-2wt%，助抗静电剂0.01-10wt%和含聚醚嵌段的高分子材料71-95wt%，放入高混机中混合1-10分钟，出料；然后用螺杆挤出机挤出造粒。 
6.根据权利要求1所述的永久抗静电PA66/PA6/HDPE合金，其特征在于：所述的PA66特性粘度为2.6-3.0dL/g，PA6特性粘度为2.2-2.6dL/g，HDPE的熔融指数为2.5-3.5。 
7.根据权利要求1所述的永久抗静电PA66/PA6/HDPE合金，其特征在于：所述的相容剂为马来酸酐接枝聚氧化乙烯和马来酸酐接枝HDPE的复合物。 
8.一种如权利要求1所述的永久抗静电PA66/PA6/HDPE合金的制备方法，其特征在于：该方法包括：将永久抗静电母粒2-8wt%，PA66 20-23 wt%，PA6 20-23wt%，HDPE 40-52wt%，相容剂1-5wt%放入高混机中混合1-10分钟，出料；然后用螺杆挤出机挤出造粒。 
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