一种永久抗静电母粒、永久抗静电PA66/PA6/PP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。PP具有无毒、无味,密度小,价格低廉,同时具有良好的电性能,常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用。适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和汽车、电器零部件。PP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,PP对尼龙有一定的增韧作用。
PA66/PA6/PP合金同时兼具了PA66、PA6、PP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/PP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/PP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/PP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/PP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 -。更优选的是,该碱金属盐为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;优选的是,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。
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。
根据本发明的永久抗静电母粒,较好的是,所述的含聚醚嵌段的高分子材料为聚氧化乙烯、聚醚酯乙酰胺按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、聚醚酯乙酰胺按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;所述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。
本发明提供了一种永久抗静PA66/PA6/PP合金,该合金包括:上述抗静电母粒2-8wt%,PA66 20-23wt%,PA6 20-23wt%,PP 40-52wt%,相容剂1-5wt%。上述抗静电母粒即主要组成为碱金属盐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%的抗静电母粒。
根据本发明的永久抗静PA66/PA6/PP合金,优选的是,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;所述PP为均聚PP,其熔融指数为2.5-3.5g/cm3。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PP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/PP合金的制备方法,该方法包括:将抗静电母粒2-8wt%,PA66 20-50wt%,PA6 20-50wt%,PP15-25wt%,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,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/PP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/PP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PP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/PP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/PP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/PP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、聚醚酯乙酰胺按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
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
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/PP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/PP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、聚醚酯乙酰胺按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、聚醚酯乙酰胺按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、聚醚酯乙酰胺按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、聚醚酯乙酰胺按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/PP合金及制备方法
实施例6-10中永久抗静电PA66/PA6/PP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PP1∶1的复合物。
表4实施例6-10的原材料配方
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
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1 |
实施例2 |
实施例3 |
实施例4 |
实施例5 |
表面电阻率 |
1010 |
107 |
106 |
108 |
106 |
拉伸强度/MPa |
55 |
53 |
50 |
45 |
54 |
缺口冲击强度/kJ·m-2 |
7.6 |
8.2 |
9.4 |
6.3 |
9.8 |
实施例11
按重量配比称取原料:上面所述抗静电母粒2%,PA66 20%,PA6 23%,PP 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%,PA66 20%,PA6 23%,PP 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%,PA66 22%,PA6 20%,PP 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PP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/PP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/PP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/PP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。