CN102582177B - 层叠抗静电板材的成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种层叠抗静电板材及其成型方法。该层叠抗静电板材是由抗静电层A和基材层B复合成AB（AB）nABBA（BA）nBA的层叠结构，其中n为自然数。成型方法为：分别在两台挤出机中加入导电填料和高分子材料的混合料以及单独的高分子材料，并使两种熔体进入汇流器中汇合成双层复合熔体；将双层复合熔体流入正分层装置中，分成2mk层复合熔体；将2mk层复合熔体流入反向层叠器中，分成2×2mk层复合熔体；最后送入成型装置成型得到2×2mk层的层叠抗静电板材。本发明的层叠抗静电板材在具有较好的导电效果的同时，大大降低了导电填料的添加量，既节约了原料成本，又不降低板材的力学性能。

Description

层叠抗静电板材的成型方法
技术领域
本发明涉及一种板材及其成型方法，特别是涉及一种层叠抗静电板材及其成型方法。
背景技术
随着高分子复合材料发展速度的不断加快，抗静电材料越来越多地应用于生产以及生活中。尤其是在军工厂、化工厂、面粉厂、油气田、煤矿等易燃易爆场合以及半导体加工制造、通信等领域，为了保证生产的安全性及信息传输的稳定性和可靠性，需要这些领域使用的材料具有很好的抗静电功能，以防止静电灾害的发生。
塑料板材抗静电的原理一般为：在塑料中添加导电剂，在塑料中的导电剂形成连续相，或者导电剂粒子间距离小于导电的阈值，使板材表面因摩擦或环境引起的电荷可以被导走，防止静电的积累，达到抗静电的目的。
目前抗静电复合板材主要有以下几种生产方法：
（1）在塑料板材表面上，以喷涂、浸渍等方式涂上抗静电剂，以达到抗静电的效果。该方法的主要缺点是：产品质量受配方、涂布方式以及设备、操作环境和加工参数的影响很大，因此产品质量很差。
（2）在塑料中添加表面活性剂类的抗静电剂，利用与塑料基材的不完全相容性，抗静电剂在板材表面富集，吸收环境中的水分，在表面形成导电水膜，达到导走电荷的目的。该方法的缺点是：抗静电效果受到环境湿度影响很大，抗静电效果不稳定，抗静电剂容易析出，产品表面体积电阻率最小达109Ω·m，不可以使用在要求高的抗静电场所。
（3）在基板上，以电浆或者溅镀方式，镀上ATO或者ITO类透明材料，从而形成抗静电材料。该方法的主要缺点是：设备成本以及材料成本太高；镀膜尺寸会受到设备大小的限制；溅镀大尺寸膜的均匀度不好。
（4）在聚合物原料成型前，加入导电填料，通过混炼将导电填料与聚合物原料共混，然后经过挤出造粒，最终挤压成型得到具有抗静电功能的板材。该方法生产的产品导电效果好，产品表面电阻可以达到欧姆级，但其也存在缺点：大量的导电填料会使得材料的力学性能大大降低；需要加入的导电填料量大，成本较高。
对于第（4）种方法，如果能够使生产的板材保持较好的力学性能，又能降低其成本，将是一种抗静电板材的制造领域重大的技术突破。
中国专利文献CN101947841A公开了一种高阻隔性微纳叠层复合材料的制备装置及方法。该制备装置包括塑化供料装置、连接器、汇流器、层叠器、成型装置。塑化供料装置、连接器、汇流器、层叠器、成型装置前后依次串联连接；层叠器为反向层叠器或者反向层叠器与同向层叠器的组合，反向层叠器的数量大于或等于1，反向层叠器的流道由一层沿宽度方向平均分割成n等分，其中至少有一等分流道在等分后与其他等分相互反向扭转90度并同时展宽n倍，然后再合并成一层流道；同向层叠器的流道由一层沿宽度方向平均分割成m等分，各等分同向扭转90度并同时展宽m倍，然后再合并成一层流道。
该装置主要是针对高阻隔性微纳叠层复合材料的性能要求所设计的，即要求最外层均是基材层，且基材层与阻隔材料之间必须由粘结材料相连。因此不能单独采用同向分叠器，因为这会导致其中一个最外层不是基材层。最适宜单独采用反向分叠器。也可以先采用反向分叠器再采用同向分叠器。若先采用同向分叠器再采用反向层分叠器，则必须多加一层粘结材料，这样才能保证基材层与阻隔材料之间由粘结材料相连，否则基材层与阻隔材料会脱落。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提出一种抗静电效果好、力学强度高、生产成本低的层叠抗静电板材。
本发明的另一目的是提供上述层叠抗静电板材的成型方法。
实现本发明目的之一的技术方案是：一种层叠抗静电板材，它是由抗静电层A和基材层B复合成AB（AB）nABBA（BA）nBA的层叠结构，其中n为自然数。
所述抗静电层A由导电填料与高分子材料共混而成；所述导电填料为金属粉末、导电炭黑或者碳纳米管；所述高分子材料为PA、PE、PP、ABS、HIPS、PB或者它们的复合材料。
所述基材层B由高分子材料制成，所述高分子材料为PA、PE、PP、ABS、HIPS、PB或者它们的复合材料。
实现本发明另一目的的技术方案是：一种层叠抗静电板材的成型方法，具有以下步骤：①将导电填料和高分子材料加入到挤出机中熔融塑化；同时将相同或不同的高分子材料加入到另一挤出机中熔融塑化；将熔融塑化后的两种熔体分别从各自挤出机的挤出口进入汇流器中汇合成AB双层复合熔体；②将步骤①得到的AB双层复合熔体从汇流器流入包括k个正向层叠器的正分层装置中，每个正向层叠器具有m个等分流道，从而分成AB（AB）nAB的2mk层复合熔体；所述k为不小于1的自然数，m为不小于2的自然数，n为自然数；③将步骤②得到的AB（AB）nAB的2mk层复合熔体流入具有2个等分流道的1个反向层叠器中，从而分成AB（AB）nABBA（BA）nBA的2×2mk层复合熔体； ④将步骤③得到的AB（AB）nABBA（BA）nBA的2×2mk层复合熔体送入成型装置成型得到AB（AB）nABBA（BA）nBA的2×2mk层的层叠抗静电板材。
本发明具有的积极效果：（1）本发明的层叠抗静电板材的最外层均为抗静电层，且除了中间两层均为基材层外，其余均是由抗静电层与基材层交替而成，这种结构的抗静电板材具有很小的体积电阻率。（2）本发明的层叠抗静电板材只需要在抗静电层加入导电填料即可，在达到较好的导电效果的同时，导电填料的添加量只有普通抗静电板材的一半甚至更少（可以通过控制抗静电层与基材层的厚度实现），这样大大降低了导电填料的添加量，既节约了原料成本，又不降低板材的力学性能。（3）本发明的层叠抗静电板材中的不含导电填料的基材层具有良好的力学性能，使得本发明生产的抗静电板材与传统方法比较，力学性能大大提高。
附图说明
图1是实施例1的层叠抗静电板材的结构示意图。
图2是实施例1的层叠抗静电板材的成型装置。
具体实施方式
（实施例1）
见图1，本实施例的层叠抗静电板材为ABABBABA八层结构。
抗静电层A由聚乙烯与导电炭黑混炼而成。基材层B由聚乙烯制成。本实施例的抗静电板材的体积电阻率小于106Ω·m。
本实施例的层叠抗静电板材的成型方法如下：
①将聚乙烯与导电炭黑按照85∶15的重量份比加入到挤出机1中进行熔融塑化，同时将聚乙烯加入到挤出机2中进行熔融塑化。将熔融塑化后的两种熔体分别从各自挤出机的挤出口输送到汇流器3中汇合成AB双层复合熔体。挤出机1和挤出机2各段温度均设定为：T1=120℃，T2=185℃，T3=195℃，T模=210℃，挤出口模的厚度均为3mm，挤出机1和挤出机2的螺杆转速比为1∶1。
②将上述AB双层复合熔体从汇流器3的出口输送到具有1个正向层叠器4的正分层装置中，每个正向层叠器4具有2个等分流道，从而得到ABAB的四层复合熔体；正向层叠器温度为230℃。
③将上述得到的ABAB四层熔体输送到具有2个等分流道的反向层叠器5中，从而得到ABABBABA的八层复合熔体；反向层叠器温度为230℃。
④将上述得到的ABABBABA的八层复合熔体送入成型装置6成型得到ABABBABA的八层的层叠抗静电板材。
（实施例2～实施例12）
各实施例与实施例1基本相同，不同之处见表1。
表1
  层数 n m k
实施例1 8 0 2 1
实施例2 16 2 2 2
实施例3 32 6 2 3
实施例4 64 14 2 4
实施例5 12 1 3 1
实施例6 36 7 3 2
实施例7 108 25 3 3
实施例8 324 79 3 4
实施例9 16 2 4 1
实施例10 64 14 4 2
实施例11 256 62 4 3
实施例12 1024 254 4 4
本发明可选择不同的m值和k值，最终得到相应层数的层叠抗静电板材。
（实施例13～实施例16）
各实施例的层叠抗静电板材与实施例1的结构相同，成型方法也相同，不同之处在于抗静电层材料和基材层材料，具体不同见表2。
表2
  抗静电层 基材层 体积电阻率/Ω·m
实施例1 85份PE+15份导电炭黑 PE 小于106
实施例13 85份PE+15份导电炭黑 PA 小于106
实施例14 90份PP+2份碳纳米管+8份导电炭黑 PP 小于104
实施例15 95份PP+5份碳纳米管 PA 小于104
实施例16 92份PB+8份金属粉末（不锈钢微粉） ABS 小于104

Claims (1)

1.一种层叠抗静电板材的成型方法，其特征在于具有以下步骤：
①将导电填料和高分子材料加入到挤出机（1）中熔融塑化；同时将相同或不同的高分子材料加入到另一挤出机（2）中熔融塑化；将熔融塑化后的两种熔体分别从各自挤出机的挤出口进入汇流器（3）中汇合成AB双层复合熔体；
②将步骤①得到的AB双层复合熔体从汇流器（3）流入包括k个正向层叠器（4）的正分层装置中，每个正向层叠器（4）具有m个等分流道，从而分成AB（AB）nAB的2mk层复合熔体；所述k为不小于1的自然数，m为不小于2的自然数，n为自然数；
③将步骤②得到的AB（AB）nAB的2mk层复合熔体流入具有2个等分流道的1个反向层叠器（5）中，从而分成AB（AB）nABBA（BA）nBA的2×2mk层复合熔体； 
④将步骤③得到的AB（AB）nABBA（BA）nBA的2×2mk层复合熔体送入成型装置（6）成型得到AB（AB）nABBA（BA）nBA的2×2mk层的层叠抗静电板材。
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