CN103665628B

CN103665628B - 一种抗静电未增塑pvc组合物

Info

Publication number: CN103665628B
Application number: CN201210349660.1A
Authority: CN
Inventors: 刘浩; 王晶; 张新华; 李静; 张桦; 刘容德; 桂俊杰; 孙丽朋
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2012-09-19
Filing date: 2012-09-19
Publication date: 2016-06-15
Anticipated expiration: 2032-09-19
Also published as: CN103665628A

Abstract

一种抗静电未增塑PVC组合物，属于高分子加工材料领域。是由以下重量份的组分制成的：聚氯乙烯树脂100份，热稳定剂1.5~2.5份，复合抗静电剂3.0~7.0份，抗冲改性剂5~10份，加工助剂5~10份，复合抗氧剂0.1~0.5份，润滑剂0.5~2.5份，复合钛白粉1.0~5.0份。本发明的具有抗静电的未增塑PVC组合物具有高效永久抗静电性能，使其PVC制品如管材，板材表面不积聚静电，使之能够用于不希望出现静电的易燃易爆和防尘领域，且刚性和韧性优异。

Description

一种抗静电未增塑PVC组合物

技术领域

一种抗静电未增塑PVC组合物，属于高分子加工材料领域，具体涉及一种抗静电未增塑PVC组合物。

背景技术

塑料在众多领域广泛应用，但其普遍有较高的电阻率，这在制造电缆方面无疑是有益的。但由于其较高的绝缘性能，容易吸附灰尘，在其表面积聚电荷引起静电火花，这又限制了塑料在一些不希望出现静电荷积聚的场合的应用，如化工用管材，家用装修板材，实验室用板材及地板等。PVC抗静电材料用于煤矿，化工，电子行业、工业包装和家用装饰板材能够及时消除静电，防止静电火花和静电吸附灰尘，保证安全，保护环境清洁和电子产品的使用可靠性。

抗静电塑料是通过在基础树脂中添加阴离子、阳离子、非离子及金属粉末等本身能够抗静电或通过亲水官能团吸附空气中的水形成水膜来消除静电。但往往出现的问题是：一、抗静电剂添加量较大，抗静电效率不高，力学性能下降过多。二、当抗静电效率高时，抗静电效果不持久，容易因使用过程中的刮擦及使用时间的延长造成抗静电效果的衰减。主要原因在于：要达到高效的抗静电效果，抗静电剂必须与基础树脂的相容性低，才能快速移动至制品表面通过吸附等过程形成抗静电膜。随着抗静电剂的不断迁移损耗，抗静电剂会慢慢损耗殆尽，造成抗静电效果不持久。要达到持久的抗静电效果，要求抗静电剂与基础树脂相容性好，不迁移，形成内部导电网络，但添加份数较高，且表面抗静电效果不佳。

CN1357567A公开了一种抗静电聚氯乙烯塑料组合物材料，以8~12份导电炭黑为抗静电剂，以铝钛复合偶联剂对炭黑进行处理，使组合物材料不但拥有良好的抗静电性能而且也同时兼顾了力学性能和加工性能。但是该组合物仅能用于黑色材料，在一些要求颜色的领域如抗静电装饰板等限制了其应用。CN102061044A公开了一种高抗冲击阻燃型聚氯乙烯组合物，其抗静电剂为聚氧化乙烯，该抗静电剂在PVC中添加10~18份时，其表面电阻率达到3×10⁸以下，冲击强度大于35KJ/m²。该抗静电剂的抗静电效率不高，导致其在组合物中的添加量过多，势必影响组合物的力学性能。CN100494268C公开了一种聚氯乙烯抗静电防尘改性窗户型材，当添加烯丙级磺酸钠抗静电剂1~3份时，型材表面电阻率下降至10¹⁰以下，简支梁冲击强度为23~24KJ/m²。单独使用烯丙基磺酸钠抗静电效率不高，且该专利未对窗户型材长久抗静电性能进行配方设计和描述。从目前技术情况来看，抗静电材料的抗静电性能无法达到添加量少且具有永久抗静电的效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述现有技术存在的不足，提供一种抗静电的未增塑PVC组合物，该组合物具有高效永久抗静电性能，使其PVC制品表面不积聚静电，使之能够用于不希望出现静电的易燃易爆和防尘领域，且刚性和韧性优异。

本发明是通过以下技术方案实现的：该抗静电未增塑PVC组合物，其特征在于，由下列重量份的组分制成：聚氯乙烯树脂100份，热稳定剂1.5~2.5份，复合抗静电剂3.0~7.0份，抗冲改性剂5~10份，加工助剂5~10份，复合抗氧剂0.1~0.5份，润滑剂0.5~2.5份，复合钛白粉1.0~5.0份，其中，所述的复合抗静电剂为烯丙基磺酸钠和聚醚-聚酰胺共聚物按质量比1：0.5~2混合制得。

与传统抗静电剂相比，该复合抗静电剂具有抗静电效率高，抗静电效果持久的特点。复合抗静电剂中烯丙基磺酸钠含量过多时，PVC组合物的短期抗静电效果优异，但PVC组合物的抗静电性能持久性较差，造成实际使用时PVC组合物制成的管材抗静电性能衰退较快，造成经济上的浪费；复合抗静电剂中聚醚-聚酰胺共聚物含量过多时，PVC组合物的抗静电性能持久性优异，但PVC组合物的抗静电效率较差。烯丙基磺酸钠具有很强的吸湿性能，能够快速迁移至制品表面吸收空气中的水分，形成一层水膜，有效导出除制品表面的静电荷。聚醚—聚酰胺共聚物是由与PVC相容性好的聚醚和高吸水树脂聚酰胺共聚而成，吸水、保水性能好，且不迁移，在制品内部形成纤维状导电网络，具有高效持久的抗静电性能。这样，烯丙基磺酸钠和聚醚—聚酰胺共聚物形成一个吸水—保水的网络，能够有效去除制品表面的静电荷，且能够达到有效的持久抗静电效果。复合抗静电剂中烯丙基磺酸钠和聚醚-聚酰胺共聚物按质量比1：0.5~2混合，可使PVC组合物取得相对较好的抗静电效果和抗静电性能持久性。

优选的，由下列重量份的组分制成：聚氯乙烯树脂100份，热稳定剂2~2.5份，复合抗静电剂4.0~6.0份，抗冲改性剂5~7份，加工助剂5~8份，复合抗氧剂0.35~0.5份，润滑剂1~2.5份，钛白粉2.0~3.0份，钛酸酯偶联剂0.02~0.1份，其中，所述的复合抗静电剂为烯丙基磺酸钠和聚醚-聚酰胺共聚物按质量比1：1~2复合制得。

所述的聚氯乙烯树脂为聚合度为1000~1300的PVC树脂。优选聚合度为平均聚合度为1300的PVC树脂S-1300。

所述的稳定剂为有机锡稳定剂或钙锌稳定剂。

所述的抗冲改性剂为丙烯酸酯类抗冲改性剂。优选全丙烯酸酯类抗冲改性剂KM-355P。

所述的加工助剂为苯乙烯-丙烯腈共聚物（AS），其熔体流动速率为5.0g/10min。

所述的复合抗氧剂为抗氧剂四［β-（3，5-二叔丁基-4羟基苯基）丙酸］季戊四醇酯（抗氧剂1010）和抗氧剂2，6-二叔丁基对甲酚（抗氧剂264）按质量比1：0.5~2混合制得。

所述的润滑剂为石蜡、微晶蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸盐、脂肪酸复合酯中任意两种或两种以上与硬脂酸的复合物。

所述的复合钛白粉为金红石型钛白粉与钛酸酯偶联剂按质量比50:1常温下混合20分钟制得。钛酸酯偶联剂用以增强钛白粉与PVC之间的界面结合力。

与现有技术相比，本发明的抗静电未增塑PVC组合物具有的有益效果是：本发明组合物是以复合抗静电剂达到高效持久的抗静电效果，复合抗氧剂提高组合物在应用过程中的抗氧化性能，抗冲改性剂用以弥补PVC组合物添加抗静电剂而损失的抗冲击性能。加工助剂提高组合物的可加工性能同时弥补组合物因添加抗静电剂损失的刚性模量。复合抗静电剂为烯丙基磺酸钠和聚醚-聚酰胺共聚物的复合物。烯丙基磺酸钠具有较强的吸湿性能，能够快速迁移至制品表面吸收空气中的水分，形成一层水膜，有效导出除制品表面的静电荷。聚醚-聚酰胺共聚物是由与聚氯乙烯树脂（PVC）相容性好的聚醚和高吸水树脂聚酰胺共聚而成，吸水、保水性能好，且不迁移，在制品内部形成纤维状导电网络，具有高效持久的抗静电性能。烯丙基磺酸钠和聚醚-聚酰胺共聚物形成一个吸水—保水的网络，能够有效去除制品表面的静电荷，保证了本发明制得的制品抗静电性能受环境湿度影响小，且能够达到有效的持久抗静电效果，同时制品拥有良好的刚性和韧性。本发明抗静电未增塑PVC组合物可按照常规方法制得，按比例称取于各组分与高速混合机中混合，转速700~1400转，混合8~10分钟放料即得，操作简便易于生产。本发明的抗静电未增塑PVC组合物可应用于易燃易爆环境，减小液体输送过程中产生的静电隐患，例如可应用于煤矿井下用PVC正压风管。

具体实施方式

实施例1~21

实施例1~21为本发明抗静电未增塑PVC组合物应用于煤矿井下用PVC正压风管的实施例，其配比组分如表1~2所示。其中实施例11为最佳实施方式。实施例1~21中所用的烯丙基磺酸钠为瑞士汽巴精化生产的ATMER190，聚醚-聚酰胺共聚物为瑞士汽巴精化生产的P-18。

表1实施例1~11抗静电未增塑PVC组合物的配方组分（以重量份计）

表2实施例12~21抗静电未增塑PVC组合物的配方组分（以重量份计）

对比例1~6

对比例1~6为比较实施例1~21的各项性能设计的对比配方。对比例1~6的组分配比如表2所示。对比例1~6中所用的烯丙基磺酸钠为瑞士汽巴精化生产的ATMER190，聚醚-聚酰胺共聚物为瑞士汽巴精化生产的P-18，聚氧化乙烯分子量为100万。

表3对比例1~6抗静电组合物的配方组分（以重量份计）

性能测试

将实施例1~21和对比例1~6按表1~2所示配方比例分别放入高速混合机中混合转速700～1400r/min，至110℃，放料至低速搅拌机中冷却至30~40℃，放料即得实施例1~21抗静电未增塑PVC组合物和对比例1~6抗静电组合物，将实施例1~21抗静电未增塑PVC组合物和对比例1~6抗静电组合物分别于双螺杆管材挤出机挤出内外壁光滑的实施例1~21和对比例1~6的煤矿井下用PVC正压风管，挤出机的参数设置如表4所示。

表4管材挤出机参数设置

将表4所述的管材挤出机挤出的煤矿井下用PVC正压风管，于实验室中处理72小时，按照MT558.2-2005进行检测，性能如表4所示。长期抗静电性能是试样于室内自然环境中放置12个月后测定。MT558.2-2005中规定煤矿井下用正压风管的内外比表面电阻率算术平均值不大于10⁹。

表5煤矿井下用PVC正压风管性能

由表5可以看出，对比例3~5中单独添加聚醚-聚酰胺共聚物、聚氧化乙烯，所制的对比例3~5煤矿井下用PVC正压风管的抗静电效果与实施例1~21相比明显较差，说明单独添烯丙基磺酸钠不能够持久抗静电，且随着添加量增多，管材力学性能大幅下降。对比例6与实施例1~21的煤矿井下用PVC正压风管性能相比，说明大分子、离子和非离子抗静电复配效果亦不佳。从实施例1~21中可以看出：烯丙基磺酸钠和聚醚-聚酰胺共聚物复配具有协同增效作用，能够有效去除管材表面的静电荷，能够达到有效的持久抗静电效果。增韧剂和加工型增强剂有效提高了管材的强度和韧性，同时管材拥有良好的刚性和韧性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种抗静电未增塑PVC组合物，其特征在于，由下列重量份的组分制成：聚氯乙烯树脂100份，热稳定剂1.5~2.5份，复合抗静电剂3.0~7.0份，抗冲改性剂5~10份，加工助剂5~10份，复合抗氧剂0.1~0.5份，润滑剂0.5~2.5份，复合钛白粉1.0~5.0份，所述的复合抗静电剂为烯丙基磺酸钠和聚醚-聚酰胺共聚物按质量比1:0.5~2混合制得；

所述的加工助剂为苯乙烯-丙烯腈共聚物，其熔体流动速率为5.0g/10min；

所述的复合抗氧剂为抗氧剂四［β-（3，5-二叔丁基-4羟基苯基）丙酸］季戊四醇酯和抗氧剂2，6-二叔丁基对甲酚按质量比1：0.5~2混合制得；

所述的复合钛白粉为金红石型钛白粉与钛酸酯偶联剂按质量比50:1常温下混合20分钟制得。

2.根据权利要求1所述的一种抗静电未增塑PVC组合物，其特征在于，由下列重量份的组分制成：聚氯乙烯树脂100份，热稳定剂2~2.5份，复合抗静电剂4.0~6.0份，抗冲改性剂5~7份，加工助剂5~8份，复合抗氧剂0.35~0.5份，润滑剂1~2.5份，金红石型钛白粉2.0~3.0份，钛酸酯偶联剂0.02~0.1份，所述的复合抗静电剂为烯丙基磺酸钠和聚醚-聚酰胺共聚物按质量比1:1~2混合制得。

3.根据权利要求1所述的一种抗静电未增塑PVC组合物，其特征在于：所述的热稳定剂为有机锡稳定剂或钙锌稳定剂。

4.根据权利要求1所述的一种抗静电未增塑PVC组合物，其特征在于：所述的聚氯乙烯树脂为聚合度为1000~1300的PVC树脂。

5.根据权利要求1所述的一种抗静电未增塑PVC组合物，其特征在于：所述的抗冲改性剂为丙烯酸酯类抗冲改性剂。

6.根据权利要求1所述的一种抗静电未增塑PVC组合物，其特征在于：所述的润滑剂为石蜡、微晶蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸盐、脂肪酸复合酯中任意两种或两种以上与硬脂酸的复合物。