CN105086437A - 一种抗静电聚酰胺复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种抗静电聚酰胺复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗静电聚酰胺复合材料，该抗静电聚酰胺复合材料，包括以下组分，按重量份数计为：聚酰胺树脂60~80份、复合抗静电剂5~15份、POE12~25份、纳米二氧化硅5~20份、三氧化二锑8~17份、乙撑双硬酯酰胺3~15份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5~12份、液态石蜡3~11份、滑石粉6~14份和硅烷偶联剂3~10份。本发明还公开了所述的抗静电聚酰胺复合材料的制备方法。本发明所制备的聚酰胺复合材料不仅具有优异的抗静电性能，同时还保持良好的力学性能，适应范围广。

Description

一种抗静电聚酰胺复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料领域，特别涉及一种抗静电聚酰胺复合材料及其制备方法。
背景技术
聚酰胺（PA）具有良好的综合性能，例如力学性能、耐热性、耐磨、耐寒、耐腐蚀、耐化学药品性、无毒、自润滑性和易成型加工。聚酰胺是用量最大的工程塑料之一，广泛用于机械建筑、汽车零部件、电子器件、化工设备、航空、冶金等领域。聚酰胺中最常用的是聚己内酰胺（PA6）和聚己二酸己二胺（PA66）。由于高分子材料其在使用时易于产生静电积累，导致吸尘、电击，甚至产生火花放电等不良现象，故而无论是PA6还是PA66，其抗静电性能都较差。因此，迫切需要改善聚酰胺材料的抗静电性能，同时确保其良好的力学性能，才能更好地拓展聚酰胺材料的应用领域。
发明内容
要解决的技术问题是：为了解决聚酰胺材料的抗静电性能差的问题，提供一种抗静电聚酰胺复合材料及其制备方法。
技术方案：为了解决上述问题，本发明提供了一种抗静电聚酰胺复合材料，包括以下组分，按重量份数计为：聚酰胺树脂60~80份、复合抗静电剂5~15份、POE12~25份、纳米二氧化硅5~20份、三氧化二锑8~17份、乙撑双硬酯酰胺3~15份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5~12份、液态石蜡3~11份、滑石粉6~14份和硅烷偶联剂3~10份。
优选的，所述的一种抗静电聚酰胺复合材料，包括以下组分，按重量份数计为：：聚酰胺树脂68~76份、复合抗静电剂8~13份、POE14~20份、纳米二氧化硅5~12份、三氧化二锑8~14份、乙撑双硬酯酰胺3~10份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5~10份、液态石蜡3~8份、滑石粉7~12份和硅烷偶联剂4~8份。
优选的，所述的一种抗静电聚酰胺复合材料，包括以下组分，按重量份数计为：：聚酰胺树脂75份、复合抗静电剂10份、POE14份、纳米二氧化硅12份、三氧化二锑9份、乙撑双硬酯酰胺6份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物11份、液态石蜡8份、滑石粉12份和硅烷偶联剂5份。
优选的，所述复合抗静电剂为硝酸二甲基十八烷基羟乙基铵、十二烷基三甲基氯化铵和十二烷基二甲基氧化胺按摩尔比为2~4:0.5~1.5:1~3的复配。
优选的，所述聚酰胺树脂包括PA6、PA66、PA11和PA610中的一种或多种复配。
优选的，所述硅烷偶联剂为KH550或A171。
以上所述的一种抗静电聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照一定重量份数称取各组分原料：聚酰胺树脂、复合抗静电剂、POE、纳米二氧化硅、三氧化二锑、乙撑双硬酯酰胺、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、液态石蜡、滑石粉和硅烷偶联剂；
（2）将纳米二氧化硅、三氧化二锑、乙撑双硬酯酰胺、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、液态石蜡和滑石粉加入高速搅拌机中，于50~65℃下，搅拌20min；再加入聚酰胺树脂、复合抗静电剂、POE和硅烷偶联剂，继续搅拌30min，得到混合料；
（3）将步骤（2）中的混合料加入双螺杆挤出机，控制螺杆转速为50~250r/min，温度为200~300℃，熔融挤出造粒得到复合颗粒；
（4）最后将步骤（3）中的复合颗粒加入模具中，于18~30MPa下压制、冷却和脱模，即可。
优选的，所述复合抗静电剂为硝酸二甲基十八烷基羟乙基铵、十二烷基三甲基氯化铵和十二烷基二甲基氧化胺按摩尔比为3:1:2的复配。
本发明具有以下有益效果：本发明所制备的聚酰胺复合材料不仅具有优异的抗静电性能，同时还保持良好的力学性能，适应范围广。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
一种抗静电聚酰胺复合材料，包括以下组分，按重量份数计为：PA6树脂60份、复合抗静电剂5份、POE12份、纳米二氧化硅5份、三氧化二锑8份、乙撑双硬酯酰胺3份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5份、液态石蜡3份、滑石粉6份和KH550硅烷偶联剂3份。
其中，所述复合抗静电剂为硝酸二甲基十八烷基羟乙基铵、十二烷基三甲基氯化铵和十二烷基二甲基氧化胺按摩尔比为2:0.5:1的复配。
上述所述的一种抗静电聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照一定重量份数称取各组分原料：聚酰胺树脂、复合抗静电剂、POE、纳米二氧化硅、三氧化二锑、乙撑双硬酯酰胺、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、液态石蜡、滑石粉和硅烷偶联剂；
（2）将纳米二氧化硅、三氧化二锑、乙撑双硬酯酰胺、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、液态石蜡和滑石粉加入高速搅拌机中，于50℃下，搅拌20min；再加入聚酰胺树脂、复合抗静电剂、POE和硅烷偶联剂，继续搅拌30min，得到混合料；
（3）将步骤（2）中的混合料加入双螺杆挤出机，控制螺杆转速为50r/min，温度为200℃，熔融挤出造粒得到复合颗粒；
（4）最后将步骤（3）中的复合颗粒加入模具中，于18MPa下压制、冷却和脱模，即可。
实施例2
一种抗静电聚酰胺复合材料，包括以下组分，按重量份数计为：PA66树脂80份、复合抗静电剂15份、POE15份、纳米二氧化硅20份、三氧化二锑17份、乙撑双硬酯酰胺15份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物12份、液态石蜡11份、滑石粉14份和A171硅烷偶联剂10份。
其中，所述复合抗静电剂为硝酸二甲基十八烷基羟乙基铵、十二烷基三甲基氯化铵和十二烷基二甲基氧化胺按摩尔比为4:1.5:3的复配。
上述所述的一种抗静电聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照一定重量份数称取各组分原料：聚酰胺树脂、复合抗静电剂、POE、纳米二氧化硅、三氧化二锑、乙撑双硬酯酰胺、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、液态石蜡、滑石粉和硅烷偶联剂；
（2）将纳米二氧化硅、三氧化二锑、乙撑双硬酯酰胺、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、液态石蜡和滑石粉加入高速搅拌机中，于65℃下，搅拌20min；再加入聚酰胺树脂、复合抗静电剂、POE和硅烷偶联剂，继续搅拌30min，得到混合料；
（3）将步骤（2）中的混合料加入双螺杆挤出机，控制螺杆转速为250r/min，温度为300℃，熔融挤出造粒得到复合颗粒；
（4）最后将步骤（3）中的复合颗粒加入模具中，于30MPa下压制、冷却和脱模，即可。
实施例3
一种抗静电聚酰胺复合材料，包括以下组分，按重量份数计为：PA11聚酰胺树脂70份、复合抗静电剂10份、POE18份、纳米二氧化硅13份、三氧化二锑12份、乙撑双硬酯酰胺9份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物8份、液态石蜡7份、滑石粉10份和A171硅烷偶联剂6份。
其中，所述复合抗静电剂为硝酸二甲基十八烷基羟乙基铵、十二烷基三甲基氯化铵和十二烷基二甲基氧化胺按摩尔比为3:1:2的复配。
上述所述的一种抗静电聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照一定重量份数称取各组分原料：聚酰胺树脂、复合抗静电剂、POE、纳米二氧化硅、三氧化二锑、乙撑双硬酯酰胺、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、液态石蜡、滑石粉和硅烷偶联剂；
（2）将纳米二氧化硅、三氧化二锑、乙撑双硬酯酰胺、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、液态石蜡和滑石粉加入高速搅拌机中，于57℃下，搅拌20min；再加入聚酰胺树脂、复合抗静电剂、POE和硅烷偶联剂，继续搅拌30min，得到混合料；
（3）将步骤（2）中的混合料加入双螺杆挤出机，控制螺杆转速为150r/min，温度为250℃，熔融挤出造粒得到复合颗粒；
（4）最后将步骤（3）中的复合颗粒加入模具中，于24MPa下压制、冷却和脱模，即可。
实施例4
一种抗静电聚酰胺复合材料，包括以下组分，按重量份数计为：PA610树脂68份、复合抗静电剂8份、POE14份、纳米二氧化硅5份、三氧化二锑8份、乙撑双硬酯酰胺3份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5份、液态石蜡3份、滑石粉7份和KH550硅烷偶联剂4份。
其中，所述复合抗静电剂为硝酸二甲基十八烷基羟乙基铵、十二烷基三甲基氯化铵和十二烷基二甲基氧化胺按摩尔比为2.5:1:2的复配。
上述所述的一种抗静电聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照一定重量份数称取各组分原料：聚酰胺树脂、复合抗静电剂、POE、纳米二氧化硅、三氧化二锑、乙撑双硬酯酰胺、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、液态石蜡、滑石粉和硅烷偶联剂；
（2）将纳米二氧化硅、三氧化二锑、乙撑双硬酯酰胺、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、液态石蜡和滑石粉加入高速搅拌机中，于55℃下，搅拌20min；再加入聚酰胺树脂、复合抗静电剂、POE和硅烷偶联剂，继续搅拌30min，得到混合料；
（3）将步骤（2）中的混合料加入双螺杆挤出机，控制螺杆转速为200r/min，温度为270℃，熔融挤出造粒得到复合颗粒；
（4）最后将步骤（3）中的复合颗粒加入模具中，于20MPa下压制、冷却和脱模，即可。
实施例5
一种抗静电聚酰胺复合材料，包括以下组分，按重量份数计为：聚酰胺树脂75份、复合抗静电剂10份、POE14份、纳米二氧化硅12份、三氧化二锑9份、乙撑双硬酯酰胺6份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物11份、液态石蜡8份、滑石粉12份和A171硅烷偶联剂5份。
其中，所述聚酰胺树脂包括PA6和PA66树脂，其中PA6和PA66的质量分数比为3:2。所述复合抗静电剂为硝酸二甲基十八烷基羟乙基铵、十二烷基三甲基氯化铵和十二烷基二甲基氧化胺按摩尔比为3:1:2的复配。
上述所述的一种抗静电聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照一定重量份数称取各组分原料：聚酰胺树脂、复合抗静电剂、POE、纳米二氧化硅、三氧化二锑、乙撑双硬酯酰胺、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、液态石蜡、滑石粉和硅烷偶联剂；
（2）将纳米二氧化硅、三氧化二锑、乙撑双硬酯酰胺、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、液态石蜡和滑石粉加入高速搅拌机中，于60℃下，搅拌20min；再加入聚酰胺树脂、复合抗静电剂、POE和硅烷偶联剂，继续搅拌30min，得到混合料；
（3）将步骤（2）中的混合料加入双螺杆挤出机，控制螺杆转速为180r/min，温度为240℃，熔融挤出造粒得到复合颗粒；
（4）最后将步骤（3）中的复合颗粒加入模具中，于26MPa下压制、冷却和脱模，即可。
实施例6
一种抗静电聚酰胺复合材料，包括以下组分，按重量份数计为：PA6树脂76份、复合抗静电剂13份、POE20份、纳米二氧化硅12份、三氧化二锑14份、乙撑双硬酯酰胺10份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物10份、液态石蜡8份、滑石粉12份和KH550硅烷偶联剂8份。
其中，所述复合抗静电剂为硝酸二甲基十八烷基羟乙基铵、十二烷基三甲基氯化铵和十二烷基二甲基氧化胺按摩尔比为3:0.5:1.5的复配。
上述所述的一种抗静电聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照一定重量份数称取各组分原料：聚酰胺树脂、复合抗静电剂、POE、纳米二氧化硅、三氧化二锑、乙撑双硬酯酰胺、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、液态石蜡、滑石粉和硅烷偶联剂；
（2）将纳米二氧化硅、三氧化二锑、乙撑双硬酯酰胺、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、液态石蜡和滑石粉加入高速搅拌机中，于58℃下，搅拌20min；再加入聚酰胺树脂、复合抗静电剂、POE和硅烷偶联剂，继续搅拌30min，得到混合料；
（3）将步骤（2）中的混合料加入双螺杆挤出机，控制螺杆转速为150r/min，温度为210℃，熔融挤出造粒得到复合颗粒；
（4）最后将步骤（3）中的复合颗粒加入模具中，于23MPa下压制、冷却和脱模，即可。
对比例1
与实施例5的区别之处在于：原料中不添加复合抗静电剂，而使用相同重量份数的硝酸二甲基十八烷基羟乙基铵替代。其他原料和制备步骤与实施例5相同，这里也制备出相应的聚酰胺复合材料。
对比例2
与实施例5的区别之处在于：原料中不添加三氧化二锑和乙撑双硬酯酰胺。其他原料和制备方法保持不变，这里也制备出相应的聚酰胺复合材料。
下面对上述各实施例和对比例制备出的聚酰胺复合材料的抗静电性能和力学性能测试，测试结果详见表1：
表1各实施例和对比例的性能测试表
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 对比例1 对比例2
体积电阻率/Ω 2×1010 3×1011 2×1011 5×1011 2×1012 3×1011 1×107 1×109
拉伸强度（MPa） 104 130 110 135 150 143 96 75
冲击强度（KJ/m2） 8.2 9.7 9.0 9.4 9.5 8.9 8.1 6.8
由上表可知，实施例1至6所制备的聚酰胺复合材料具有优异的抗静电性能和力学性能，其中实施例5的抗静电性能和力学性能最佳。而对比例1的体积电阻率远小于实施例5，说明对比例1的抗静电性能不如实施例5，此外，对比例2的拉伸强度和冲击强度均较实施例5有所下降。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但这些只是对本发明设计思路的简单描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种抗静电聚酰胺复合材料，其特征在于：包括以下组分，按重量份数计为：聚酰胺树脂60~80份、复合抗静电剂5~15份、POE12~25份、纳米二氧化硅5~20份、三氧化二锑8~17份、乙撑双硬酯酰胺3~15份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5~12份、液态石蜡3~11份、滑石粉6~14份和硅烷偶联剂3~10份。
2.根据权利要求1所述的一种抗静电聚酰胺复合材料，其特征在于：包括以下组分，按重量份数计为：：聚酰胺树脂68~76份、复合抗静电剂8~13份、POE14~20份、纳米二氧化硅5~12份、三氧化二锑8~14份、乙撑双硬酯酰胺3~10份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5~10份、液态石蜡3~8份、滑石粉7~12份和硅烷偶联剂4~8份。
3.根据权利要求1所述的一种抗静电聚酰胺复合材料，其特征在于：包括以下组分，按重量份数计为：：聚酰胺树脂75份、复合抗静电剂10份、POE14份、纳米二氧化硅12份、三氧化二锑9份、乙撑双硬酯酰胺6份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物11份、液态石蜡8份、滑石粉12份和硅烷偶联剂5份。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种抗静电聚酰胺复合材料，其特征在于：所述复合抗静电剂为硝酸二甲基十八烷基羟乙基铵、十二烷基三甲基氯化铵和十二烷基二甲基氧化胺按摩尔比为2~4:0.5~1.5:1~3的复配。
5.根据权利要求4所述的一种抗静电聚酰胺复合材料，其特征在于：所述聚酰胺树脂包括PA6、PA66、PA11和PA610中的一种或多种复配。
6.根据权利要求4所述的一种抗静电聚酰胺复合材料，其特征在于：所述硅烷偶联剂为KH550或A171。
7.一种如权利要求1至6任一项所述的抗静电聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）按照一定重量份数称取各组分原料：聚酰胺树脂、复合抗静电剂、POE、纳米二氧化硅、三氧化二锑、乙撑双硬酯酰胺、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、液态石蜡、滑石粉和硅烷偶联剂；
（2）将纳米二氧化硅、三氧化二锑、乙撑双硬酯酰胺、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、液态石蜡和滑石粉加入高速搅拌机中，于50~65℃下，搅拌20min；再加入聚酰胺树脂、复合抗静电剂、POE和硅烷偶联剂，继续搅拌30min，得到混合料；
（3）将步骤（2）中的混合料加入双螺杆挤出机，控制螺杆转速为50~250r/min，温度为200~300℃，熔融挤出造粒得到复合颗粒；
（4）最后将步骤（3）中的复合颗粒加入模具中，于18~30MPa下压制、冷却和脱模，即可。
8.根据权利要求7所述的一种抗静电聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于：所述复合抗静电剂为硝酸二甲基十八烷基羟乙基铵、十二烷基三甲基氯化铵和十二烷基二甲基氧化胺按摩尔比为3:1:2的复配。
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