CN105949484B - 一种紫外光辐照制备抗静电聚乙烯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，公开了一种紫外光辐照制备抗静电聚乙烯的方法。所述制备方法为：按重量份计，将100份聚乙烯、3～25份聚乙二醇、0.1～4.0份光敏剂混合均匀，得到混合物料；将混合物料加入到挤出机中，挤出机的料筒上设有通光口，开启挤出机进行挤出，同时在通光口处开启紫外灯进行辐照反应，挤出后的产物即为聚乙二醇接枝的抗静电聚乙烯。本发明采用紫外光辐照在挤出机中制备抗静电的聚乙烯，设备简单，反应迅速；所得产物抗静电效果好，并且更稳定和持久。

Description

一种紫外光辐照制备抗静电聚乙烯的方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种紫外光辐照制备抗静电聚乙烯的方法。
背景技术
作为五大通用塑料之一的聚乙烯(PE)具有优异的化学稳定性、电绝缘性、加工特性并且成本低，在包装、汽车、医疗等领域具有广泛的应用。但是由于PE的非极性结构，其产品在使用过程中产生的静电荷不易消散从而容易引发静电问题，这在某些领域很大程度上限制了PE的应用。因此需要对聚乙烯进行抗静电改性，向聚乙烯中加入抗静电剂是制备聚乙烯抗静电材料常用的一种方法。抗静电剂可以通过吸附空气中的水分形成吸附水膜或者在材料内部和表面形成特殊的导电通路来降低材料的电阻率从而达到抗静电的目的。低分子量的抗静电剂虽然成本低但是耐久性不好，而高分子型永久抗静电剂受湿度的影响小、耐洗性能好并且抗静电效果持久，但是价格较高。
发明内容
为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种紫外光辐照制备抗静电聚乙烯的方法。
本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的抗静电聚乙烯。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种紫外光辐照制备抗静电聚乙烯的方法，包括以下制备步骤：
(1)按重量份计，将100份聚乙烯、3～25份聚乙二醇、0.1～4.0份光敏剂混合均匀，得到混合物料；
(2)将步骤(1)所得混合物料加入到挤出机中，挤出机的料筒上设有通光口，开启挤出机进行挤出，同时在通光口处开启紫外灯进行辐照反应，挤出后的产物即为聚乙二醇接枝的抗静电聚乙烯。
所述的聚乙烯为低密度聚乙烯(LDPE)，但也可以是高密度聚乙烯(HDPE)、超高密度聚乙烯(UHMW-PE)、线性低密度聚乙烯((LLDPE)，聚乙烯原料形态为粒状或者粉状。
所述的光敏剂有苯偶酰类、苯偶姻及其衍生物、烷基苯酮类、酰基磷氧化物、二苯甲酮类化合物、硫杂蒽酮类化合物。
优选地，步骤(1)所述混合物料中按重量份计为：聚乙烯100份、聚乙二醇15份、光敏剂3份。
优选地，步骤(2)中所述挤出机是指长径比为40:1的双螺杆挤出机。
优选地，步骤(2)中所述通光口设置于挤出机料筒的熔融段或均化段或熔融段和均化段均设置。
优选地，步骤(2)中所述紫外灯设置于通光口上方5～30cm处。
优选地，所述的紫外灯是指功率为0.5～3kW的高压汞灯，更优选功率为1kW的高压汞灯。
优选地，步骤(2)中所述挤出机挤出的温度控制为：加料段70～120℃，熔融段100～180℃，均化段140～220℃。
优选地，步骤(2)中所述挤出机挤出的喂料转速为30～100rpm，螺杆转速为50～200rpm；更优选喂料转速为40rpm，螺杆转速为80rpm。
一种抗静电聚乙烯，通过上述方法制备得到。
本发明采用紫外光辐照挤出机装置中的聚乙烯来制备聚乙烯接枝聚乙二醇。该挤出机的料筒上开设了一些可以使紫外光辐照的通光口，紫外灯安装在通光口上方。从挤出机的喂料口加入聚乙烯和聚乙二醇，经过挤出机的熔融混合后，在通光口处受到紫外光的辐照，然后经挤出机口模挤出即可得到聚乙烯接枝聚乙二醇。
本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：
(1)本发明采用紫外光辐照在挤出机中制备抗静电的聚乙烯，设备简单，反应迅速；
(2)本发明采用紫外光引发从而避免了过氧化物类引发剂使聚乙烯发生严重交联；
(3)本发明可以通过控制温度、主机转速、喂料速度等因素控制反应程度；
(4)本发明通过紫外光辐照将聚乙二醇接枝到聚乙烯上，因此聚乙烯的抗静电效果好，并且更稳定和持久；
(5)本发明选用的聚合物材料聚乙二醇与聚乙烯基体树脂的相容性好，不易析出。
附图说明
图1为本发明实施例1～3所使用的挤出机装置的结构示意图；图中编号说明如下：①-机体，②-料筒，③-喂料口，④-通光口，⑤-紫外灯，⑥-出料口。
图2为实施例1～3所得产物的表面电阻率(ρs)与聚乙二醇的含量关系图。
图3为实施例1～3所得产物的体积电阻率(ρv)与聚乙二醇的含量关系图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
以下实施例中涉及的测试方法如下：
聚乙烯接枝聚乙二醇的接枝率测试步骤如下：
(1)称取1g聚乙烯接枝聚乙二醇(PE-g-PEG)于250ml的烧瓶中在130℃下用索氏回流装置回流30min使其充分溶解在50ml二甲苯中，冷却一段时间后用过量丙酮洗涤多次使之完全沉淀，过滤，得到白色、粉末状产物，将产物置于真空干燥箱烘干，一段时间后取出备用。
(2)将烘干后的产物在150℃压成薄膜用红外仪分析并计算接枝率。
材料的电阻率测试方法如下：
实验标准：GB1944-70
试样制作：模压成型，制成直径100mm，厚度4mm的试样
采用振动电容式超高阻计(ZC36型)，测试电压为1000V，实验环境为25±2℃，相对湿度65±5％。按照以下公式计算试样的电阻率：
R＝表头读数×106×倍率系数×测试电压系数
ρv＝Rv·19.63/d(Ω·cm)
ρs＝Rs·81.64(Ω)
其中：ρv——体积电阻率，Ω·cm；
ρs——表面电阻率，Ω；
Rv——体积电阻，Ω；
Rs——表面电阻，Ω；
d——试样厚度，mm。
本发明中经测试纯LDPE的表面电阻率为1.9×1014Ω，体积电阻率为1.7×1016Ω·cm。
实施例1
本实施例的一种紫外光辐照制备抗静电聚乙烯的方法，具体制备步骤如下：
(1)按重量份计，将100份低密度聚乙烯(LDPE)、5份聚乙二醇、3份二苯甲酮光敏剂混合均匀，得到混合物料；
(2)将步骤(1)所得混合物料从喂料口加入到长径比为40:1的双螺杆挤出机中，挤出机的料筒上设有通光口(其装置结构示意图如图1所示)，开启挤出机进行挤出，挤出喂料转速40rpm，螺杆转速80rpm，温度设置为：加料段90-110℃，熔融段110-140℃，均化段140-160℃。同时在通光口处开启紫外灯(功率为1kW的高压汞灯)进行辐照反应，紫外灯设置于通光口上方12cm处，出料口挤出后的产物即为聚乙二醇接枝的抗静电聚乙烯。
本实施例所得产物经处理后的红外光谱图中3320cm-1左右处的吸收峰为羟基的特征吸收峰，表明该实施例中的聚乙二醇已经成功接枝到聚乙烯上，测得的接枝率为0.8％。
所得产物经测试得其表面电阻率(ρs)为1.7×1011Ω，体积电阻率(ρv)为1.8×1012Ω·cm。
实施例2
本实施例的一种紫外光辐照制备抗静电聚乙烯的方法，具体制备步骤如下：
(1)按重量份计，将100份低密度聚乙烯(LDPE)、10份聚乙二醇、3份二苯甲酮光敏剂混合均匀，得到混合物料；
(2)将步骤(1)所得混合物料从喂料口加入到长径比为40:1的双螺杆挤出机中，挤出机的料筒上设有通光口(其装置结构示意图如图1所示)，开启挤出机进行挤出，挤出喂料转速40rpm，螺杆转速80rpm，温度设置为：加料段90-110℃，熔融段110-140℃，均化段140-160℃。同时在通光口处开启紫外灯(功率为1kW的高压汞灯)进行辐照反应，紫外灯设置于通光口上方12cm处，出料口挤出后的产物即为聚乙二醇接枝的抗静电聚乙烯。
本实施例所得产物经处理后的红外光谱图中3320cm-1左右处的吸收峰为羟基的特征吸收峰，表明该实施例中的聚乙二醇已经成功接枝到聚乙烯上，测得的接枝率为1.1％。
所得产物经测试得其表面电阻率(ρs)为2.9×109Ω，体积电阻率(ρv)为2.5×1010Ω·cm。
实施例3
本实施例的一种紫外光辐照制备抗静电聚乙烯的方法，具体制备步骤如下：
(1)按重量份计，将100份低密度聚乙烯(LDPE)、15份聚乙二醇、3份二苯甲酮光敏剂混合均匀，得到混合物料；
(2)将步骤(1)所得混合物料从喂料口加入到长径比为40:1的双螺杆挤出机中，挤出机的料筒上设有通光口(其装置结构示意图如图1所示)，开启挤出机进行挤出，挤出喂料转速40rpm，螺杆转速80rpm，温度设置为：加料段90-110℃，熔融段110-140℃，均化段140-160℃。同时在通光口处开启紫外灯(功率为1kW的高压汞灯)进行辐照反应，紫外灯设置于通光口上方12cm处，出料口挤出后的产物即为聚乙二醇接枝的抗静电聚乙烯。
本实施例所得产物经处理后的红外光谱图中3320cm-1左右处的吸收峰为羟基的特征吸收峰，表明该实施例中的聚乙二醇已经成功接枝到聚乙烯上，测得的接枝率为1.4％。
所得产物经测试得其表面电阻率(ρs)为1.1×107Ω，体积电阻率(ρv)为1.2×108Ω·cm。
实施例1～3所得产物的表面电阻率(ρs)和体积电阻率(ρv)与聚乙二醇的含量关系图分别如图2和图3所示。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种紫外光辐照制备抗静电聚乙烯的方法，其特征在于包括以下制备步骤：
(1)按重量份计，将100份聚乙烯、15份聚乙二醇、3份光敏剂混合均匀，得到混合物料；
(2)将步骤(1)所得混合物料加入到挤出机中，挤出机的料筒上设有通光口，开启挤出机进行挤出，同时在通光口处开启紫外灯进行辐照反应，挤出后的产物即为聚乙二醇接枝的抗静电聚乙烯。
2.根据权利要求1所述的一种紫外光辐照制备抗静电聚乙烯的方法，其特征在于：所述的聚乙烯为低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯；所述聚乙烯形态为粒状或者粉状。
3.根据权利要求1所述的一种紫外光辐照制备抗静电聚乙烯的方法，其特征在于：所述的光敏剂为苯偶酰类、苯偶姻及其衍生物、烷基苯酮类、酰基磷氧化物、二苯甲酮类化合物或硫杂蒽酮类化合物。
4.根据权利要求1所述的一种紫外光辐照制备抗静电聚乙烯的方法，其特征在于：步骤(2)中所述挤出机是指长径比为40:1的双螺杆挤出机。
5.根据权利要求1所述的一种紫外光辐照制备抗静电聚乙烯的方法，其特征在于：步骤(2)中所述通光口设置于挤出机料筒的熔融段或均化段或熔融段和均化段均设置。
6.根据权利要求1所述的一种紫外光辐照制备抗静电聚乙烯的方法，其特征在于：步骤(2)中所述紫外灯设置于通光口上方5～30cm处；所述的紫外灯是指功率为0.5～3kW的高压汞灯。
7.根据权利要求1所述的一种紫外光辐照制备抗静电聚乙烯的方法，其特征在于：步骤(2)中所述挤出机挤出的温度控制为：加料段70～120℃，熔融段100～180℃，均化段140～220℃。
8.根据权利要求1所述的一种紫外光辐照制备抗静电聚乙烯的方法，其特征在于：步骤(2)中所述挤出机挤出的喂料转速为30～100rpm，螺杆转速为50～200rpm。
9.一种抗静电聚乙烯，其特征在于：通过权利要求1～8任一项所述的方法制备得到。
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