CN106188414B - 一种pet聚酯薄膜抗静电剂及其制备方法 - Google Patents

一种pet聚酯薄膜抗静电剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种PET聚酯薄膜抗静电剂及其制备方法。为不饱和脂肪族聚酯与苯乙烯磺酸钠的共聚物，不饱和脂肪族聚酯与苯乙烯磺酸钠的质量比为70～85：30～15；合成脂肪族聚酯寡聚物，将脂肪族聚酯寡聚物与顺丁烯二酸酐混合制备不饱和脂肪族聚酯，将不饱和脂肪族聚酯与苯乙烯磺酸钠共聚合成为抗静电剂。本发明能够很好的平衡抗静电特性和高透明性两方面的性能，利用该抗静电剂加工得到的PET聚酯薄膜能够长时间地保持抗静电特性，同时保持很高的透明性。

Description

一种PET聚酯薄膜抗静电剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种抗静电剂及其制备方法，具体是一种PET聚酯薄膜抗静电剂及其制备方法。
背景技术
PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)具有强度高、耐磨性好、回弹性佳、成本低等特点，因此在纺织品中占有相当大的比例，同时PET又是性能优良用途广泛的工程塑料。但由于PET电阻率高，在65％相对湿度、25℃的条件下，吸湿率仅为0.4％，表面电阻高达1014Ω。因此极易产生静电，从而限制了它在电子电气等行业的应用。PET的抗静电一般是通过添加抗静电剂降低PET的电阻率，使其能有效地逸散电荷，从而避免静电的大量积累而造成的危害。因为PET抗静电剂的研究具有非常重要的意义。
PET薄膜抗静电剂有外涂覆型、内添加型、高分子永久型。外涂覆型是采用抗静电剂溶液涂覆在PET聚酯薄膜表面。抗静电剂分子的亲油基团植于聚酯内部，使抗静电剂与聚酯有一定的相容性，而亲水基团在排布在聚酯表面吸附空气中的水分子，来达到传导电荷的目的。内加型抗静电剂是指在PET聚酯薄膜的生产过程中，将抗静电剂加入聚酯切片中，经共混、挤出、双向拉伸成膜得到抗静电的PET聚酯薄膜。高分子永久型与内加型类似，在PET聚酯薄膜加工过程中就加入，但因高分子型的抗静电剂因本身就为高分子，与PET聚酯形容性更好，使生产出的薄膜能保持比较好的透明性。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种PET聚酯薄膜抗静电剂及其制备方法。
一、一种PET聚酯薄膜抗静电剂：
为不饱和脂肪族聚酯与苯乙烯磺酸钠的共聚物，不饱和脂肪族聚酯与苯乙烯磺酸钠的质量比为70～85：30～15。
所述的不饱和脂肪族聚酯主要是由顺丁烯二酸酐与脂肪族聚酯寡聚物酯化而成，不饱和脂肪族聚酯的分子量在500～800g/mol。
所述的抗静电剂的共聚物分子量为6000～8000g/mol。
所述的脂肪族聚酯寡聚物分子量为400～700g/mol。
二、一种PET聚酯薄膜抗静电剂的制备方法：
1)合成脂肪族聚酯寡聚物；
2)将脂肪族聚酯寡聚物与顺丁烯二酸酐混合制备不饱和脂肪族聚酯；
3)将不饱和脂肪族聚酯与苯乙烯磺酸钠共聚合成为抗静电剂。
所述步骤1)具体为：
1.1)将己二酸与乙二醇以摩尔比1:1混合后，在160℃和催化剂催化下进行酯化反应1h；
1.2)随后抽真空，使反应体系保持在真空条件下缩聚0.5h～2h，等冷却后，加入四氢呋喃(THF)溶解聚酯，然后在乙醚中沉淀，干燥，得到脂肪族聚酯寡聚物。
所述步骤1.1)中催化剂为对甲苯磺酸，加入的量为己二酸与乙二醇总质量的1％。
所述步骤1.2)中的真空条件为真空度小于100Pa。
所述步骤2)具体为：取步骤1)合成的脂肪族聚酯寡聚物与顺丁烯二酸酐，以摩尔比为1:1混合，在160℃下酯化反应4h；在反应物冷却后，将其溶解在四氢呋喃(THF)中，然后在乙醚中沉淀、干燥，最后得到不饱和脂肪族聚酯。
所述步骤3)具体为：
3.1)将不饱和脂肪族聚酯与苯乙烯磺酸钠加入到二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，不饱和脂肪族聚酯与苯乙烯磺酸钠的质量比为70～85:30～15；
3.2)使反应体系保持在90℃，在搅拌下加入偶氮二异丁腈(AIBN)作为引发剂，引发不饱和聚酯与苯乙烯磺酸钠的自由基共聚合反应，AIBN的加入量为不饱和聚酯与苯乙烯磺酸钠质量的1％；
3.3)聚合反应进行24h后结束，使用旋转蒸发仪除去大部分的DMF溶剂，随后在乙醚中沉淀产物，将产物多次再在乙醚中清洗，除去DMF溶剂，最终在120℃条件下真空干燥72h获得产物。
本发明的PET聚酯薄膜抗静电剂为一种高分子型的抗静电剂，抗静电剂分子链上带有离子基团。采用该方案，可使PET聚酯薄膜的表面电阻降到109～1010Ω，同时保持高透明性。本抗静电剂分子是一种不饱和聚酯寡聚物与苯乙烯磺酸钠的自由基共聚合产物。
用于PET聚酯薄膜是将PET切片与本发明合成的抗静电剂共混，挤出，双向拉伸成膜，得到抗静电的PET聚酯薄膜。
为了达到在保持PET薄膜透明性的同时使其具有很高的抗静电性能，本发明方案是合成了一种共聚物，该共聚物分子链中含有两种片段，一种是聚酯片段，一种是苯磺酸钠片段。存在于分子链上的脂肪族聚酯片段，该脂肪族聚酯与PET拥有较好的相容性，能够使抗静电剂保持与PET的相容性，从而使抗静电剂的加入，不影响PET薄膜的透明性，且因为其为脂肪族聚酯，比芳香族聚酯拥有更好的加工性能。而分子链上的苯磺酸钠片段能够逸散电荷，磺酸钠基团是一种离子基团，能够很好地导走静电荷，使PET薄膜具有抗静电性。这两个片段结合在同一个分子当中，协同发挥作用。
本发明的有益效果是：
本发明提出的方案能够很好的平衡抗静电特性和高透明性两方面的性能，得到一种用于PET聚酯薄膜的抗静电剂。
本发明和PET合成得到的聚酯薄膜能够长时间地保持抗静电的特性，PET薄膜的表面电阻降低到109～1010Ω，同时保持很高的透明性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明的实施例如下：
实施例1
脂肪族聚酯寡聚物的合成。取146g己二酸，62g乙二醇，1％质量分数的对甲苯磺酸，混合后在160℃酯化1h。随后抽真空，使体系真空度降到100Pa以下，继续缩聚0.5h。随后使产物冷却，加入THF溶解产物。在乙醚中沉淀，干燥，得到脂肪族聚酯寡聚物，分子量为400g/mol。
不饱和脂肪族聚酯寡聚物的合成。取上述脂肪族聚酯寡聚物60g，顺丁烯二酸酐14g，二者摩尔量之比为1:1。混合后，在160℃酯化4h。冷却后，加入THF溶解产物，随后在乙醚中沉淀，然后干燥，得到不饱和脂肪族聚酯寡聚物。分子量为500g/mol。
不饱和脂肪族聚酯寡聚物与苯乙烯磺酸钠共聚物的合成。取不饱和脂肪族聚酯寡聚物50g，苯乙烯磺酸钠21g，二者的质量比为70:30。将二者溶于DMF。在90℃，搅拌条件下，加入质量分数为3％的AIBN引发自由基共聚合。反应24h后，使用旋转蒸发仪除去大部分的DMF溶剂，随后在乙醚中沉淀产物。将得到的产物多次在乙醚中清洗除去DMF溶剂。产物在120℃条件下真空干燥72h。得到分子量为6000g/mol的共聚物，即为抗静电剂。
实施例2
脂肪族聚酯寡聚物的合成。取146g己二酸，62g乙二醇，1％质量分数的对甲苯磺酸，混合后在160℃酯化1h。随后抽真空，使体系真空度降到100Pa以下，继续缩聚0.5h。随后使产物冷却，加入THF溶解产物。在乙醚中沉淀，干燥，得到脂肪族聚酯寡聚物，分子量为400g/mol。
不饱和脂肪族聚酯寡聚物的合成。取上述脂肪族聚酯寡聚物60g，顺丁烯二酸酐14g，二者摩尔量之比为1:1。混合后，在160℃酯化4h。冷却后，加入THF溶解产物，随后在乙醚中沉淀，然后干燥，得到不饱和脂肪族聚酯寡聚物。分子量为500g/mol。
不饱和脂肪族聚酯寡聚物与苯乙烯磺酸钠共聚物的合成。取不饱和脂肪族聚酯寡聚物50g，苯乙烯磺酸钠21g，二者的质量比为70:30。将二者溶于DMF。在90℃，搅拌条件下，加入质量分数为2％的AIBN引发自由基共聚合。反应24h后，使用旋转蒸发仪除去大部分的DMF溶剂，随后在乙醚中沉淀产物。将得到的产物多次在乙醚中清洗除去DMF溶剂。产物在120℃条件下真空干燥72h。得到分子量为7000g/mol的共聚物，即为抗静电剂。
实施例3
脂肪族聚酯寡聚物的合成。取146g己二酸，62g乙二醇，1％质量分数的对甲苯磺酸，混合后在160℃酯化1h。随后抽真空，使体系真空度降到100Pa以下，继续缩聚0.5h。随后使产物冷却，加入THF溶解产物。在乙醚中沉淀，干燥，得到脂肪族聚酯寡聚物，分子量为400g/mol。
不饱和脂肪族聚酯寡聚物的合成。取上述脂肪族聚酯寡聚物60g，顺丁烯二酸酐14g，二者摩尔量之比为1:1。混合后，在160℃酯化4h。冷却后，加入THF溶解产物，随后在乙醚中沉淀，然后干燥，得到不饱和脂肪族聚酯寡聚物。分子量为500g/mol。
不饱和脂肪族聚酯寡聚物与苯乙烯磺酸钠共聚物的合成。取不饱和脂肪族聚酯寡聚物50g，苯乙烯磺酸钠21g，二者的质量比为70:30。将二者溶于DMF。在90℃，搅拌条件下，加入质量分数为1％的AIBN引发自由基共聚合。反应24h后，使用旋转蒸发仪除去大部分的DMF溶剂，随后在乙醚中沉淀产物。将得到的产物多次在乙醚中清洗除去DMF溶剂。产物在120℃条件下真空干燥72h。得到分子量为7800g/mol的共聚物，即为抗静电剂。
实施例4
脂肪族聚酯寡聚物的合成。取146g己二酸，62g乙二醇，1％质量分数的对甲苯磺酸，混合后在160℃酯化1h。随后抽真空，使体系真空度降到100Pa以下，继续缩聚0.5h。随后使产物冷却，加入THF溶解产物。在乙醚中沉淀，干燥，得到脂肪族聚酯寡聚物，分子量为400g/mol。
不饱和脂肪族聚酯寡聚物的合成。取上述脂肪族聚酯寡聚物60g，顺丁烯二酸酐14g，二者摩尔量之比为1:1。混合后，在160℃酯化4h。冷却后，加入THF溶解产物，随后在乙醚中沉淀，然后干燥，得到不饱和脂肪族聚酯寡聚物。分子量为500g/mol。
不饱和脂肪族聚酯寡聚物与苯乙烯磺酸钠共聚物的合成。取不饱和脂肪族聚酯寡聚物60g，苯乙烯磺酸钠10.6g，二者的质量比为85:15。将二者溶于DMF。在90℃，搅拌条件下，加入质量分数为2％的AIBN引发自由基共聚合。反应24h后，使用旋转蒸发仪除去大部分的DMF溶剂，随后在乙醚中沉淀产物。将得到的产物多次在乙醚中清洗除去DMF溶剂。产物在120℃条件下真空干燥72h。得到分子量为7200g/mol的共聚物，即为抗静电剂。
实施例5
脂肪族聚酯寡聚物的合成。取146g己二酸，62g乙二醇，1％质量分数的对甲苯磺酸，混合后在160℃酯化1h。随后抽真空，使体系真空度降到100Pa以下，继续缩聚0.5h。随后使产物冷却，加入THF溶解产物。在乙醚中沉淀，干燥，得到脂肪族聚酯寡聚物，分子量为400g/mol。
不饱和脂肪族聚酯寡聚物的合成。取上述脂肪族聚酯寡聚物60g，顺丁烯二酸酐14g，二者摩尔量之比为1:1。混合后，在160℃酯化4h。冷却后，加入THF溶解产物，随后在乙醚中沉淀，然后干燥，得到不饱和脂肪族聚酯寡聚物。分子量为500g/mol。
不饱和脂肪族聚酯寡聚物与苯乙烯磺酸钠共聚物的合成。取不饱和脂肪族聚酯寡聚物60g，苯乙烯磺酸钠15g，二者的质量比为80:20。将二者溶于DMF。在90℃，搅拌条件下，加入质量分数为3％的AIBN引发自由基共聚合。反应24h后，使用旋转蒸发仪除去大部分的DMF溶剂，随后在乙醚中沉淀产物。将得到的产物多次在乙醚中清洗除去DMF溶剂。产物在120℃条件下真空干燥72h。得到分子量为6500g/mol的共聚物，即为抗静电剂。
实施例6
脂肪族聚酯寡聚物的合成。取146g己二酸，62g乙二醇，1％质量分数的对甲苯磺酸，混合后在160℃酯化1h。随后抽真空，使体系真空度降到100Pa以下，继续缩聚1h。随后使产物冷却，加入THF溶解产物。在乙醚中沉淀，干燥，得到脂肪族聚酯寡聚物，分子量为500g/mol。
不饱和脂肪族聚酯寡聚物的合成。取上述脂肪族聚酯寡聚物60g，顺丁烯二酸酐11.8g，二者摩尔量之比为1:1。混合后，在160℃酯化4h。冷却后，加入THF溶解产物，随后在乙醚中沉淀，然后干燥，得到不饱和脂肪族聚酯寡聚物。分子量为600g/mol。
不饱和脂肪族聚酯寡聚物与苯乙烯磺酸钠共聚物的合成。取不饱和脂肪族聚酯寡聚物50g，苯乙烯磺酸钠21g，二者的质量比为70:30。将二者溶于DMF。在90℃，搅拌条件下，加入质量分数为1％的AIBN引发自由基共聚合。反应24h后，使用旋转蒸发仪除去大部分的DMF溶剂，随后在乙醚中沉淀产物。将得到的产物多次在乙醚中清洗除去DMF溶剂。产物在120℃条件下真空干燥72h。得到分子量为8000g/mol的共聚物，即为抗静电剂。
实施例7
脂肪族聚酯寡聚物的合成。取146g己二酸，62g乙二醇，1％质量分数的对甲苯磺酸，混合后在160℃酯化1h。随后抽真空，使体系真空度降到100Pa以下，继续缩聚2h。随后使产物冷却，加入THF溶解产物。在乙醚中沉淀，干燥，得到脂肪族聚酯寡聚物，分子量为700g/mol。
不饱和脂肪族聚酯寡聚物的合成。取上述脂肪族聚酯寡聚物60g，顺丁烯二酸酐8.4g，二者摩尔量之比为1:1。混合后，在160℃酯化4h。冷却后，加入THF溶解产物，随后在乙醚中沉淀，然后干燥，得到不饱和脂肪族聚酯寡聚物。分子量为800g/mol。
不饱和脂肪族聚酯寡聚物与苯乙烯磺酸钠共聚物的合成。取不饱和脂肪族聚酯寡聚物50g，苯乙烯磺酸钠21g，二者的质量比为70:30。将二者溶于DMF。在90℃，搅拌条件下，加入质量分数为3％的AIBN引发自由基共聚合。反应24h后，使用旋转蒸发仪除去大部分的DMF溶剂，随后在乙醚中沉淀产物。将得到的产物多次在乙醚中清洗除去DMF溶剂。产物在120℃条件下真空干燥72h。得到分子量为7300g/mol的共聚物，即为抗静电剂。
使用上述合成的抗静电剂加工得到的PET聚酯薄膜的表面电阻以及透明性数据，采用下述方法对实施例1-7作抗静电性能和透明度的评价
1薄膜的表面电阻，采用ZC-36型高阻计测量，测量条件按照GB/T1410-2006执行。
2薄膜透明度测试，采用雾度(Haze)与透光率来表示，测量的条件按照GB/T 2410-2008执行
由上述实施例可见，本发明提出的技术方案具有其突出显著的技术效果，能够很好的平衡抗静电特性和高透明性两方面的性能，得到的聚酯薄膜能够长时间地保持抗静电的特性，PET薄膜的表面电阻降低到109～1010Ω，同时保持很高的透明性。

Claims (9)

1.一种PET聚酯薄膜抗静电剂，其特征在于：为不饱和脂肪族聚酯与苯乙烯磺酸钠的共聚物，不饱和脂肪族聚酯与苯乙烯磺酸钠的质量比为70～85：30～15；
所述的不饱和脂肪族聚酯是由顺丁烯二酸酐与脂肪族聚酯寡聚物酯化而成，不饱和脂肪族聚酯的分子量在500～800g/mol。
2.根据权利要求1所述的一种PET聚酯薄膜抗静电剂，其特征在于：所述的抗静电剂的共聚物分子量为6000～8000g/mol。
3.根据权利要求1所述的一种PET聚酯薄膜抗静电剂，其特征在于：所述的脂肪族聚酯寡聚物分子量为400～700g/mol。
4.一种PET聚酯薄膜抗静电剂的制备方法，其特征在于包含以下步骤：
1)合成脂肪族聚酯寡聚物；
2)将脂肪族聚酯寡聚物与顺丁烯二酸酐混合酯化制备不饱和脂肪族聚酯；
3)将不饱和脂肪族聚酯与苯乙烯磺酸钠共聚合成为抗静电剂，不饱和脂肪族聚酯与苯乙烯磺酸钠的质量比为70～85:30～15。
5.根据权利要求4所述的一种PET聚酯薄膜抗静电剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1)具体为：
1.1)将己二酸与乙二醇以摩尔比1:1混合后，在160℃和催化剂催化下进行酯化反应1h；
1.2)随后抽真空，使反应体系保持在真空条件下缩聚0.5h～2h，等冷却后，加入四氢呋喃(THF)溶解聚酯，然后在乙醚中沉淀，干燥，得到脂肪族聚酯寡聚物。
6.根据权利要求5所述的一种PET聚酯薄膜抗静电剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1.1)中催化剂为对甲苯磺酸，加入的量为己二酸与乙二醇总质量的1％。
7.根据权利要求5所述的一种PET聚酯薄膜抗静电剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1.2)中的真空条件为真空度小于100Pa。
8.根据权利要求4所述的一种PET聚酯薄膜抗静电剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2)具体为：取步骤1)合成的脂肪族聚酯寡聚物与顺丁烯二酸酐，以摩尔比为1:1混合，在160℃下酯化反应4h；在反应物冷却后，将其溶解在四氢呋喃(THF)中，然后在乙醚中沉淀、干燥，最后得到不饱和脂肪族聚酯。
9.根据权利要求4所述的一种PET聚酯薄膜抗静电剂的制备方法，其特征在于：所述步骤3)具体为：
3.1)将不饱和脂肪族聚酯与苯乙烯磺酸钠加入到二甲基甲酰胺(DMF)溶液中；
3.2)使反应体系保持在90℃，在搅拌下加入偶氮二异丁腈(AIBN)作为引发剂，引发不饱和聚酯与苯乙烯磺酸钠的自由基共聚合反应，AIBN的加入量为不饱和聚酯与苯乙烯磺酸钠质量的1％；
3.3)聚合反应进行24h后结束，使用旋转蒸发仪除去大部分的DMF溶剂，随后在乙醚中沉淀产物，将产物多次再在乙醚中清洗，除去DMF溶剂，最终在120℃条件下真空干燥72h获得产物。
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