CN106749818A - 一种聚乙二醇抗静电剂及其制备方法 - Google Patents

一种聚乙二醇抗静电剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种聚乙二醇抗静电剂及其制备方法，所述抗静电剂包括下述重量份的成分：a‑烯烃20～60重量份、丙烯酸聚乙二醇酯20～60重量份、引发剂0.1～1重量份；通过适宜的比例，在长链a‑烯烃中加入丙烯酸聚乙二醇酯，在引发剂作用下生成抗静电剂。本发明通过丙烯酸聚乙二醇酯与长链a‑烯烃共聚生成无规共聚物，此无规聚合物调节了均聚丙烯酸聚乙二醇酯与聚乙烯树脂的相容性，可以明显提高PE树脂的抗静电性能，使抗静电的效应更加持久。

Description

一种聚乙二醇抗静电剂及其制备方法
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体地说是涉及一种用于聚乙烯树脂的聚乙二醇抗静电剂及其制备方法。
背景技术
聚乙烯(PE)来源广且价廉、有良好的耐化学品和溶剂的性能、易加工，是用途最广的聚合物材料之一。但是聚乙烯在生产、加工和使用过程中由于摩擦会产生静电现象，但聚乙烯的体积电阻和表面电阻率都很大，导电性能差，难以在短时间内使电荷消除，这些电荷的积聚会影响产品的生产和使用，造成吸尘、电击，甚至产生火花发生爆炸的恶性事故。
对聚乙烯而言，防止静电产生和积累的一种有效办法是加入抗静电改性剂改变树脂的导电性能，特别是材料的表面导电性能，使静电荷能够很快地泄漏掉。抗静电剂根据化学组成分类可分为表面活性剂型和高分子型。高分子类抗静电剂由于具有永久抗静电能力，是近年来的抗静研究热点。
针对PE树脂适用的高分子永久型抗静电剂有导电性单元的高分子聚合物，包括聚醚、聚醚酯酰胺、含季铵盐的(甲基)丙烯酸酯共聚物和含亲水基的有机硅等高分子结构，特点是抗静电效果持久，不受擦拭和洗涤等条件影响，对空气的相对湿度依赖性小，不影响制品的机械性能和耐热性能。但是聚醚类高分子结构，由于其是非离子型的，具有强烈的亲水性，最大的缺点是与聚乙烯树脂的相容性不好。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种具有优良抗静电功能、侧链含有聚醚结构的聚乙二醇抗静电剂及其制备方法。
一种聚乙二醇抗静电剂，所述抗静电剂包括下述重量份的成分：a-烯烃20～60重量份、丙烯酸聚乙二醇酯20～60重量份、引发剂0.1～1重量份；
其中，所述a-烯烃为1-己烯、1-辛烯、1-庚烯、1-十四烯、1-十八烯中的一种或两种以上的任意组合；
所述的丙烯酸聚乙二醇酯为丙烯酸聚乙二醇-200酯，丙烯酸聚乙二醇-400酯，丙烯酸聚乙二醇-600酯，丙烯酸聚乙二醇-800酯，丙烯酸聚乙二醇-1000酯中的一种；
引发剂为油溶性偶氮类引发剂，所述油溶性偶氮类引发剂为2,2’-偶氮二异丁腈、二叔丁基过氧化物、过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种。
作为优选，所述抗静电剂包括下述重量百分比的成分：a-烯烃20～30重量份、丙烯酸聚乙二醇酯20～30重量份、引发剂0.2～0.5重量份。
作为优选，所述抗静电剂包括下述重量百分比的成分：1-十八烯30重量份、丙烯酸聚乙二醇-1000酯20重量份、二叔丁基过氧化物0.35重量份。
一种聚乙二醇抗静电剂的制备方法，包括下述步骤：
(1)在氮气的保护下，将a-烯烃分散在甲苯中，构成质量浓度为15～40％的甲苯溶液，调节温度为60～140℃；
(2)将丙烯酸聚乙二醇酯溶于甲苯后，与a-烯烃甲苯溶液混合；
(3)加入引发剂，反应一段时间后，用无水甲醇或者无水乙醇沉淀反应物，经多次过滤后烘干得抗静电剂。
本发明通过适宜的比例，在长链a-烯烃中加入丙烯酸聚乙二醇酯共聚，在引发剂作用下生成抗静电剂。本发明所用甲醇、乙醇是为了沉淀最后的反应产物，用量视有沉淀物析出而定。
作为优选，步骤(3)中，所述引发剂为质量浓度4～12％的引发剂甲苯溶液。
作为优选，步骤(3)中，过滤次数为3～4次，烘干为50～60℃真空干燥。
作为优选，步骤(3)中，引发剂滴加的速度为每2秒1滴。
作为优选，所述的聚离子液体抗静电剂的制备方法，包括下述步骤：
(1)在氮气的保护下，将30g的1-十四烯溶于甲苯中，构成质量浓度为30％的甲苯溶液，设定温度为70℃；
(2)将20g的丙烯酸聚乙二醇-400酯溶于甲苯后，与1-十四烯甲苯溶液混合；
(3)搅拌反应30min后，取0.5g 2,2’-偶氮二异丁腈溶于10ml甲苯中形成引发体系，将该引发体系每2秒1滴的滴速，滴入混合溶液中，反应20h后，用无水乙醇沉淀反应物，同时用乙醇过滤，反复3～4次后取出产物于真空60℃真空干燥12小时，得抗静电剂。
本发明主要通过对丙烯酸聚乙二醇酯添加a-烯烃单体，构成无规两亲性聚合物，以此来解决丙烯酸聚乙二醇酯均聚物与聚合物相容性差的弱点，达到适宜的亲水亲油比例以满足相容性的需要，同时，控制抗静电剂像聚合物表面的迁移速率，达到长期的抗静电的效果。使用本发明的抗静电剂，能够使PE树脂具有优异的抗静电能力。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明所要保护的范围并不限于此。
实施例1
在氮气的保护下，将30g的1-十四烯溶于甲苯中，其质量浓度为30％，并装入带搅拌装置和回流装置的250ml四口烧瓶中，设定温度为70℃，将20g的丙烯酸聚乙二醇-400酯溶于甲苯并倒入反应体系中，开始搅拌，30min后，将引发剂2,2’-偶氮二异丁腈甲苯溶液(取0.5g 2,2’-偶氮二异丁腈10ml甲苯中)，装入恒压滴液漏斗中，以每2秒1滴的滴速，滴入丙烯酸聚乙二醇-400酯的混合溶液中，溶液粘度逐步增加，反应20小时后，停止反应。用乙醇沉淀产物，同时用乙醇过滤，反复3～4次后取出产物于真空60℃真空干燥12小时，即获得所需抗静电剂。
实施例2
在氮气的保护下，将30g的1-辛烯溶于甲苯中，其质量浓度为20％，并装入带搅拌装置和回流装置的250ml四口烧瓶中，设定温度为100℃，将20g的丙烯酸聚乙二醇-1000酯溶于甲苯并倒入反应体系中，开始搅拌，30min后，将引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯甲苯溶液(取0.2g过氧化苯甲酸叔丁酯10ml甲苯中)，装入恒压滴液漏斗中，以每2秒1滴的滴速，滴入丙烯酸聚乙二醇-1000酯的混合溶液中，溶液粘度逐步增加，反应15小时后，停止反应。用乙醇沉淀产物，同时用乙醇过滤，反复3～4次后取出产物于真空60℃真空干燥12小时，即获得所需抗静电剂。
实施例3
在氮气的保护下，将20g的1-十四烯和10g的1-己烯溶于甲苯中，其质量浓度为30％，并装入带搅拌装置和回流装置的250ml四口烧瓶中，设定温度为100℃，将20g的丙烯酸聚乙二醇-800酯溶于甲苯并倒入反应体系中，开始搅拌，30min后，将引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯甲苯溶液(取0.5g过氧化苯甲酸叔丁酯10ml甲苯中)，装入恒压滴液漏斗中，以每2秒1滴的滴速，滴入丙烯酸聚乙二醇-800酯的混合溶液中，溶液粘度逐步增加，反应15小时后，停止反应。用乙醇沉淀产物，同时用乙醇过滤，反复3～4次后取出产物于真空60℃真空干燥12小时，即获得所需抗静电剂。
实施例4
在氮气的保护下，将30g的1-十八烯溶于甲苯中，其质量浓度为30％，并装入带搅拌装置和回流装置的250ml四口烧瓶中，设定温度为125℃，将20g的丙烯酸聚乙二醇-1000酯溶于甲苯并倒入反应体系中，开始搅拌，30min后，将引发剂二叔丁基过氧化物甲苯溶液(取0.35g二叔丁基过氧化物10ml甲苯中)，装入恒压滴液漏斗中，以每2秒1滴的滴速，滴入丙烯酸聚乙二醇-1000酯的混合溶液中，溶液粘度逐步增加，反应20小时后，停止反应。用乙醇沉淀产物，同时用乙醇过滤，反复3～4次后取出产物于真空60℃真空干燥12小时，即获得所需抗静电剂。
实施例5
在氮气的保护下，将30g的1-十四烯溶于甲苯中，其质量浓度为20％，并装入带搅拌装置和回流装置的250ml四口烧瓶中，设定温度为125℃，将20g的丙烯酸聚乙二醇-600酯溶于甲苯并倒入反应体系中，开始搅拌，30min后，将引发剂二叔丁基过氧化物甲苯溶液(取0.5g二叔丁基过氧化物10ml甲苯中)，装入恒压滴液漏斗中，以每2秒1滴的滴速，滴入丙烯酸聚乙二醇-600酯的混合溶液中，溶液粘度逐步增加，反应15小时后，停止反应。用乙醇沉淀产物，同时用乙醇过滤，反复3～4次后取出产物于真空60℃真空干燥12小时，即获得所需抗静电剂。
实施例6
在氮气的保护下，将40g的1-庚烯溶于甲苯中，其质量浓度为20％，并装入带搅拌装置和回流装置的250ml四口烧瓶中，设定温度为125℃，将40g的丙烯酸聚乙二醇-600酯溶于甲苯并倒入反应体系中，开始搅拌，30min后，将引发剂二叔丁基过氧化物甲苯溶液(取0.8g二叔丁基过氧化物10ml甲苯中)，装入恒压滴液漏斗中，以每3秒1滴或每5秒2滴的滴速，滴入丙烯酸聚乙二醇-600酯的混合溶液中，溶液粘度逐步增加，反应15小时后，停止反应。用乙醇沉淀产物，同时用乙醇过滤，反复3～4次后取出产物于真空60℃真空干燥12小时，即获得所需抗静电剂。
将由上述实施例获得的抗静电剂与PE用双螺杆挤出机预造料后，在平板硫化机上压制成型。改性后的PE树脂的质量百分比为：PE树脂85％～98％，新型抗静电剂2％～15％，压制成型温度为200℃～300℃。
其抗静电性能(所测试是环境湿度为60％)改性PE树脂表面电阻率如表1所示：
表1
如表1所示，本发明的用长链a-烯烃共聚改性聚丙烯酸聚乙二醇酯抗静电剂不仅可以改善与聚乙烯树脂的相容性，且能够长时间保持优良的抗静电性能。
本发明通过丙烯酸聚乙二醇酯与长链a-烯烃共聚生成无规共聚物，此无规聚合物调节了均聚丙烯酸聚乙二醇酯与聚乙烯树脂的相容性，可以明显提高PE树脂的抗静电性能，使抗静电的效应更加持久，同时，对PE的冲击强度、拉伸强度等力学性能无明显影响。

Claims (8)

1.一种聚乙二醇抗静电剂，其特征在于：所述抗静电剂包括下述重量份的成分：
a-烯烃20～60重量份、丙烯酸聚乙二醇酯20～60重量份、引发剂0.1～1重量份；
其中，所述a-烯烃为1-己烯、1-辛烯、1-庚烯、1-十四烯、1-十八烯中的一种或两种以上的任意组合；
所述的丙烯酸聚乙二醇酯为丙烯酸聚乙二醇-200酯，丙烯酸聚乙二醇-400酯，丙烯酸聚乙二醇-600酯，丙烯酸聚乙二醇-800酯，丙烯酸聚乙二醇-1000酯中的一种；
引发剂为油溶性偶氮类引发剂，所述油溶性偶氮类引发剂为2,2’-偶氮二异丁腈、二叔丁基过氧化物、过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种。
2.根据权利要求1所述的聚乙二醇抗静电剂，其特征在于：所述抗静电剂包括下述重量百分比的成分：a-烯烃20～30重量份、丙烯酸聚乙二醇酯20～30重量份、引发剂0.2～0.5重量份。
3.根据权利要求1所述的聚乙二醇抗静电剂，其特征在于：所述抗静电剂包括下述重量百分比的成分：1-十八烯30重量份、丙烯酸聚乙二醇-1000酯20重量份、二叔丁基过氧化物0.35重量份。
4.一种权利要求1所述聚乙二醇抗静电剂的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
(1)在氮气的保护下，将a-烯烃分散在甲苯中，构成质量浓度为15～40％的甲苯溶液，调节温度为60～140℃；
(2)将丙烯酸聚乙二醇酯溶于甲苯后，与a-烯烃甲苯溶液混合；
(3)加入引发剂，反应一段时间后，用无水甲醇或者无水乙醇沉淀反应物，经多次过滤后烘干得抗静电剂。
5.根据权利要求4所述的聚离子液体抗静电剂的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述引发剂为质量浓度4～12％的引发剂甲苯溶液。
6.根据权利要求4所述的聚离子液体抗静电剂的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，过滤次数为3～4次，烘干为50～60℃真空干燥。
7.根据权利要求4所述的聚离子液体抗静电剂的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，引发剂滴加速度为每2秒1滴。
8.根据权利要求4所述的聚离子液体抗静电剂的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
(1)在氮气的保护下，将30g的1-十四烯溶于甲苯中，构成质量浓度为30％的甲苯溶液，设定温度为70℃；
(2)将20g的丙烯酸聚乙二醇-400酯溶于甲苯后，与1-十四烯甲苯溶液混合；
(3)搅拌反应30min后，取0.5g 2,2’-偶氮二异丁腈溶于10ml甲苯中形成引发体系，将该引发体系每3秒1滴或每5秒2滴的滴速，滴入混合溶液中，反应20h后，用无水乙醇沉淀反应物，同时用乙醇过滤，反复3～4次后取出产物于真空60℃真空干燥12小时，得抗静电剂。
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