CN110054825A - 一种长效抗静电塑料母粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种长效抗静电塑料母粒,以重量份数计,由包括以下组分的原料制得:PE:70‑90份,抗静电剂5‑20份,导电纳米材料0.005‑0.5份,无机填料5‑20份;所述抗静电剂选自乙氧化胺、1‑乙基‑3‑甲基咪唑硫酸乙酯、1‑丁基‑3‑甲基咪唑硫氰酸盐、2‑羟基‑N,N‑二(2‑羟乙基)‑N‑甲基乙铵硫酸甲酯盐、双羟乙基脂肪胺高氯酸盐、硫酸亚乙酯、三正丁基甲铵双(三氟甲磺酰)亚胺、硬脂酸二乙醇胺中的一种或几种。本发明通过选择特定的抗静电剂和导电纳米材料作为原料,制备的抗静电母粒具有稳定的抗静电性能,使用本发明制备的薄膜抗静电性能随着使用时间保持良好的稳定性,且对环境湿度要求低。
Description
技术领域
本发明涉及塑料母粒领域,具体涉及一种用于长效抗静电塑料母粒及其制备方法。
背景技术
目前,为了制备抗静电的塑料,会在母粒中加入抗静电剂。抗静电剂按结构可分为阴离子型、阳离子型、非离子型、两性离子型和高分子型。按照使用方法,有外涂型和内添加型两大类。外涂型抗静电剂由于使用溶剂及另外需要增加外涂工序,不仅工序繁杂,且使用时间短。因此,现在越来越多倾向于使用内添加型抗静电剂。
使用内添加型抗静电剂通常的做法是制备塑料母粒。母粒是指在塑料加工成型过程中,为了操作上的方便,将所需要的各种助剂、填料与少量载体树脂先进行混合混炼,经过挤出机等设备计量、混合、熔融、挤出、切粒等加工过程制得的颗粒料。母粒由载体树脂、各种填料和各种助剂组成的,抗静电母粒是在制备母粒的过程中添加抗静电剂。
现有技术中已经公开了多种抗静电母粒。例如:中国专利文献CN109293987A公开了一种抗静电母粒,以质量份计由如下配方组成:脂肪酸单甘脂45份、聚乙二醇5份、脂肪酸双酰胺12份、静电防止剂0.7份或3.5份或5.6份或7份、石油树脂8份。
中国专利文献CN104341755A公开了一种PC抗静电母粒,其组分按质量百分数配比为:PC树脂30%~50%、抗静电剂A15%~30%,抗静电剂B15%~30%、增塑剂3%~8%、分散剂2%~5%。
中国专利文献CN107903412A公开了一种能够提高颜色稳定性的抗静电色母粒,包括以下质量百分数的原料:色母粒基材为45~55%、钛酸钾晶为5~10%、抗静电剂为6~10%、相容剂为4~6%、复合抗氧剂为1.2~2.4%、金属颜料母粒为12~14%、催化剂为2~4%、二硫化钼为0.2~1.2%、硅藻土为0.4~0.8%以及聚磷酸钠和有机多远膦酸的混合物为6.6~14.2%。
上述抗静电母粒采用的抗静电剂都属于析出型的表面活性剂成分,依靠表面活性剂析出到薄膜表层吸收空气中的水分起到抗静电效果,因此使用上述抗静电母粒制备的薄膜会出现随着使用时间的延长抗静电性能变差的问题,且抗静电性能严重依赖于环境湿度,抗静电性能稳定性差。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供一种长效长效抗静电塑料母粒,该母粒具有稳定的抗静电性能,受环境湿度或时间的影响很小,所述抗静电母粒以重量份数计,由包括以下组分的原料制得:
PE:70-90份,抗静电剂5-20份,导电纳米材料0.005-0.5份,无机填料5-20份;
所述抗静电剂选自乙氧化胺、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯、1-丁基-3-甲基咪唑硫氰酸盐、2-羟基-N,N-二(2-羟乙基)-N-甲基乙铵硫酸甲酯盐、双羟乙基脂肪胺高氯酸盐、硫酸亚乙酯、三正丁基甲铵双(三氟甲磺酰)亚胺、硬脂酸二乙醇胺中的一种或几种。
优选的,所述导电纳米材料选自碳纳米纤维、纳米碳球、碳纳米管、石墨烯或纳米银中的一种或几种。
优选的,所述无机填料选自碳酸钙、二氧化硅、高岭土、硅藻土、硅铝酸盐、玻璃粉、透明粉或硫酸钡中的一种或几种。
优选的,包括无机填料8-15份。
优选的,包括抗静电剂5-15份。
优选的,包括导电纳米材料0.008-0.05份。
本发明还提供一种用于制备透明薄膜的长效抗静电塑料母粒,以重量份数计,由包括以下组分的原料制得:
PE:70-90份,抗静电剂5-20份,纳米碳材料0.005-0.05份,无机填料5-20份;
所述抗静电剂选自乙氧化胺、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯、1-丁基-3-甲基咪唑硫氰酸盐、2-羟基-N,N-二(2-羟乙基)-N-甲基乙铵硫酸甲酯盐、双羟乙基脂肪胺高氯酸盐、硫酸亚乙酯、三正丁基甲铵双(三氟甲磺酰)亚胺、硬脂酸二乙醇胺中的一种或几种。
本发明还提供一种长效抗静电塑料母粒的制备方法,包括:按重量配比称取各组分,加入混合机中搅拌均匀,送入双螺杆挤出机熔融混炼挤出,冷却造粒得到抗静电母粒。
优选的,在所述双螺杆挤出机中的熔融混炼温度为160℃~230℃
优选的,在所述混合机中搅拌5~20分钟。
本发明还提供一种塑料薄膜,其特征在于,由所述的长效抗静电塑料母粒为原料制成。
本发明提供了一种抗静电母粒及其制备方法,包括由树脂、抗静电剂、导电纳米材料、无机填料和的成分构成。与现有技术相比,本发明通过选择特定的抗静电剂和导电纳米材料作为原料,制备的抗静电母粒具有稳定的抗静电性能,使用本发明制备的薄膜抗静电性能随着使用时间保持良好的稳定性。
附图说明
图1实施例1制备的薄膜扫描电镜图;
图2实施例1制备的薄膜熔点测试结果。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供了一种长效抗静电塑料母粒,由包括以下组分的原料制得:PE:70-90份,抗静电剂5-20份,导电纳米材料0.005-0.5份,无机填料5-20份。按照本发明,PE优选为72-88份,更优选为75-85份。抗静电剂优选为6-18份,更优选为7-15份。导电纳米材料优选为0.005-0.5份,更优选为0.005-0.05份,更优选为0.005-0.01份。无机填料优选为7-18份,更优选为8-17份。
本发明还提供了一种用于制备透明薄膜的长效抗静电塑料母粒,由包括以下组分的原料制得:PE:70-90份,抗静电剂5-20份,纳米碳材料0.005-0.05份,无机填料5-20份。按照本发明,PE优选为72-88份,更优选为75-85份。抗静电剂优选为6-18份,更优选为7-15份。纳米碳材料优选为0.005-0.04,更优选为0.006-0.03,更优选为0.006-0.02。无机填料优选为7-18份,更优选为8-17份。
按照本发明,所述抗静电剂选自乙氧化胺、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯、1-丁基-3-甲基咪唑硫氰酸盐、2-羟基-N,N-二(2-羟乙基)-N-甲基乙铵硫酸甲酯盐、双羟乙基脂肪胺高氯酸盐、硫酸亚乙酯、三正丁基甲铵双(三氟甲磺酰)亚胺、硬脂酸二乙醇胺中的一种或几种。1-丁基-3-甲基咪唑硫氰酸盐具体例子可以为1-丁基-3-甲基咪唑硫氰酸胺、2-羟基-N,N-二(2-羟乙基)-N-甲基乙铵硫酸甲酯盐具体例子可以为2-羟基-N,N-二(2-羟乙基)-N-甲基乙铵硫酸甲酯胺、双羟乙基脂肪胺高氯酸盐具体例子可以为双羟乙基脂肪胺高氯酸胺。
按照本发明,所述导电纳米材料选自纳米碳材料或纳米银中的一种或多种,所述纳米碳材料具体例子包括例如碳纳米纤维、纳米碳球、碳纳米管、石墨烯中的一种或几种。按照本发明,无机填料选自碳酸钙、二氧化硅、高岭土、硅藻土、硅铝酸盐、玻璃粉、透明粉或硫酸钡中的一种或几种,更优选为碳酸钙、二氧化硅、硅藻土中的一种或多种,粒度优选为1-10μm,更优选为2-8μm。硅铝酸盐包括但不限于沸石、滑石、云母粉、珍珠岩中的一种或多种,也可以为本领域技术人员熟的其它硅铝酸盐。
与现有技术相比,本发明通过选择特定的抗静电剂和导电纳米材料作为原料,制备的抗静电母粒能够在内部形成导电网络,具有稳定的抗静电性能,使用本发明制备的薄膜抗静电性能随着使用时间保持良好的稳定性,且对环境湿度要求低。
为了进一步说明本发明,下面结合实施例对本发明提供的长效抗静电塑料母粒及其制备方法、使用所述母粒制备的塑料进行详细地描述,但不能将它们理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1
按重量称取PE粉85份、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯7份、碳纳米管0.01份、4-6μm的珍珠岩10份,加入混合机中,搅拌20分钟混合均匀后,出料加入双螺杆挤出机中,在190℃熔融混炼挤出,冷却造粒,干燥后包装,得到抗静电母粒。
使用抗静电母粒制备薄膜,组份按重量份包括LLDPE65%、LDPE10%、抗静电母粒25%,然后测量薄膜性能,列于表1和表2。
电镜测试结果见图1,黑色颗粒为碳纳米管,熔点测试结果见图2。
实施例2
按重量称取PE粉80份、1-丁基-3-甲基咪唑硫氰酸胺10份、纳米碳黑0.02份、4-8μm的二氧化硅10份、加入高速混合机中,搅拌20分钟混合均匀后,出料加入双螺杆挤出机中,在180℃经熔融混炼挤出,冷却造粒,干燥后包装,得到抗静电母粒。
使用抗静电母粒制备薄膜,组份按重量份包括LLDPE60%、LDPE15%、抗静电母粒25%,然后测量薄膜性能,列于表1和表2。
实施例3
按重量称取PE粉78份、2-羟基-N,N-二(2-羟乙基)-N-甲基乙铵硫酸甲酯胺7份、山梨糖醇酐脂肪酸脂5份、石墨烯0.03份、5-10μm的硅藻土8份、加入混合机中,搅拌20分钟混合均匀后,出料加入双螺杆挤出机中,在185℃京熔融混炼挤出,冷却造粒,干燥后包装,得到抗静电母粒。
使用抗静电母粒制备薄膜,组份按重量份包括LLDPE62%、LDPE14%、抗静电母粒24%,然后测量薄膜性能,列于表1和表2。
实施例4
按重量称取PE粉82份、双羟乙基脂肪胺高氯酸胺5份、聚氧化乙烯烷基苯醚6份、纳米银0.5份、5-10μm的沸石粉10份、加入混合机中,搅拌20分钟混合均匀后,出料加入双螺杆挤出机中,在195℃京熔融混炼挤出,冷却造粒,干燥后包装,得到抗静电母粒。
使用抗静电母粒制备薄膜,组份按重量份包括LLDPE60%、LDPE15%、抗静电母粒25%,然后测量薄膜性能,列于表1和表2。
实施例5
按重量称取PE粉83份、硫酸亚乙酯4份、硬脂酸二乙醇胺6份、碳纳米纤维0.04份、5-9μm的云母粉10份、加入混合机中,搅拌20分钟混合均匀后,出料加入双螺杆挤出机中,在178℃京熔融混炼挤出,冷却造粒,干燥后包装,得到抗静电母粒。
使用抗静电母粒制备薄膜,组份按重量份包括LLDPE60%、LDPE15%、抗静电母粒25%,然后测量薄膜性能,列于表1和表2。
比较例1
按重量称取PE粉80份、甘油脂肪酸酯2份、5-10μm滑石粉10份、加入混合机中,搅拌20分钟混合均匀后,出料加入双螺杆挤出机中,在187℃京熔融混炼挤出,冷却造粒,干燥后包装,得到抗静电母粒。
使用抗静电母粒制备薄膜,组份按重量份包括LLDPE80%、LDPE17%、抗静电母粒3%,然后测量薄膜性能,列于表1和表2。
比较例2
按重量称取PE粉80份、山梨糖醇酐脂肪酸脂3份、纳米碳黑4份、加入混合机中,搅拌20分钟混合均匀后,出料加入双螺杆挤出机中,在182℃京熔融混炼挤出,冷却造粒,干燥后包装,得到抗静电母粒。
使用抗静电母粒制备薄膜,组份按重量份包括LLDPE80%、LDPE17%、抗静电母粒3%,然后测量薄膜性能,列于表1和表2。
测试结果
一、随着使用时间的抗静电性能测试结果
测试方法:ASTM D257-14
测试条件:
温度23±2℃,湿度50±5RH 40小时
测试时间1分钟
表1抗静电母粒制备的薄膜抗静电性能使用寿命指标
表一的结果表明,使用本发明制备的抗静电母粒制备的薄膜的抗静电性能受时间影响很小。比较例1和比较例2是普通防静电母粒,测试数据显示普通防静电母粒的防静电持久性较差。
二、不同环境条件的抗静电性能测试结果
测试方法:ASTM D257-14
测试时间1分钟
表2抗静电母粒制备的薄膜不同环境下抗静电性能测试结果
根据测试数据,可以看出在国标测试条件下,长效抗静电薄膜和普通抗静电薄膜均有较好的表面电阻值。但是低温度、低湿度或者低温低湿度同时存在的情况下,长效抗静电薄膜仍能保持很好的表面电阻值,具有很好抗静电效果;而普通抗静电薄膜的表面电阻值会显著变差,失去抗静电效果。
实施例6-实施例20
除了原料不同成分外,采用与实施例1相同的条件完成实施例6-实施例20,然后按照相同条件测量薄膜性能。
其中,以A1-A5分别指代不同的抗静电剂,以B1-B5分别代表不同成分的导电纳米材料、以C1-C6分别代表不同的无机填料,上述指代列于表3。
表4列出了实施例6-实施例20不同原料成分及含量。
表5是按照相同条件测试的实施例6-实施例20的薄膜性能。
表3不同原料及其指代说明
表4实施例6-实施例20不同成分原料含量(重量份)
PE | 抗静电剂 | 导电纳米 | 无机填料 | |
实施例6 | 80份 | A1为5份 | B1为0.006份 | C1为6份 |
实施例7 | 82份 | A2为7份 | B3为0.007份 | C2为8份 |
实施例8 | 85份 | A3为8份 | B4为0.009份 | C5为10份 |
实施例9 | 81份 | A4为9份 | B4为0.1份 | C4为10份 |
实施例10 | 83份 | A5为10份 | B5为0.2份 | C5为11份 |
实施例11 | 84份 | A1为11份 | B2为0.3份 | C6为11份 |
实施例12 | 85份 | A2为12份 | B5为0.1份 | C1为12份 |
实施例13 | 78份 | A3为13份 | B3为0.04份 | C2为11份 |
实施例14 | 79份 | A4为14份 | B4为0.07份 | C5为10份 |
实施例15 | 78份 | A5为15份 | B5为0.08份 | C1为12份 |
实施例16 | 81份 | A1为16份 | B2为0.02份 | C2为11份 |
实施例17 | 82份 | A2为16份 | B5为0.03份 | C5为10份 |
实施例18 | 84份 | A3为16份 | B3为0.04份 | C1为12份 |
实施例19 | 83份 | A4为20份 | B2为0.05份 | C2为11份 |
实施例20 | 85份 | A5为20份 | B1为0.06份 | C5为10份 |
性能测试:
测试方法:ASTM D257-14
测试条件:
温度23±2℃,湿度50±5RH 40小时
测试时间1分钟
表5实施例6-实施例20的薄膜性能(Ω)
3个月 | 6个月 | 12个月 | 24个月 | |
实施例6 | 9.23x10<sup>9</sup> | 6.42x10<sup>9</sup> | 3.69x10<sup>9</sup> | 5.45x10<sup>9</sup> |
实施例7 | 5.69x10<sup>9</sup> | 5.48x10<sup>9</sup> | 7.43x10<sup>9</sup> | 8.35x10<sup>9</sup> |
实施例8 | 6.56x10<sup>9</sup> | 6.34x10<sup>9</sup> | 6.82x10<sup>9</sup> | 6.24x10<sup>9</sup> |
实施例9 | 4.26x10<sup>8</sup> | 4.45x10<sup>8</sup> | 9.32x10<sup>8</sup> | 8.35x10<sup>8</sup> |
实施例10 | 8.72x10<sup>8</sup> | 5.46x10<sup>8</sup> | 5.24x10<sup>8</sup> | 4.42x10<sup>8</sup> |
实施例11 | 5.19x10<sup>8</sup> | 6.84x10<sup>8</sup> | 6.34x10<sup>8</sup> | 6.99x10<sup>8</sup> |
实施例12 | 6.48x10<sup>8</sup> | 5.59x10<sup>8</sup> | 8.35x10<sup>8</sup> | 7.64x10<sup>8</sup> |
实施例13 | 6.46x10<sup>9</sup> | 8.32x10<sup>9</sup> | 5.38x10<sup>9</sup> | 7.38x10<sup>9</sup> |
实施例14 | 7.25x10<sup>9</sup> | 5.34x10<sup>9</sup> | 7.94x10<sup>9</sup> | 4.85x10<sup>9</sup> |
实施例15 | 5.74x10<sup>9</sup> | 3.29x10<sup>9</sup> | 6.43x10<sup>9</sup> | 8.43x10<sup>9</sup> |
实施例16 | 8.23x10<sup>9</sup> | 4.94x10<sup>9</sup> | 6.84x10<sup>9</sup> | 9.23x10<sup>9</sup> |
实施例17 | 5.39x10<sup>9</sup> | 7.96x10<sup>9</sup> | 7.42x10<sup>9</sup> | 6.85x10<sup>9</sup> |
实施例18 | 5.34x10<sup>9</sup> | 5.98x10<sup>9</sup> | 6.35x10<sup>9</sup> | 7.13x10<sup>9</sup> |
实施例19 | 5.49x10<sup>8</sup> | 6.83x10<sup>8</sup> | 9.34x10<sup>8</sup> | 7.39x10<sup>8</sup> |
实施例20 | 7.68x10<sup>8</sup> | 6.95x10<sup>8</sup> | 7.39x10<sup>8</sup> | 9.12x10<sup>8</sup> |
以上对本发明所提供的抗静电母粒及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理了解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种长效抗静电塑料母粒,以重量份数计,由包括以下组分的原料制得:
PE:70-90份,抗静电剂5-20份,导电纳米材料0.005-0.5份,无机填料5-20份;
所述抗静电剂选自乙氧化胺、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯、1-丁基-3-甲基咪唑硫氰酸盐、2-羟基-N,N-二(2-羟乙基)-N-甲基乙铵硫酸甲酯盐、双羟乙基脂肪胺高氯酸盐、硫酸亚乙酯、三正丁基甲铵双(三氟甲磺酰)亚胺、硬脂酸二乙醇胺中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的长效抗静电塑料母粒,其特征在于,所述导电纳米材料选自碳纳米纤维、纳米碳球、碳纳米管、石墨烯或纳米银中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的长效抗静电塑料母粒,其特征在于,所述无机填料选自碳酸钙、二氧化硅、高岭土、硅藻土、硅铝酸盐、玻璃粉、透明粉或硫酸钡中的一种或几种。
4.根据权利要求1至3任一项所述的长效抗静电塑料母粒,其特征在于,包括无机填料8-15份。
5.根据权利要求1至3任一项所述的长效抗静电塑料母粒,其特征在于,包括抗静电剂5-15份。
6.根据权利要求5所述的长效抗静电塑料母粒,其特征在于,包括导电纳米材料0.008-0.05份。
7.一种用于制备透明薄膜的长效抗静电塑料母粒,以重量份数计,由包括以下组分的原料制得:
PE:70-90份,抗静电剂5-20份,纳米碳材料0.005-0.05份,无机填料5-20份;
所述抗静电剂选自乙氧化胺、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯、1-丁基-3-甲基咪唑硫氰酸盐、2-羟基-N,N-二(2-羟乙基)-N-甲基乙铵硫酸甲酯盐、双羟乙基脂肪胺高氯酸盐、硫酸亚乙酯、三正丁基甲铵双(三氟甲磺酰)亚胺、硬脂酸二乙醇胺中的一种或几种。
8.权利要求1至6任一项所述的长效抗静电塑料母粒的制备方法,其特征在于,包括:按重量配比称取各组分,加入混合机中搅拌均匀,送入双螺杆挤出机熔融混炼挤出,冷却造粒得到抗静电母粒。
9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,在所述双螺杆挤出机中的熔融混炼温度为160℃~230℃。
10.一种塑料薄膜,其特征在于,由权利要求1至7任一项所述的长效抗静电塑料母粒为原料制成。
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