CN111019237A - 一种用于汽车内饰的抗静电塑料母粒 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于汽车内饰的抗静电塑料母粒，包括以下重量份的原料：聚丙烯树脂50‑120份、聚乙烯20‑60份、改性季铵盐基聚合物1.2‑4.5份、硬脂酸钠3‑6份、硬脂酸锌3‑6份、相容剂0.5‑2份、抗氧化剂10109‑15份；以聚丙烯树脂和聚乙烯为塑料基体，添加了抗静电剂改性季铵盐基聚合物，制备的改性季铵盐基聚合物相比现有的季铵盐抗静电剂，其大分子的结构与聚丙烯树脂、聚乙烯塑料基体具有良好的相容性，且具有耐水擦洗性，不受湿度的影响，可长期维持塑料的抗静电性能。

Description

一种用于汽车内饰的抗静电塑料母粒
技术领域
本发明属于塑料技术领域，具体涉及一种用于汽车内饰的抗静电塑料母粒。
背景技术
目前，汽车内饰一般都采用塑料材质制成。然而在干燥的秋冬季节，塑料材质表面极易聚集电荷，产生静电，给用户带来不便，甚至会带来安全隐患；静电对特定人群的危害更远大于常人，如持久性的静电可引起人体血液的pH值升高，尿中钙排泄量增加，血钙减少，对孕产妇的健康危害最大，静电可致孕产妇体内孕激素水平下降，让她们容易感到疲劳、烦躁和头痛等；老年人更容易受到静电的影响，心血管疾病的老人会因为静电使病情加重或诱发室性早搏等心律失常。
现有的塑料抗静电的方法通常是在塑料表面涂覆一层抗静电涂层，使用和加工过程中，抗静电剂分子层因摩擦或水洗等作用会不断损失，抗静电性能随之下降，效果不持久，逐渐失去抗静电能力；另一种常用的抗静电方法是加入一些具有吸湿作用的抗静电剂，通过吸取空气中的水分，降低表面电阻，以达到防静电性能。虽然依旧能制备较高透明度的产品，但由于此类抗静电剂是靠吸取空气中的水分来达到抗静电效果，且易析出使表面变差、加工时容易受热分解，对于湿度的依赖性过大。此类抗静电剂在相对湿度≤40％RH的环境下就失去了抗静电性能，变为绝缘体，其抗静电性能极不稳定，更经不起水洗或长时间使用，达不到长效性的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于汽车内饰的抗静电塑料母粒，以聚丙烯树脂和聚乙烯为塑料基体，添加了抗静电剂改性季铵盐基聚合物，制备的改性季铵盐基聚合物相比现有的季铵盐抗静电剂，其大分子的结构与聚丙烯树脂、聚乙烯塑料基体具有良好的相容性，且具有耐水擦洗性，不受湿度的影响，可长期维持塑料的抗静电性能。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于汽车内饰的抗静电塑料母粒，包括以下重量份的原料：聚丙烯树脂50-120份、聚乙烯20-60份、改性季铵盐基聚合物1.2-4.5份、硬脂酸钠3-6份、硬脂酸锌3-6份、相容剂0.5-2份、抗氧化剂10109-15份。
进一步，所述的改性季铵盐基聚合物的制备方法为：
S1、将10-12mmol烯丙基氯、碱催化剂和100-150ml溶剂二氧六环加入到反应釜中，通入氮气置换掉反应釜中的空气，边搅拌边加入10mmol N-甲基二乙醇胺，加入完毕后，边搅拌边升温至80-85℃，保温反应3-4h，接着加入20ml水进行猝灭反应，冷却到室温，旋转蒸发除去溶剂，重结晶，即得到季铵盐基化合物A1；
S2、将S1制备的季铵盐基化合物A1、11-12mmol 2-羟乙基甲基丙烯酸酯、100ml溶剂二甲苯和引发剂加入到高压反应釜中，在压力为4.5-5.5MPa下，升温至80-90℃保温30min,接着升温至165-170℃下反应2h，反应结束后，旋转蒸发除去溶剂和未反应的2-羟乙基甲基丙烯酸酯，即得到季铵盐基共聚物A2；
S3、将S2制备的季铵盐基共聚物A2、1.5-3mmol 1,3-二异氰酸酯-2-甲苯、200ml溶剂四氢呋喃和催化剂加入到反应釜中，升温至90-95℃进行交联聚合反应1.5-2h，即得到的改性季铵盐基聚合物。
进一步，步骤S1中，所述的碱催化剂为甲醇钠，甲醇钠的加入量为13-15mmol。
进一步，步骤S1中，所述重结晶具体为采用无水乙醇：乙酸乙酯＝7-9:2进行重结晶。
进一步，步骤S2中，所述的引发剂为过氧化二苯甲酰，引发剂的加入量为0.5-1mmol。
进一步，步骤S3中，所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡，催化剂的加入量为0.5-1mmol。
进一步，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
进一步，该抗静电塑料母粒的制备方法，具体包括以下步骤：
第一步、预混干燥
将聚丙烯树脂、聚乙烯、改性季铵盐基聚合物及相容剂进行预混合后，置于干燥箱中，在温度为45-50℃下进行减压干燥8-12h；
第二步、熔融共混
接着将第一步干燥后的预混物、硬脂酸钠、硬脂酸锌、抗氧化剂1010加入到双螺杆挤出机中，在温度为200-230℃，螺杆转速为150-200r/min条件下熔融共混造粒，即得到抗静电塑料母粒。
改性季铵盐基聚合物的反应原理为：
首先，以烯丙基氯和N-甲基二乙醇胺为起始原料，在碱性条件下，发生取代反应得到了季铵盐基化合物A1，接着，季铵盐基化合物A1与2-羟乙基甲基丙烯酸酯在引发剂的作用下，发生自由基聚合反应，得到了季铵盐基共聚物A2，最后，在催化剂二月桂酸二丁基锡的作用下，季铵盐基共聚物A2上的醇羟基与1,3-二异氰酸酯-2-甲苯发生交联聚合，同时1,3-二异氰酸酯-2-甲苯作为交联搭桥剂，形成了高分子的改性季铵盐基聚合物。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种用于汽车内饰的抗静电塑料母粒，以聚丙烯树脂和聚乙烯为塑料基体，添加了抗静电剂改性季铵盐基聚合物，制备的改性季铵盐基聚合物相比现有的季铵盐抗静电剂，其大分子的结构与聚丙烯树脂、聚乙烯塑料基体具有良好的相容性，改性季铵盐基聚合物与基体共混后，一方面由于其分子链的的运动能为较强，改性季铵盐基聚合物在基材表面形成导电性表层，质子易在分子间移动，通过离子导电作用来传导和泄漏静电荷；另一方面，在中心部位，形成“芯売结构”，以此为网络通路泄漏静电荷；与传统的抗静电剂相比，其不受水洗或擦拭等条件影响，抗静电效果持久，无诱导期；因其抗静电性能主要通过降低材料电阻率来实现，不完全依靠表面吸附的水膜，且具有良好的耐洗性，因此对环境湿度的依赖性较小。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明改性季铵盐基聚合物的反应流程图；
图2为对比例1不添加抗静电剂的塑料母粒的断面SEM照片；
图3为实施例2制备的抗静电塑料母粒的SEM照片，照片上呈球状结构，均匀地分散在基体中，形成形成“芯売结构”。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1所示，改性季铵盐基聚合物的制备方法为：
S1、将11mmol烯丙基氯、13mmol甲醇钠和120ml二氧六环加入到反应釜中，通入氮气置换掉反应釜中的空气，边搅拌边加入10mmol N-甲基二乙醇胺，加入完毕后，边搅拌边升温至80℃，保温反应3h，接着加入20ml水进行猝灭反应，冷却到室温，旋转蒸发除去溶剂，采用无水乙醇：乙酸乙酯＝7:2进行重结晶，即得到季铵盐基化合物A1，收率为94.6％；
S2、将S1制备的季铵盐基化合物A1、11mmol 2-羟乙基甲基丙烯酸酯、100ml溶剂二甲苯和0.6mmol引发剂过氧化二苯甲酰加入到高压反应釜中，在压力为5.5MPa下，升温至85℃保温30min,接着升温至170℃下反应2h，反应结束后，旋转蒸发除去溶剂和未反应的2-羟乙基甲基丙烯酸酯，即得到季铵盐基共聚物A2；
S3、将S2制备的季铵盐基共聚物A2、2.5mmol 1,3-二异氰酸酯-2-甲苯、200ml溶剂四氢呋喃和0.5mmol催化剂二月桂酸二丁基锡加入到反应釜中，升温至90-95℃进行交联聚合反应2h，即得到的改性季铵盐基聚合物。
改性季铵盐基聚合物的红外表征如下所示：IR(KBr):
Figure BDA0002342669180000051
(未反应完的-OH),3067/3021(苯环)，2988(-CH3、-CH2-),1768(-COO-),1741(-NH-C(＝O)-NH-)，1421(C-N+)cm-1；2271cm-1处-OCN消失，1741cm-1处-NH-C(＝O)-NH-为强吸收峰，季铵盐基共聚物A2上的醇羟基与1,3-二异氰酸酯-2-甲苯发生了交联聚合。
实施例2
一种用于汽车内饰的抗静电塑料母粒，包括以下重量份的原料：聚丙烯树脂100g、聚乙烯40g、改性季铵盐基聚合物2g、硬脂酸钠3g、硬脂酸锌3g、相容剂1g、抗氧化剂101010g；
该抗静电塑料母粒的制备方法，具体包括以下步骤：
第一步、预混干燥
将聚丙烯树脂、聚乙烯、改性季铵盐基聚合物及相容剂进行预混合后，置于干燥箱中，在温度为50℃下进行减压干燥10h；
第二步、熔融共混
接着将第一步干燥后的预混物、硬脂酸钠、硬脂酸锌、抗氧化剂1010加入到双螺杆挤出机中，在温度为200℃，螺杆转速为160r/min条件下熔融共混造粒，即得到抗静电塑料母粒。
对比例1
不添加改性季铵盐基聚合物，其余同实施例2。
如图2-3所示，图2为对比例1不添加抗静电剂的塑料母粒的断面SEM照片；图3为实施例2制备的抗静电塑料母粒的SEM照片，照片上呈球状结构，均匀地分散在基体中，形成形成“芯売结构”；这种“芯売结构”结构有助于表面及深层静电荷的泄漏，使塑料母粒的抗静电性能显著提高。
实施例3
一种用于汽车内饰的抗静电塑料母粒，包括以下重量份的原料：聚丙烯树脂100g、聚乙烯20g、改性季铵盐基聚合物4.5g、硬脂酸钠6g、硬脂酸锌4g、相容剂1g、抗氧化剂10109g；
该抗静电塑料母粒的制备方法，具体包括以下步骤：
第一步、预混干燥
将聚丙烯树脂、聚乙烯、改性季铵盐基聚合物及相容剂进行预混合后，置于干燥箱中，在温度为45℃下进行减压干燥8h；
第二步、熔融共混
接着将第一步干燥后的预混物、硬脂酸钠、硬脂酸锌、抗氧化剂1010加入到双螺杆挤出机中，在温度为230℃，螺杆转速为200r/min条件下熔融共混造粒，即得到抗静电塑料母粒。
实施例4
一种用于汽车内饰的抗静电塑料母粒，包括以下重量份的原料：聚丙烯树脂100g、聚乙烯55g、改性季铵盐基聚合物1.2g、硬脂酸钠5g、硬脂酸锌5g、相容剂2g、抗氧化剂101015g；
该抗静电塑料母粒的制备方法，具体包括以下步骤：
第一步、预混干燥
将聚丙烯树脂、聚乙烯、改性季铵盐基聚合物及相容剂进行预混合后，置于干燥箱中，在温度为48℃下进行减压干燥-12h；
第二步、熔融共混
接着将第一步干燥后的预混物、硬脂酸钠、硬脂酸锌、抗氧化剂1010加入到双螺杆挤出机中，在温度为215℃，螺杆转速为160r/min条件下熔融共混造粒，即得到抗静电塑料母粒。
对比例2
将抗静电剂十八烷基二乙醇胺替换掉实施例2中的改性季铵盐基聚合物，其余同实施例2。
对实施例2-4、对比例1-2制备的塑料母粒进行性能测试
抗静电性测试
塑料母粒的抗静电性能是在高绝缘电阻测量仪上进行的，测试方法参照GB/T1410-2006，测试前先将样品放置于25℃，50％RH条件下48小时；
另外，将上述条件下的样品分别经水擦拭20次后，在此测量样品电阻率；
表一、塑料母粒的抗静电性能测试
表面电阻率 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1 对比例2
未擦拭(Ω) 4.9*10<sup>8</sup> 1.8*10<sup>8</sup> 6.3*10<sup>8</sup> 2.4*10<sup>15</sup> 1.3*10<sup>10</sup>
擦拭20次后(Ω) 7.0*10<sup>8</sup> 3.5*10<sup>8</sup> 9.3*10<sup>8</sup> 6.7*10<sup>15</sup> 7.5*10<sup>14</sup>
由表一可知，实施例2-4制备的抗静电塑料母粒具有良好的抗静电性，且具有耐水擦洗性，不受湿度的影响，可长期维持塑料的抗静电性能。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于汽车内饰的抗静电塑料母粒，其特征在于：包括以下重量份的原料：聚丙烯树脂50-120份、聚乙烯20-60份、改性季铵盐基聚合物1.2-4.5份、硬脂酸钠3-6份、硬脂酸锌3-6份、相容剂0.5-2份、抗氧化剂10109-15份。
2.根据权利要求1所述的一种用于汽车内饰的抗静电塑料母粒，其特征在于：所述的改性季铵盐基聚合物的制备方法为：
S1、将10-12mmol烯丙基氯、碱催化剂和100-150ml溶剂二氧六环加入到反应釜中，通入氮气置换掉反应釜中的空气，边搅拌边加入10mmolN-甲基二乙醇胺，加入完毕后，边搅拌边升温至80-85℃，保温反应3-4h，接着加入20ml水进行猝灭反应，冷却到室温，旋转蒸发除去溶剂，重结晶，即得到季铵盐基化合物A1；
S2、将S1制备的季铵盐基化合物A1、11-12mmol 2-羟乙基甲基丙烯酸酯、100ml溶剂二甲苯和引发剂加入到高压反应釜中，在压力为4.5-5.5MPa下，升温至80-90℃保温30min,接着升温至165-170℃下反应2h，反应结束后，旋转蒸发除去溶剂和未反应的2-羟乙基甲基丙烯酸酯，即得到季铵盐基共聚物A2；
S3、将S2制备的季铵盐基共聚物A2、1.5-3mmol 1,3-二异氰酸酯-2-甲苯、200ml溶剂四氢呋喃和催化剂加入到反应釜中，升温至90-95℃进行交联聚合反应1.5-2h，即得到的改性季铵盐基聚合物。
3.根据权利要求2所述的一种用于汽车内饰的抗静电塑料母粒，其特征在于：步骤S1中，所述的碱催化剂为甲醇钠，甲醇钠的加入量为13-15mmol。
4.根据权利要求2所述的一种用于汽车内饰的抗静电塑料母粒，其特征在于：步骤S1中，所述重结晶具体为采用无水乙醇：乙酸乙酯＝7-9:2进行重结晶。
5.根据权利要求2所述的一种用于汽车内饰的抗静电塑料母粒，其特征在于：步骤S2中，所述的引发剂为过氧化二苯甲酰，引发剂的加入量为0.5-1mmol。
6.根据权利要求2所述的一种用于汽车内饰的抗静电塑料母粒，其特征在于：步骤S3中，所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡，催化剂的加入量为0.5-1mmol。
7.根据权利要求1所述的一种用于汽车内饰的抗静电塑料母粒，其特征在于：所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
8.根据权利要求1所述的一种用于汽车内饰的抗静电塑料母粒，其特征在于：该抗静电塑料母粒的制备方法，具体包括以下步骤：
第一步、预混干燥
将聚丙烯树脂、聚乙烯、改性季铵盐基聚合物及相容剂进行预混合后，置于干燥箱中，在温度为45-50℃下进行减压干燥8-12h；
第二步、熔融共混
接着将第一步干燥后的预混物、硬脂酸钠、硬脂酸锌、抗氧化剂1010加入到双螺杆挤出机中，在温度为200-230℃，螺杆转速为150-200r/min条件下熔融共混造粒，即得到抗静电塑料母粒。
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