CN113845759B - 一种聚酯薄膜用抗静电母粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚酯薄膜用抗静电母粒，包括下述质量份的原料：聚酯切片100份、纳米抗静电剂10‑50份、抗氧剂0.1‑5份、纳米CeO23‑10份、增塑剂3‑6份、长玻璃纤维10‑30份；所述纳米抗静电剂由纳米石墨、纳米ATO粉、碳纳米管、碳纳米纤维组成。本发明还公开了聚酯薄膜用抗静电母粒的制备方法。本发明的抗静电母粒具有高效持久的抗静电功能和优良的物理性能，其在聚酯薄膜中的添加量小，与薄膜相容性好，不易迁移，使得到的薄膜具有优良的物理性能与光学性能，而且抗静电持久性好。

Description

一种聚酯薄膜用抗静电母粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种聚酯薄膜用抗静电母粒及其制备方法。
背景技术
当今世界已进入信息化时代，各种频率、波长的电磁波充满整个地球空间，这些电磁波会对未经屏蔽的敏感性电子元件、电路板、通信设备等产生不同程度的干扰，造成数据失真、通信紊乱。而电磁感应和摩擦产生的静电对各种敏感元件、仪器仪表、某些化工产品等的干扰强烈；如因包装薄膜静电积累产生高压放电，会将薄膜破坏，因此抗静电薄膜应用范围越来越广泛。聚酯薄膜的主要材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚芳酯等；同时，聚酯薄膜广泛的应用于包装业、电子电器、医疗卫生、建筑、汽车等领域；聚酯薄膜具有优秀的电绝缘性，其表面电阻可以达到1015Ω左右，摩擦时极易产生并积累静电，因此在生产聚酯薄膜时需添加抗静电剂。
添加抗静电剂的方法一般分为外表面处理法和内添加法。其中，外表面处理法一般采用先制备导电型的溶液，之后将导电型的溶液涂布在薄膜外表面的方法；其优点是涂布工艺简单，生产效率高和应用面广。但是，外表面处理法存在涂层与基材易于剥离、抗静电性能不稳定和抗静电剂易于受到摩擦而脱落等缺陷，因而影响薄膜的抗静电效果，使其抗静电效果不能持久。
内添加法较为常用，一般是以制备母粒的方式将抗静电剂引入到薄膜中。这种方法耐老化性能好，受环境湿度的影响小。一般情况下，为了达到比较理想的抗静电效果，需要添加1％-3％的抗静电剂，但是，由于普通的抗静电剂与聚酯材料不相容，易于从聚酯薄膜表面析出，导致聚酯薄膜出现抗静电效果降低的缺陷。
申请号为200810124297.7(公开号：CN101318393，公开日：2008年12月10日)的中国专利申请公开了一种“抗静电厚型聚酯薄膜及其生产方法”，该专利采用聚醚型和离子型抗静电剂，但是为了克服表层的抗静电剂向芯层迁移，需在芯层添加足量的抗静电剂，这直接导致降低薄膜的物理性能，并提高了薄膜的雾度。
申请号为201210185667.4(公开号：CN102702693A，公开日：2012年10月03日)的中国专利申请公开了一种“抗静电母粒及其制备方法”，该专利采用纳米材料级抗静电剂，虽对聚酯薄膜的抗静电性能有一定的改善，但是聚酯薄膜抗静电的耐候性并不理想，且薄膜的物理性能并不能满足如“镀铝”“烫金转移”等特殊产品的用途。
为了克服当前抗静电剂易迁移，添加量大，薄膜的物理性能和光学性能较差的问题，需要制备一种不易迁移且使聚酯薄膜具有良好抗静电效果和优良物理性能的抗静电母粒。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，为了解决现有抗静电剂与聚酯材料不相容，易于从薄膜表面析出，导致薄膜抗静电效果降低；以及添加量大，影响薄膜物理性能，使其透明度降低，耐候性差的缺陷，本发明提出了一种聚酯薄膜用抗静电母粒及其制备方法，提供了一种具有高效持久抗静电功能的聚酯薄膜用抗静电母粒，与薄膜相容性好，不易迁移，在聚酯薄膜中的添加量小，制备方法工艺简单，易于操作。
本发明提出的一种聚酯薄膜用抗静电母粒，包括下述质量份的原料：聚酯切片100份、纳米抗静电剂10-50份、抗氧剂0.1-5份、纳米CeO2 3-10份、增塑剂3-6份、长玻璃纤维10-30份；所述纳米抗静电剂由纳米石墨、纳米ATO粉、碳纳米管、碳纳米纤维组成。
优选地，所述纳米抗静电剂由纳米石墨、纳米ATO粉、碳纳米管、碳纳米纤维按质量比为1:(0.5-1.5):(0.5-1.5):(0.5-1.5)组成。
优选地，所述纳米CeO2的粒径≤50nm。
优选地，所述增塑剂为环氧大豆油、环氧脂肪酸甲酯、环氧脂肪酸辛酯中的至少一种。
优选地，所述长玻璃纤维的直径为5-15μm。
优选地，所述聚酯切片为聚对苯二甲酸乙二醇酯切片、聚对苯二甲酸丁二醇酯切片或者聚对苯二甲酸丙二酯切片。
优选地，所的抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1035中的至少一种。
一种所述的聚酯薄膜用抗静电母粒的制备方法，包括下述步骤：
S1、按质量份称取原料，依次将聚酯切片、纳米抗静电剂、抗氧剂、金属氧化物、增塑剂混合后，搅拌均匀，得到混合料；
S2、将所述混合料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，造粒，在生产过程中从双螺杆挤出机中段按比例加入长玻璃纤维，得到聚酯薄膜用抗静电母粒。
优选地，步骤S1中，搅拌转速为500-1200r/min，时间为3-7min。
优选地，步骤S2中，双螺杆挤出机的温度为一区230-240℃、二区250-260℃、三区260-270℃、四区275-280℃、五区275-285℃、六区275-285℃、七区270-280℃。
在挤出机中段加入长玻璃纤维的过程中，可以同时称取原料长玻璃纤维减少的重量(即添加进材料的长玻璃纤维重量)和产出材料的重量，计算出长玻璃纤维的添加含量。计算公式为：长玻璃纤维含量＝玻璃纤维进入重量×100％/产出材料的总重量，以便对产出材料中长玻璃纤维的含量进行实时控制。
本发明的有益效果如下：
本发明抗静电母粒的配方中，以一定的比例添加了纳米抗静电剂、纳米CeO2、增塑剂、长玻璃纤维进行复配；其中，铈是一钟镧系元素，具有很好的氧化还原性能，而氧化铈是稀土氧化物系列中活性最高的一种氧化物催化剂，具有较为独特的单立方萤石结构，该结构使得CeO2中带隙较大，共价键很强，离子健很弱，其具有很高的介电常数，束缚电荷的能力很强，材料的绝缘性能很好，因此通过加入适量纳米CeO2，可以利用其强共价键，增强纳米级抗静电剂在聚酯薄膜中抗静电的耐候性；环氧脂肪酸及酯类能更好地插入到聚合物分子链之间，削弱聚合物分子链间的引力，增大分子链之间的距离，增加聚合物分子链的移动可能，降低聚合物分子链间的缠结，使树脂在较低的温度下就可发生玻璃化转变，从而使塑料的塑性增加，可以增加固化体系的柔韧性，增强材料的力学性能，并且其无毒、耐光耐热稳定性好，可以增强薄膜的抗老化性能；长玻璃纤维具有更高的刚度和更好的韧性，能极大的增强材料的耐冲击性能；进一步地，选用纳米石墨、纳米ATO粉、碳纳米管、碳纳米纤维以合适的比例复配作为纳米抗静电剂，可以显著提高薄膜的抗静电性能。本发明的抗静电母粒具有高效持久的抗静电功能和优良的物理性能，其在聚酯薄膜中的添加量小，与薄膜相容性好，不易迁移，使得到的薄膜具有优良的物理性能与光学性能，而且抗静电持久性好。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种聚酯薄膜用抗静电母粒，包括下述质量份的原料：PET聚酯切片100份、纳米抗静电剂10份、抗氧剂0.1份、纳米CeO2 3份、环氧脂肪酸甲酯3份、长玻璃纤维10份；其中，纳米抗静电剂由纳米石墨、纳米ATO粉、碳纳米管、碳纳米纤维按质量比为1:1:1:1组成，抗氧剂由抗氧剂168、抗氧剂1010按质量比为1:1组成，纳米CeO2的粒径≤50nm，长玻璃纤维的直径为5-15μm。
聚酯薄膜用抗静电母粒的制备方法包括下述步骤：
S1、按质量份称取原料，依次将聚酯切片、纳米抗静电剂、抗氧剂、金属氧化物、增塑剂混合后，在1000r/min下搅拌5min，得到混合料；
S2、将所述混合料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，造粒，在生产过程中从双螺杆挤出机中段按比例加入长玻璃纤维，得到聚酯薄膜用抗静电母粒，其中双螺杆挤出机的温度为一区235℃、二区255℃、三区265℃、四区275℃、五区280℃、六区280℃、七区275℃。
实施例2
一种聚酯薄膜用抗静电母粒，包括下述质量份的原料：PET聚酯切片100份、纳米抗静电剂20份、抗氧剂1份、纳米CeO2 5份、环氧脂肪酸辛酯4份、长玻璃纤维15份；其中，纳米抗静电剂由纳米石墨、纳米ATO粉、碳纳米管、碳纳米纤维按质量比为1:0.5:0.5:0.5组成，抗氧剂由抗氧剂168、抗氧剂1010按质量比为1:1组成，纳米CeO2的粒径≤50nm，长玻璃纤维的直径为5-15μm。
聚酯薄膜用抗静电母粒的制备方法同实施例1。
实施例3
一种聚酯薄膜用抗静电母粒，包括下述质量份的原料：PET聚酯切片100份、纳米抗静电剂30份、抗氧剂3份、纳米CeO2 7份、环氧脂肪酸甲酯4.5份、长玻璃纤维20份；其中，纳米抗静电剂由纳米石墨、纳米ATO粉、碳纳米管、碳纳米纤维按质量比为1:1.5:1.5:1.5组成，抗氧剂由抗氧剂168、抗氧剂1010按质量比为1:1组成，纳米CeO2的粒径≤50nm，长玻璃纤维的直径为5-15μm。
聚酯薄膜用抗静电母粒的制备方法同实施例1。
实施例4
一种聚酯薄膜用抗静电母粒，包括下述质量份的原料：PET聚酯切片100份、纳米抗静电剂40份、抗氧剂4份、纳米CeO2 8份、环氧脂肪酸甲酯5份、长玻璃纤维25份；其中，纳米抗静电剂由纳米石墨、纳米ATO粉、碳纳米管、碳纳米纤维按质量比为1:1:1:1组成，抗氧剂由抗氧剂168、抗氧剂1010按质量比为1:1组成，纳米CeO2的粒径≤50nm，长玻璃纤维的直径为5-15μm。
聚酯薄膜用抗静电母粒的制备方法同实施例1。
实施例5
一种聚酯薄膜用抗静电母粒，包括下述质量份的原料：PET聚酯切片100份、纳米抗静电剂50份、抗氧剂5份、纳米CeO2 10份、环氧大豆油6份、长玻璃纤维30份；其中，纳米抗静电剂由纳米石墨、纳米ATO粉、碳纳米管、碳纳米纤维按质量比为1:1:1:1组成，抗氧剂由抗氧剂168、抗氧剂1010按质量比为1:1组成，纳米CeO2的粒径≤50nm，长玻璃纤维的直径为5-15μm。
聚酯薄膜用抗静电母粒的制备方法同实施例1。
对比例1
一种聚酯薄膜用抗静电母粒，包括下述质量份的原料：PET聚酯切片100份、纳米抗静电剂10份、抗氧剂0.1份、纳米CeO2 3份、环氧脂肪酸甲酯3份、长玻璃纤维10份；其中，纳米抗静电剂由纳米石墨、纳米ATO粉按质量比为1:1组成，抗氧剂由抗氧剂168、抗氧剂1010按质量比为1:1组成，纳米CeO2的粒径≤50nm，长玻璃纤维的直径为5-15μm。
对比例2
一种聚酯薄膜用抗静电母粒，包括下述质量份的原料：PET聚酯切片100份、纳米抗静电剂10份、抗氧剂0.1份、纳米CeO2 3份、环氧脂肪酸甲酯3份、长玻璃纤维10份；其中，纳米抗静电剂由纳米石墨、碳纳米管按质量比为1:1组成，抗氧剂由抗氧剂168、抗氧剂1010按质量比为1:1组成，纳米CeO2的粒径≤50nm，长玻璃纤维的直径为5-15μm。
对比例3
一种聚酯薄膜用抗静电母粒，包括下述质量份的原料：PET聚酯切片100份、纳米抗静电剂10份、抗氧剂0.1份、纳米CeO2 3份、环氧脂肪酸甲酯3份、长玻璃纤维10份；其中，纳米抗静电剂由纳米石墨、碳纳米纤维按质量比为1:1组成，抗氧剂由抗氧剂168、抗氧剂1010按质量比为1:1组成，纳米CeO2的粒径≤50nm，长玻璃纤维的直径为5-15μm。
对比例4
一种聚酯薄膜用抗静电母粒，包括下述质量份的原料：PET聚酯切片100份、纳米抗静电剂10份、抗氧剂0.1份、环氧脂肪酸甲酯3份、长玻璃纤维10份；其中，纳米抗静电剂由纳米石墨、纳米ATO粉、碳纳米管、碳纳米纤维按质量比为1:1:1:1组成，抗氧剂由抗氧剂168、抗氧剂1010按质量比为1:1组成，长玻璃纤维的直径为5-15μm。
对比例5
一种聚酯薄膜用抗静电母粒，包括下述质量份的原料：PET聚酯切片100份、纳米抗静电剂10份、抗氧剂0.1份、纳米CeO2 3份、长玻璃纤维10份；其中，纳米抗静电剂由纳米石墨、纳米ATO粉、碳纳米管、碳纳米纤维按质量比为1:1:1:1组成，抗氧剂由抗氧剂168、抗氧剂1010按质量比为1:1组成，纳米CeO2的粒径≤50nm，长玻璃纤维的直径为5-15μm。
分别将实施例1-5和对比例1-5制备的抗静电母粒加入到聚酯薄膜中，测试薄膜的性能，测试方法如下：
聚酯薄膜的绝缘性能通过测试薄膜表面电阻率来评价，在上海第六电表厂的ZC36高阻计上进行，测试标准是GB/T 12802.2-2004。制备所得聚酯薄膜的光学性能通过光透过率和雾度的测定来评价，薄膜的光透过率越高、雾度越低，则其光学性能越高。光透过率和雾度在英国Diffusion公司的EEL 57D雾度仪上进行测定，测定标准是GB/T2410-2008。薄膜力学性能按GB/T1040.3《塑料拉伸性能的测定第三部分》进行测试，试样尺寸为长150mm，宽15mm±0.1mm的长条形，夹具间距为100mm，拉伸速度为100mm/min±10mm/min；耐候性试验在上海苏盈试验仪器有限公司的GDW恒温恒湿箱中测试，按GB/T2423.3-93测试条件，将薄膜放置在85℃，85％湿度条件下1000小时。
测试结果如表1和表2所示：
表1实施例1-5聚酯薄膜主要物性指标
Figure BDA0003239552120000081
Figure BDA0003239552120000091
表2对比例1-5聚酯薄膜主要物性指标
Figure BDA0003239552120000092
由表1、2中数据可以看出，实施例1-5中薄膜的拉伸强度、断裂标称应变都有明显提高，因此在材料强度和韧性上有较大提高，且实施例中的薄膜具有良好的抗静电性能且抗静电性能较为持久。
由表2中数据可以看出，对比例1-3中的薄膜仅含两种纳米抗静电剂，其各方面性能无明显差异；对比例4中的薄膜加入适量环氧脂肪酸甲酯(增塑剂)，薄膜的力学性能有明显提升；对比例5中的薄膜加入适量纳米CeO2，薄膜的抗静电性能有明显提升。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种聚酯薄膜用抗静电母粒，其特征在于，包括下述质量份的原料：聚酯切片100份、纳米抗静电剂10-50份、抗氧剂0.1-5份、纳米CeO2 3-10份、增塑剂3-6份、长玻璃纤维10-30份；所述纳米抗静电剂由纳米石墨、纳米ATO粉、碳纳米管、碳纳米纤维按质量比为1:(0.5-1.5):(0.5-1.5):(0.5-1.5)组成。
2.根据权利要求1所述的聚酯薄膜用抗静电母粒，其特征在于，所述纳米CeO2的粒径≤50nm。
3.根据权利要求1或2所述的聚酯薄膜用抗静电母粒，其特征在于，所述增塑剂为环氧大豆油、环氧脂肪酸甲酯、环氧脂肪酸辛酯中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的聚酯薄膜用抗静电母粒，其特征在于，所述长玻璃纤维的直径为5-15μm。
5.根据权利要求1或2所述的聚酯薄膜用抗静电母粒，其特征在于，所述聚酯切片为聚对苯二甲酸乙二醇酯切片、聚对苯二甲酸丁二醇酯切片或者聚对苯二甲酸丙二酯切片。
6.根据权利要求1或2所述的聚酯薄膜用抗静电母粒，其特征在于，所的抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1035中的至少一种。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的聚酯薄膜用抗静电母粒的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
S1、按质量份称取原料，依次将聚酯切片、纳米抗静电剂、抗氧剂、金属氧化物、增塑剂混合后，搅拌均匀，得到混合料；
S2、将所述混合料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，造粒，在生产过程中从双螺杆挤出机中段按比例加入长玻璃纤维，得到聚酯薄膜用抗静电母粒。
8.根据权利要求7所述的聚酯薄膜用抗静电母粒的制备方法，其特征在于，步骤S1中，搅拌转速为500-1200r/min，时间为3-7min。
9.根据权利要求7或8所述的聚酯薄膜用抗静电母粒的制备方法，其特征在于，步骤S2中，双螺杆挤出机的温度为一区230-240℃、二区250-260℃、三区260-270℃、四区275-280℃、五区275-285℃、六区275-285℃、七区270-280℃。
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