TW202028345A - 包含親水性嵌段及疏水性嵌段的嵌段共聚物性抗靜電劑、包含其的抗靜電性聚烯烴膜及其製備方法 - Google Patents

包含親水性嵌段及疏水性嵌段的嵌段共聚物性抗靜電劑、包含其的抗靜電性聚烯烴膜及其製備方法 Download PDF

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Abstract

根據本發明,提供如下的聚烯烴用抗靜電劑及包含其的抗靜電性聚乙烯膜,即,以1:0.1~100的重量比包含由醚或酯鍵連接的親水性嵌段及疏水性嵌段,並且由重均分子量為10~100kDa的嵌段共聚物形成。根據本發明的抗靜電性聚乙烯膜由於滲出或移動性被最小化而清潔度(乾淨度)非常高,即使不使用額外的添加劑也可具有所需的抗靜電效果,具有類似於作為基材樹脂的聚烯烴的物性及加工性。

Description

包含親水性嵌段及疏水性嵌段的嵌段共聚物性抗靜電劑、包含其的抗靜電性聚烯烴膜及其製備方法
本發明涉及包含一個以上的親水性嵌段及一個以上的疏水性嵌段的聚烯烴用嵌段共聚物性抗靜電劑及包含其的抗靜電性聚烯烴膜,具體地,涉及通過醚或酯鍵來連接在兩末端具有羥基的聚(環氧烷)嵌段及兩末端被官能化的聚亞烷嵌段的嵌段共聚物的聚烯烴用嵌段共聚物性抗靜電劑及包含其的抗靜電性聚烯烴膜。
電氣電子設備使用電氣部件和/或電子部件(以下,稱為「電氣電子部件」),如矽晶片、硬碟、磁片基板、玻璃基板、IC晶片、半導體、光存儲盤、彩色濾光片、硬碟磁頭元件、電荷耦合元件(CCD元件)。在這些電氣電子設備組裝中,為了將部件提供到組裝線,而需要運輸和移送部件,從而使用用於此的搬送用容器。並且,在將部件作為中間產品或產品收納保管的情況下,可使用收納用容器或包裝材料。
以往,作為用於搬送電氣電子部件的容器或用於收納的容器、用於包裝電氣電子部件的包裝材料,使用成型性或耐藥性優秀的合成樹脂,如聚烯烴類樹脂或聚苯乙烯類樹脂。
然而,由於聚乙烯在材質特性上防靜電係數(表面電阻)為1016Ω以上,因此容易產生靜電,這種靜電的產生是故障的原因,或者吸引微塵等,從而可能造成大問題。
因此,為了防止靜電,向合成樹脂添加低分子型抗靜電劑或高分子型抗靜電劑,來將防靜電係數(表面電阻)以1010 ~1012 Ω水準並以抗靜電膜的形態生產。低分子抗靜電劑通過滲出而溶出,從而可以污染所接觸的所有物體,作為重視防止污染的用於電氣電子部件的包裝材料用,使用受限制。
最近,已提出多個高分子型抗靜電劑,其由於沒有滲出而不污染接觸物(例如,專利文獻1~3)。但是,這些高分子型抗靜電劑必須與基材樹脂的相容性及分散性適當,因此根據基材樹脂種類需要開發新的高分子型抗靜電劑。並且,在大多數情況下包含鹼金屬等電解質,其目的在於提高抗靜電性,在使用於電氣電子部件的收納搬送容器的情況下,從成型品溶出的離子成為問題。另一方面,在不包含電解質的情況下,雖然離子的溶出較少,但是存在不能獲得足夠的抗靜電性能的問題。因此,目前的現狀是要求一種具有持久性並具有足夠的抗靜電性,同時離子的溶出量少或沒有的樹脂組合物。
在這種情況下,在向電氣電子部件用聚乙烯膜中賦予抗靜電性的方面,需要開發一種新的聚合物性抗靜電劑及包含其的抗靜電性聚乙烯膜包裝材料,即使不使用鹼金屬鹽等添加劑也可賦予優秀的抗靜電效果,相容性或分散性優秀,由於最小化溶出性或移動性而不會污染包裝的物品。 [現有技術文獻]
專利文獻 (專利文獻1)日本公開專利第2012-62067號公報 (專利文獻2)日本公開專利平8-12755號公報 (專利文獻3)日本公開專利第2001-278985號公報
發明所欲解決之問題
本發明人致力於開發一種新的共聚物性抗靜電劑及包含其的抗靜電性聚乙烯膜,因與作為基材聚合物的聚乙烯的相容性或分散性優秀而最小化滲出或移動性,即使不使用額外的添加劑也可具有所需的抗靜電效果。
解決問題之技術手段
本發明人為了解決如上所述的技術問題而銳意研究,結果將具有特定結構的抗靜電性高分子化合物與聚乙烯混煉,並以膜形態擠壓,以找出可解決上述技術問題的方法並完成了本發明。
即,本發明人,在由包含親水性嵌段及疏水性嵌段的嵌段-共聚物形成的抗靜電劑具有以下結構特徵的情況下,發現因與作為基材樹脂的聚烯烴的相容性或分散性優秀而滲出或移動性被最小化,因此清潔度(乾淨度)非常高,即使不使用額外的添加劑也可賦予作為基材樹脂的聚烯烴所需的抗靜電效果,不阻礙作為基材樹脂的聚烯烴的物性及加工性,從而完成了本發明:(a)作為對抗靜電性重要的親水性嵌段而使用在兩末端具有羥基的聚環氧烷嵌段,並且作為對聚烯烴的相容性及分散性重要的疏水性嵌段而使用兩末端被官能化的聚烯烴嵌段,(b)上述親水性嵌段與疏水性嵌段通過醚鍵或酯鍵連接,具體地,上述親水性聚環氧烷嵌段與上述疏水性聚烯烴嵌段通過酯鍵連接,上述酯鍵通過兩末端被官能化成二羧酸或其酸酐的聚烯烴嵌段與在兩末端具有羥基的聚環氧烷的反應來形成,(c)以1:0.1~100的重量比包含上述親水性嵌段及疏水性嵌段,(d)包含上述親水性嵌段及疏水性嵌段的嵌段-共聚物的重均分子量為10~100kDa。
對照先前技術之功效
在包含根據本發明的嵌段共聚物性抗靜電劑的抗靜電性聚乙烯膜中,因滲出或移動性被最小化而清潔度(乾淨度)非常高,即使不使用額外的添加劑也可具有所需的抗靜電效果,具有類似於作為基材樹脂的聚烯烴的物性及加工性,因此可有效地利用於均要求優秀的抗靜電效果和高清潔度的半導體產業、醫藥品產業、食品產業等。
本發明的第一目的在於,提供具有下述結構特徵、包含一個以上的親水性嵌段及一個以上的疏水性嵌段的用於聚烯烴的嵌段共聚物性抗靜電劑:(a)作為對抗靜電性重要的親水性嵌段而使用在兩末端具有羥基的聚環氧烷嵌段,並且作為對與聚烯烴的相容性及分散性重要的疏水性嵌段而使用兩末端被官能化的聚烯烴嵌段,(b)上述親水性嵌段與疏水性嵌段通過醚鍵或酯鍵連接,(c)以1:0.1~100的重量比包含上述親水性嵌段及疏水性嵌段,(d)包含上述親水性嵌段及疏水性嵌段的嵌段-共聚物的重均分子量為10~100kDa。
本發明的第二目的在於,提供抗靜電性聚乙烯膜的製備方法,包括:步驟(1),準備包含1:0.1~10的重量比的一個以上的末端-官能化的聚(乙烯-丙烯)共聚物嵌段及一個以上的聚環氧乙烷嵌段,優選包含1:0.5~5的重量比,並具有10~100kDa,優選具有20~80kDa的重均分子量的嵌段共聚物作為抗靜電劑,步驟(2),將在上述步驟(1)中準備的抗靜電劑性嵌段共聚物與聚烯烴以0.01重量百分比至50重量百分比的含量混合,步驟(3),在100℃至300℃的溫度下,通過澆鑄或吹制方式將在上述步驟(2)中獲得的混合物熔融擠壓成膜形態,步驟(4),根據情況,層疊在上述步驟(3)中獲得的澆鑄膜或吹制膜,或者與其他層壓膜或貼合。
本發明的第三目的在於,提供包含上述抗靜電劑或由上述方法製備而成的抗靜電性聚烯烴膜,優選地,可提供當利用液體顆粒計數器(Liquid Particle Counter,LPC)測定時,在保持每單位面積中0.1µm以上的粒子有1000個以下,優選地保持100個以下的清潔度的狀態下,防靜電係數為109 ~1012 Ω的抗靜電性聚乙烯膜。
以下,詳細說明本發明的抗靜電性嵌段共聚物、包含其的抗靜電性聚乙烯膜及其製備方法。
A.基材樹脂
在本發明中,用於包含抗靜電劑的基材樹脂或用於賦予抗靜電性的基材樹脂作為廣泛使用於電氣電子產品的包裝材料的聚乙烯樹脂,例如,可以例示低密度聚乙烯、直鏈狀低密度聚乙烯、高密度聚乙烯。
根據本發明的一個方法,用另一種聚烯烴類樹脂來代替聚乙烯或者可以與聚乙烯一起使用。作為這些聚烯烴類樹脂可列舉,例如,α-烯烴聚合物,如低密度聚乙烯、直鏈狀低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、均聚聚丙烯、無規共聚聚丙烯、嵌段共聚物聚丙烯、等規聚丙烯、間規聚丙烯、半等規聚丙烯、聚丁烯,環烯烴聚合物,立構嵌段聚丙烯、聚乙烯-3-甲基-1-丁烯、聚-3-甲基-1-戊烯、聚-4-甲基-1-戊烯;α-烯烴共聚物,如乙烯-丙烯的嵌段或無規共聚物、抗沖共聚物聚丙烯、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物;以及聚烯烴類熱塑性彈性體,可包含它們中的兩種以上的共聚物。這些聚烯烴類樹脂還可使用兩種以上。
根據情況,還可包含聚苯乙烯類樹脂,例如,可列舉含乙烯基的芳烴單獨及含乙烯基的芳烴和其他單體(例如,馬來酸酐、苯基馬來醯亞胺、(甲基)丙烯酸酯、丁二烯、(甲基)丙烯腈等)的共聚物,例如,可列舉熱塑性樹脂,如聚苯乙烯(PS)樹脂、耐衝擊性聚苯乙烯(HIPS)、丙烯腈-苯乙烯(AS)樹脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)樹脂、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)樹脂、耐熱丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂、丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯(AAS)樹脂、苯乙烯-馬來酸酐醇酸(SMA)樹脂、甲基丙烯酸酯-苯乙烯(MS)樹脂、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(SIS)樹脂、丙烯腈-乙烯丙烯橡膠-苯乙烯(AES)樹脂、苯乙烯-丁二烯-丁烯-苯乙烯(SBBS)樹脂、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(MABS)樹脂;以及加氫苯乙烯類彈性體樹脂,將這些丁二烯或異戊二烯的雙鍵加氫的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)樹脂、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯(SEPS)樹脂、苯乙烯-乙烯-丙烯(SEP)樹脂、苯乙烯-乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯(SEEPS)樹脂,這些可使用兩種以上。
在本發明的基材樹脂中,例如,作為除了聚烯烴類樹脂及聚苯乙烯類樹脂之外的合成樹脂可使用含鹵素樹脂,如聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、聚偏二氟乙烯、氯化橡膠、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、氯乙烯-乙烯共聚物、氯乙烯-偏二氯乙烯共聚物、氯乙烯-偏二氯乙烯-乙酸乙烯酯三元共聚物、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物、氯乙烯-馬來酸酯共聚物、氯乙烯-環己基馬來醯亞胺共聚物;石油樹脂、香豆酮樹脂、聚乙酸酸乙烯酯、丙烯酸樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮甲醛、聚乙烯醇縮丁醛;聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚環己烷二甲醇對苯二甲酸酯、聚對苯二甲酸亞烷基酯等聚對苯二甲酸亞烷基酯、如聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯等聚萘酸亞烷基酯芳香族聚酯及聚對苯二甲酸丁二醇酯等直鏈聚酯;可降解脂肪族聚酯,如聚羥基丁酸酯、聚己內酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸乙二醇酯、聚乳酸、聚蘋果酸、聚乙醇酸、聚二惡烷、聚(2-氧雜環丁酮);熱塑性樹脂,如聚苯醚、聚己內醯胺及聚己二醯己二胺等聚醯胺、聚碳酸酯,聚碳酸酯/丙烯腈丁二烯-苯乙烯樹脂、分枝聚碳酸酯、聚縮醛、聚苯硫醚、聚氨酯、纖維素類樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚碸、聚苯醚、聚醚酮、聚醚醚酮、液晶聚合物等以及這些混合物。進一步地,還可使用異戊二烯橡膠、丁二烯橡膠、丙烯腈-丁二烯共聚橡膠、苯乙烯-丁二烯共聚橡膠、氟橡膠、矽橡膠、聚酯類彈性體、腈類彈性體、尼龍類彈性體、氯乙烯類彈性體、聚醯胺類彈性體、聚氨酯類彈性體等彈性體。
在本發明的基材樹脂中,可以單獨使用這些合成樹脂,還可以一同使用兩種以上。並且,還能合金化。另一方面,這些合成不管分子量、聚合度、密度、軟化點、不溶物與溶劑的比例、立體規整度、有無催化劑殘留物、作為原料的單體的種類和混合比例、聚合催化劑的種類(例如,齊格勒催化劑(Ziegler catalyst)、茂金屬催化劑等)等如何都可使用。
B.聚合物性抗靜電劑
在本發明中可使用的抗靜電性共聚物具有如下結構特徵:(a)對抗靜電性重要的上述親水性部位選自聚環氧烷嵌段,作為對與基材聚合物的相容性及分散性重要的上述疏水性部位使用聚亞烷共聚物嵌段,(b)上述親水性嵌段與疏水性嵌段通過醚鍵或酯鍵連接,優選地,上述醚鍵或酯鍵來源於環氧基或二羧酸酐,游離醇價或酸價為0.1~1eq/g,優選為0.2~0.8eq/g,更優選為0.2~0.5eq/g,(c)以1:0.1~100的重量比包含上述親水性嵌段及疏水性嵌段,(d)上述共聚物的結合重均分子量為10~100kDa。
根據本發明的優選實例,上述抗靜電性共聚物,(a1)包含1:0.1~10的重量比的作為疏水性嵌段一個以上的末端被官能化的聚(乙烯-丙烯)共聚物嵌段及作為親水性嵌段一個以上的聚環氧乙烷嵌段,優選為1:0.5~5的重量比,並具有10~100kDa的的重均分子量,優選為20~80kDa,(b1)來源於上述末端被官能化的聚(乙烯-丙烯)共聚物嵌段的末端環氧基或二羧酸酐,並與上述聚環氧乙烷嵌段反應形成醚鍵或酯鍵。
在本發明中,聚(乙烯-丙烯)共聚物嵌段的末端官能團是指能夠與聚環氧乙烷嵌段的末端羥基反應的基團,例如,可列舉羧酸基、其酯或酐、環氧基等,優選地,可提及二羧酸酐環氧基。
根據本發明的更優選的實例,在上述抗靜電性共聚物中,由環氧基或二羧酸酐末端被官能化的聚(乙烯-丙烯)共聚物嵌段包含與上述聚環氧乙烷嵌段反應形成的含游離醇基醚鍵部位或含游離羧酸基酯鍵部位。
根據本發明的一個優選的實例,上述末端被官能化的聚(乙烯-丙烯)共聚物嵌段可通過含環氧基化合物、α,β-不飽和羧酸或其酸酐對末端進行官能化來得到。
根據本發明的一個優選的實例,上述末端被官能化的聚(乙烯-丙烯)共聚物嵌段的範圍可在乙烯:丙烯重複單位比率為1:10~50,優選為1:20~40,重複單位為30~100,優選為40~80,上述聚環氧乙烷嵌段的環氧乙烷重複單位為20~150,優選為40~100。
根據本發明的一個優選的實例,在上述抗靜電性嵌段共聚物中,例如,可通過由含氨基脂肪酸酯化、醯胺化或亞胺化來保護(protecting)或阻隔(blocking)上述游離醇或游離羧酸基。
根據本發明的一個優選的實例,上述聚乙烯膜作為進一步提高抗靜電效果或者用於抗靜電劑的混煉或加工的添加劑還有可能不額外包含鹽等電解質、表面活性劑等。
根據本發明的一個方法,在上述抗靜電性嵌段共聚物中,末端具有環氧環或酸酐環的聚(乙烯-丙烯)共聚物嵌段及聚環氧乙烷嵌段可具有通過上述環氧環或酸酐環的開環反應形成的醚或酯鍵連接的結構。由此,上述醚或酯鍵部位中可殘留有游離醇基或游離羧酸基。
根據本發明的一個優選的實例,在上述游離醇基或游離羧酸基中,包含可通過與醇基或羧酸基反應來形成另一種醚鍵、酯鍵、氨基鍵、醯胺鍵、亞胺鍵等的官能團,附著至少具有兩個官能團的側基化合物或側基嵌段,從而,可進一步防止抗靜電性嵌段共聚物的滲出或移動性,進一步改善抗靜電效果。
作為上述至少具有兩個官能團的側基化合物或側基嵌段,可列舉碳原子數為6至20的二醇、二羧酸、二胺、氨基醇、氨基脂肪酸、羥基脂肪酸等,優選地,在上述碳原子數為6至20的烴的兩末端存在兩個官能團的側基化合物或嵌段,例如,可列舉α,ω-二醇、α,ω-二羧酸、α,ω-二胺、α,ω-氨基醇、ω-羥基脂肪酸、ω-氨基脂肪酸等。
例如,α,ω-二醇(例:1,6-己二醇、2-甲基-1、8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇、1,13-十三烷二醇、1,14-十四烷二醇、1,16-十六烷二醇、1,18-十八烷二醇、雙酚A的環氧乙烷附加物、雙酚A的環氧丙烷附加物、單核二價酚化合物的聚羥基乙基附加物)、碳原子數為2~20的脂肪族二羧酸(例:草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、甲基丁二酸、二甲基丙二酸、β-甲基戊二酸、乙基丁二酸、異丙基丙二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸、十三烷二酸、十四烷二酸、十六烷二酸、十八烷二酸、二十烷二酸等)、α,ω-二胺(例:N,N'-二甲基六亞甲基二胺、N,N'-二乙基六亞甲基二胺、N,N'-二丁基六亞甲基二胺、N,N'-二甲基十二烯二胺、N,N'-二乙基十二烯二胺及N,N'-二丁基十二烯二胺等)、ω-氨基脂肪酸(例:6-氨基己酸、7-氨基庚酸、8-氨基辛酸、9-氨基壬酸、10-氨基癸酸、12-氨基十二烷酸、14-氨基十四烷酸、18-氨基油酸等)、或Ω-羥基脂肪酸(例:6-羥基己酸、7-羥基庚酸、8-羥基辛酸、9-羥基壬酸、10-羥基癸酸、12-羥基十二烷酸、14-羥基十四烷酸、18-羥基油酸等)。
在本發明中,優選地,作為聚環氧烷嵌段為由下述化學式1表示的聚乙二醇。
化學式1:
Figure 02_image001
在上述式中,m表示5~250的數。在耐熱性或相容性方面,優選地,m為20~150。
作為聚環氧烷嵌段,除了使環氧乙烷加成反應來獲得的聚乙二醇之外,可列舉,將環氧乙烷與其他環氧烷(例如,環氧丙烷、1,2-環氧丁烷、1,4-環氧丁烷、2,3-環氧丁烷或1,3-環氧丁烷等)的一種以上加成反應的聚醚,上述聚醚可以是無規的還可以是嵌段的。
再舉聚環氧烷嵌段的例,可列舉含活性氫原子化合物中加成環氧乙烷的結構的化合物或者加成環氧乙烷及其他環氧烷(例如,環氧丙烷、1,2-環氧丁烷、1,4-環氧丁烷、2,3-環氧丁烷或1,3-環氧丁烷等)的一種以上的結構的化合物。這些可以為無規加成及嵌段加成中的任一種。
作為含活性氫原子化合物可列舉乙二醇、2價酚、伯單胺,仲二胺及二羧酸等。
作為乙二醇可使用碳原子數為2~20的脂肪族乙二醇、碳原子數為5~12的脂環式乙二醇及碳原子數為8~26的芳香族乙二醇等。
作為脂肪族乙二醇,例如,可列舉乙烯乙二醇、1,2-丙烯乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,3-己二醇、1,4-己二醇、1,6-己二醇、2,5-己二醇、1,2-辛二醇、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇、1,18-十八烷二醇、1,20-二十烷二醇,二甘醇,三甘醇及硫代二甘醇等。
作為脂環式乙二醇,例如,可列舉1-羥基甲基-1-環丁醇、1,2-環己二醇、1,3-環己二醇、1,4-環己二醇、1-甲基-3,4-環己二醇、2-羥基甲基環己醇、4-羥基甲基環己醇、1,4-環己烷二甲醇及1,1'-二羥基-1,1'-二環己醇等。
作為芳香族乙二醇,例如,二羥基甲苯、1,4-雙(β-羥基乙氧基)苯、2-苯基-1,3-丙二醇、2-苯基-1,4-丁二醇、2-苄基-1,3-丙二醇、三苯基乙二醇、四苯基乙二醇及苯頻哪醇等。
作為2價酚,可使用碳原子數為6~30的酚,例如,鄰苯二酚、間苯二酚、1,4-二羥基苯、對苯二酚、雙酚A、雙酚F、雙酚S、二羥基二苯醚、二羥基苯基硫醚、聯萘酚及它們的烷基(碳原子數為1~10)或鹵素取代體等。
在本發明的優選實例中,上述抗靜電性嵌段共聚物在提高抗靜電性、防滲出及抑制移動性方面,優選地,上述親水性嵌段與疏水性嵌段具有通過具有游離醇基或游離羧基的醚或酯鍵部位連接的結構。
在本發明的優選實例中,上述抗靜電性嵌段共聚物在提高抗靜電性、防滲出及抑制移動性方面,優選的上述親水性嵌段與疏水性嵌段通過具有游離醇基或游離羧基的醚或酯鍵部位,重複相互結合形成。更優選地,在抗靜電性嵌段共聚物中,兩末端具有來源於環氧環或2酸酐環的末端,優選地,這些通過至少具有兩個官能團的側基化合物或嵌段來阻隔或保護。
在本發明中,聚環氧烷嵌段在兩末端具有羥基,兩末端與由環氧基或2酸酐被官能化的聚(乙烯-丙烯)嵌段共聚物的環氧基或2酸酐環反應形成醚鍵或酯鍵,同時在連接部位形成游離醇基或游離羧基,這些可通過與側基化合物或嵌段反應來引入側基。
在本發明的一個優選的實例中,兩末端由二羧酸基或其酸酐官能化的聚(乙烯-丙烯)共聚物嵌段(A),與在兩末端具有羥基的聚環氧乙烷嵌段(B)反應,可通過酯鍵來製備成重複相互結合形成的嵌段共聚物結構,例如,可製備由下述化學式2表示的嵌段共聚物(C)。
化學式2:
Figure 02_image003
在上述式中,(A)表示上述兩末端由二羧酸基或其酸酐官能化的疏水性聚(乙烯-丙烯)共聚物嵌段(A),(B)表示由在上述兩末端具有羥基的親水性聚環氧乙烷嵌段(B)構成的嵌段,t為重複單位的重複數,優選地表示1~10的數。更優選地,t為1~7的數,最優選為1~5的數。
在包含上述一個以上的疏水性嵌段及一個以上的親水性嵌段的嵌段共聚物(C)中,由疏水性嵌段(A)構成的嵌段的一部分可被另一部分聚亞烷嵌段取代。
上述兩末端由二羧酸基或其酸酐官能化的疏水性聚(乙烯-丙烯)共聚物嵌段(A),在乙烯及丙烯的聚合時通過加入上述二羧酸基或其酸酐的前體來獲得,但是,如由上述化學式2表示的嵌段共聚物(C)所示,若一個以上的親水性嵌段(A)與一個以上的疏水性嵌段(B)具有與通過由羧基與羥基形成的酯鍵重複相互結合的形成的結構相同的結構,則無需利用上述疏水性嵌段(A)和上述親水性嵌段(B)來合成。
對於上述疏水性嵌段(A)和上述親水性嵌段(B)的反應比,若相對於X摩爾的上述親水性嵌段(B),將上述聚酯(A)調整為X+1摩爾,則優選地可獲得兩末端由二羧酸基或其酸酐被官能化的嵌段共聚物(C)。
當反應時,在上述疏水性嵌段(A)的合成反應完成後,不用分離上述疏水性嵌段(A),而將上述親水性嵌段(B)加成到反應系中來直接進行反應也可以。
根據本發明的一個優選的實例,在上述化學式2的嵌段共聚物(C)中,將存在於兩末端的二羧酸基或其酸酐與至少具有兩個官能團的側基化合物或側基嵌段反應,可具有亞胺化的結構,優選地,與一個官能團為胺的側基化合物或嵌段可具有亞胺化的結構。即,在具有反應性官能團的側基化合物為具有兩個以上的環氧基的多價環氧化合物的情況下,通過嵌段共聚物(C)的末端的羧基與多價環氧化合物的環氧基來形成酯鍵,在具有反應性官能團的側基化合物為具有三個以上的羥基的多元醇化合物的情況下,通過嵌段共聚物(C)的末端的羧基與多元醇化合物的羥基來形成酯鍵,在具有反應性官能團的側基化合物為具有兩個以上的氨基的聚胺化合物的情況下,通過嵌段共聚物(C)的末端的二羧酸基與聚胺化合物的氨基來形成醯亞胺鍵。
並且,上述化學式2的嵌段共聚物(C)還可包含通過上述疏水性嵌段(A)的被官能化的兩末端的二羧酸基或二醇基及具有上述反應性官能團的側基化合物的反應基形成的酯鍵、醯胺鍵或醯亞胺鍵。即,在具有反應性官能團的側基化合物為多價環氧化合物的情況下,可包含通過上述疏水性嵌段(A)的兩末端的二醇基與上述多價環氧化合物(D1)的環氧基形成的醚鍵,在具有反應性官能團的側基化合物為多元醇化合物的情況下,可包含通過上述疏水性嵌段(A)的羧基與上述多元醇化合物的羥基形成的酯鍵,在具有反應性官能團的側基化合物為聚胺化合物的情況下,可包含通過上述疏水性嵌段(A)的二羧酸基與上述聚胺化合物的氨基形成的醯亞胺鍵。
在上述嵌段共聚物(C)的兩末端為二羧酸或其酸酐的情況下,能夠與作為反應性官能團具有胺基的側基化合物反應來製備根據本發明的抗靜電性嵌段共聚物。優選地,作為反應性官能團具有胺基的側基化合物氨基的數為待反應的嵌段共聚物(C)的二羧酸基或其酸酐的數的0.5~5當量,更優選為0.5~1.5當量。並且,上述反應可在各種溶劑中進行,還可在熔融狀態下進行。
在上述嵌段共聚物(C)的兩末端為二醇基的情況下,能夠與作為反應性官能團具有羧基的側基化合物反應來製備根據本發明的抗靜電性嵌段共聚物。優選地,作為反應性官能團具有羧基的側基化合物羧基的數為待反應的嵌段聚合物(C)的二醇基數的0.5~5當量,更優選為0.5~1.5當量。並且,上述反應可在各種溶劑中進行,還可在熔融狀態下進行。
在上述嵌段共聚物(C)的兩末端為環氧基的情況下,能夠與作為反應性官能團具有羥基或氨基的側基化合物反應來製備根據本發明的抗靜電性嵌段共聚物。優選地,作為反應性官能團,羥基或氨基的數為待反應的嵌段共聚物(C)的環氧基數的0.5~5當量,更優選為0.5~1.5當量。並且,上述反應可在各種溶劑中進行,還可在熔融狀態下進行。
在根據本發明的抗靜電性嵌段共聚物中,優選地,作為上述疏水性嵌段的聚(乙烯-丙烯)共聚物嵌段的數均分子量以聚苯乙烯換算為800~8000,更優選為1000~6000,尤其優選為2000~4000。並且,優選地,作為上述親水性嵌段的聚(環氧烷)嵌段(B)的數均分子量以聚苯乙烯換算為400~6000,更優選為1000~5000,尤其優選為2000~4000。
在根據本發明的抗靜電性嵌段共聚物中,優選地,由上述化學式2表示的嵌段共聚物(C)的數均分子量以聚苯乙烯換算為5000~25000,更優選為7000~17000,尤其優選為9000~13000。
相對於100品質份的基材樹脂,根據本發明的抗靜電性嵌段共聚物的配合量為0.01~50重量百分比,在抗靜電性與離子的溶出抑制方面,優選為5~40重量百分比,更優選為10~40重量百分比。若配合量小於0.01重量百分比,則不能得到充足的抗靜電性,若大於50重量百分比,則存在基材樹脂的物性及加工性下降的擔憂。
並且,根據需要向本發明的抗靜電性聚乙烯膜中還可添加公知的高分子型抗靜電劑。
作為在本發明中可添加的高分子型抗靜電劑,例如,可使用公知的聚醚酯醯胺等高分子型抗靜電劑,作為公知的聚醚酯醯胺,例如,可列舉日本公開專利平7-10989號公報中記載的由雙酚A的聚氧化烯附加物形成的聚醚酯醯胺。並且,可使用聚烯烴嵌段與親水性聚合物嵌段的結合單位具有2~50的重複結構的嵌段聚合物,例如,可列舉美國專利第6552131號說明書中記載的嵌段聚合物。
相對於100品質份的合成樹脂,優先地,配合高分子型抗靜電劑的情況下的配合量為0.1~10重量百分比,更優選為0.5~5重量百分比。
並且,在不損傷本發明的效果的範圍下,本發明的抗靜電性聚乙烯膜可包含相溶化劑。可通過配合相溶化劑來提高抗靜電成分與其他成分或樹脂成分的相容性。
作為相溶化劑可列舉具有選自由羧基、環氧基、氨基、羥基及聚氧化烯基組成的組中的至少一種官能團(極性基)的改性乙烯基聚合物,例如,日本公開專利平3-258850號公報中記載的聚合物、日本公開專利平6-345927號公報中記載的具有磺醯基的改性乙烯基聚合物或者具有聚烯烴部分和芳香族乙烯基聚合物部分的嵌段聚合物等。
優選地,相對於100品質份合成樹脂,在配和相溶化劑的情況下的配合量為0.01~5品質份,更優選地0.1~3品質份。
並且,在不損傷本發明的效果的範圍下,根據需要向本發明的抗靜電性聚乙烯膜中可添加酚類抗氧化劑、磷類抗氧化劑、硫醚類抗氧化劑、紫外線吸收劑、受阻胺類光穩定劑等各種添加劑,從而,可使本發明的樹脂組合物穩定化。
作為上述酚類抗氧化劑,例如,2,6-二-叔丁基-對甲酚、2,6-二苯基-4-十八烷氧基苯酚、二硬脂基(3,5-二叔丁基-4-羥基苄基)膦酸酯、1,6-六亞甲基雙[(3,5-二-叔丁基-4-羥基苯基)丙酸醯胺]、4,4'-硫代雙(6-叔丁基-間甲酚)、2,2'-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基酚)、2,2'-亞甲基雙(4-乙基-6-叔丁基酚)、4,4'-亞丁基雙(6-叔丁基-間甲酚)、2,2'-亞乙基雙(4,6-二-叔丁基酚)、2,2'-亞乙基雙(4-仲丁基-6-叔丁基酚)、1,1,3-三(2-甲基-4-羥基-5-叔丁基苯基)丁烷,1,3,5-三(2,6-二甲基-3-羥基-4-叔丁基苄基)異氰脲酸酯、1,3,5-三(3,5-二-叔丁基-4-羥基苄基)異氰脲酸酯、1,3,5-三(3,5-二-叔丁基-4-羥基苄基)-2,4,6-三甲基苯、2-叔丁基-4-甲基-6-(2-丙烯醯氧基-3-叔丁基-5-甲基苄基)酚、硬脂基(3,5-二-叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯、四[3-(3,5-二-叔丁基-4-羥基苯基)丙酸甲酯]甲烷、硫代二乙二醇雙[(3,5-二-叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、1,6-六亞甲基雙[(3,5-二-叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、雙[3,3-雙(4-羥基-3-叔丁基苯基)丁酸]乙二醇酯、雙[2-叔丁基-4-甲基-6-(2-羥基-3-叔丁基-5-甲基苄基)苯基]對苯二酸酯、1,3,5-三[(3,5-二-叔丁基-4-羥基苯基)丙醯氧基乙基]異氰脲酸酯、3,9-雙[1,1-二甲基-2-{(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙醯氧基}乙基]-2,4,8,10-四氧雜螺[5,5]十一烷、三甘醇雙[(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯]等。優選地,相對於100品質份的合成樹脂,這些酚類抗氧化劑的添加量為0.001~10品質份,更優選為0.05~5品質份。
作為上述磷類抗氧化劑,例如,可列舉三壬基苯基亞磷酸酯、三[2-叔丁基-4-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基硫基)-5-甲基苯基]亞磷酸酯、十三烷基亞磷酸酯、辛基二苯基亞磷酸酯、二(癸基)單苯基亞磷酸酯,二(十三烷基)季戊四醇二亞磷酸酯、二(壬基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、雙(2,4-二-叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、雙(2,6-二-叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、雙(2,4,6-三-叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、雙(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、四(十三烷基)異亞丙基二酚酚亞磷酸酯、四(十三烷基)-4,4'-n-亞丁基雙(2-叔丁基-5-甲基酚)二亞磷酸酯、六(十三烷基)-1,1,3-三(2-甲基-4-羥基-5-叔丁基苯基)丁烷三亞磷酸酯、四(2,4-二-叔丁基苯基)亞聯苯基二亞磷酸酯、9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物、2,2'-亞甲基雙(4,6-叔丁基苯基)-2-乙基己基亞磷酸酯、2,2'-亞甲基雙(4,6-叔丁基苯基)-十八烷基亞磷酸酯、2,2'-亞乙基雙(4,6-二-叔丁基苯基)氟亞磷酸酯、三(2-[(2,4,8,10-四-叔丁基二苯並[d,f][1,3,2]二氧代膦-6-基)氧基]乙基)胺、2-乙基-2-丁基丙烯乙二醇和2,4,6-三-叔丁基酚的亞磷酸酯等。優選地,相對於100品質份的合成樹脂,這些磷類抗氧化劑的添加量為0.001~10品質份,更優選為0.05~5品質份。
作為上述硫醚類抗氧化劑,例如,可列舉硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸二肉豆蔻酯、硫代二丙酸二硬脂酸酯等二烷基硫代二丙酸酯以及季戊四醇四(β-烷硫基丙酸)酯。優選地,相對於100品質份的合成樹脂,這些硫醚類抗氧化劑的添加量為0.001~10品質份,更優選為0.05~5品質份。
作為上述紫外線吸收劑,例如,可列舉2,4-二羥基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羥基-4-辛氧基二苯甲酮、5,5'-亞甲基雙(2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮)等2-羥基二苯甲酮;2-(2'-羥基-5'-甲基苯基)苯並三唑、2-(2'-羥基-3',5'-二-叔丁基苯基)-5-氯苯並三唑、2-(2'-羥基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯並三唑、2-(2'-羥基-5'-叔辛基苯基)苯並三唑、2-(2'-羥基-3',5'-二枯基苯基)苯並三唑、2,2'-亞甲基雙(4-叔辛基-6-(苯並三唑基)酚)、2-(2'-羥基-3'-叔丁基-5'-羧基苯基)苯並三唑等2-(2'-羥基苯基)苯並三唑;水楊酸苯酯、間苯二酚單苯甲酸酯、2,4-二-叔丁基苯基-3,5-二-叔丁基-4-羥基苯甲酸酯、2,4-二-叔戊基苯基-3,5-二-叔丁基-4-羥基苯甲酸酯、十六烷基-3,5-二-叔丁基-4-羥基苯甲酸酯等苯甲酸酯;2-乙基-2'-乙氧基草醯苯胺、2-乙氧基-4'-十二烷基草醯苯胺等取代草醯苯胺,乙基-α-氰基-β,β-二苯基丙烯酸酯、甲基-2-氰基-3-甲基-3-(p-甲氧基苯基)丙烯酸酯等氰基丙烯酸酯;2-(2-羥基-4-辛氧基苯基)-4,6-雙(2,4-二-叔丁基苯基)-均三嗪、2-(2-羥基-4-甲氧基苯基)-4,6-二苯基-均三嗪、2-(2-羥基-4-丙氧基-5-甲基苯基)-4,6-雙(2,4-二-叔丁基苯基)-均三嗪等三芳基三嗪。優選地,相對於100品質份的合成樹脂,這些紫外線吸收劑的添加量為0.001~30品質份,更優選為0.05~10品質份。
作為上述受阻胺類光穩定劑,例如,可列舉,2,2,6,6-四甲基-4-呱啶硬脂酸酯、1,2,2,6,6-五甲基-4-呱啶硬脂酸酯、2,2,6,6-四甲基-4-呱啶基苯甲酸酯、雙(2,2,6,6-四甲基-4-呱啶基)癸二酸酯、雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-呱啶基)癸二酸酯、雙(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-呱啶基)癸二酸酯、四(2,2,6,6-四甲基-4-呱啶基)-1,2,3,4-丁烷四羧酸酯、四(1,2,2,6,6-五甲基-4-呱啶基)-1,2,3,4-丁烷四羧酸酯、雙(2,2,6,6-四甲基-4-呱啶基)·二(十三烷基)-1,2,3,4-丁烷四羧酸酯、雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-呱啶基)·二(十三烷基)-1,2,3,4-丁烷四羧酸酯、雙(1,2,2,4,4-五甲基-4-呱啶基)-2-丁基-2-(3,5-二-叔丁基-4-羥基苄基)丙二酸酯、1-(2-羥基乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-呱啶醇/丁二酸二乙基縮聚物、1,6-雙(2,2,6,6-四甲基-4-呱啶基氨基)己烷/2,4-二氯-6-嗎啉-均三嗪縮聚物、1,6-雙(2,2,6,6-四甲基-4-呱啶基氨基)己烷/2,4-二氯-6-叔辛基氨基-均三嗪縮聚物、1,5,8,12-四[2,4-雙(N-丁基-N-(2,2,6,6-四甲基-4-呱啶基)氨基)-均三嗪-6-基)]-1,5,8,12-四偶氮十二烷、1,5,8,12-四[2,4-雙(N-丁基-N-(1,2,2,6,6-五甲基-4-呱啶基)氨基)-均三嗪-6-基)]-1,5,8,12-四偶氮十二烷、1,6,11-三[2,4-雙(N-丁基-N-(2,2,6,6-四甲基-4-呱啶基)氨基)-均三嗪-6-基)]氨基十一烷、1,6,11-三[2,4-雙(N-丁基-N-(1,2,2,6,6-五甲基-4-呱啶基)氨基)-均三嗪-6-基)]氨基十一烷等受阻胺化合物。優選地,相對於100品質份的合成樹脂,這些受阻胺類光穩定劑的添加量為0.001~30品質份,更優選為0.05~10品質份。
並且,優選地,根據需要進一步添加公知的中和劑,以中和聚烯烴類樹脂等合成樹脂中的殘留催化劑。作為中和劑,例如,可列舉硬脂酸鈣、硬脂酸鋰、硬脂酸鈉等脂肪酸金屬鹽,或者乙烯雙(硬脂醯胺)、乙烯雙(12-羥基硬脂醯胺)、硬脂酸醯胺等脂肪酸醯胺化合物,可混合使用這些中和劑。
並且,在不損傷本發明的效果的範圍下,可向本發明的抗靜電性聚乙烯膜中,根據需要添加通常使用於合成樹脂的添加劑,例如,交聯劑、防霧劑、積垢抑制劑、表面處理劑、可塑劑、潤滑劑、阻燃劑、螢光劑、防黴劑、殺菌劑、發泡劑、金屬鈍化劑、離型劑、顏料、加工助劑、抗氧化劑、光穩定劑等。
C.抗靜電性聚乙烯膜及其製備方法
根據本發明的抗靜電性聚乙烯膜,將上述嵌段共聚物性抗靜電劑或包含其的母料以0.01重量百分比至50重量百分比的含量與作為基材樹脂的聚烯烴混合,在100℃至300℃的溫度下通過澆鑄或吹制方式將所得的混合物熔融擠壓成膜形態,根據情況,可通過層疊獲得的膜,或者與其他膜層壓或貼合來製備。
具體地,根據本發明的抗靜電性聚乙烯膜的製備方法包括如下步驟:步驟(1),準備包含1:0.1~10的重量比的一個以上的末端被官能化的聚(乙烯-丙烯)共聚物嵌段及一個以上的聚環氧乙烷嵌段,優選地包含1:0.5~5的重量比,並具有10~100kDa,優選具有20~80kDa的重均分子量的嵌段共聚物,(2)將在上述步驟(1)中準備的抗靜電性嵌段共聚物與聚乙烯以0.01重量百分比至50重量百分比的含量混合,(3)在100℃至300℃的溫度下通過澆鑄或吹制方式將在上述步驟(2)中獲得的混合物熔融擠壓成膜形態,(4)根據情況,層疊在上述步驟(3)中獲得的澆鑄膜或吹制膜,或者與其他膜層壓或貼合。
根據本發明的一個實例,上述嵌段共聚物可製成母料並用作抗靜電劑,母料可通過加入10重量百分比至80重量百分比的嵌段共聚物來製備,優選地,加入20重量百分比至50重量百分比的量。
根據本發明的一個實例,上述抗靜電性嵌段共聚物可通過澆鑄方式擠壓成膜形態,例如,可通過以1至10的拉伸比拉伸來製備。這樣製備的膜可通過層疊或與其他膜層壓或貼合,來製備成單軸拉伸膜、雙軸拉伸膜或多軸拉伸膜。上述層疊、層壓或貼合可通過熱熔方式或粘結劑方式來執行。
根據本發明的一個優選的實例,上述抗靜電性嵌段共聚物可通過吹制方式來製備成吹制膜,具體地,在擠壓機中加熱包含上述抗靜電性嵌段共聚物的材料來製成熔融狀態,在圓形模具中將熔融的材料擠壓成管狀膜,將擠壓出來的管狀膜向上拉的同時向管內注入空氣或氣體,從而形成氣泡的同時冷卻膜。在形成上述氣泡的起泡過程中,起泡比率(BUR)是指管膨脹的比率,對應於澆鑄膜的拉伸比,可通過注入的空氣或氣體的量或速度來進行調節。對於上述膨脹比沒有特別限制,通常可選自1至10,尤其是選自1至5。
在本發明中,作為上述注入空氣或氣體,優選使用通過過濾去除微塵或微粒的清新的空氣或氣體。
將上述圓形模具中成型的膜向下拉的同時可以冷卻膜,但是,在此情況下,存在難以提高氣泡比率或膨脹比率的問題。還可以水準拉出上述將上述圓形模具中成型的膜。
可通過將上述吹制膜切成兩個半圓形膜來製備單層膜(平板),或者還可利用輥子擠壓管狀的雙層膜來生產雙層膜。根據情況,可以再次熱壓上述雙層膜1~2次來生產更厚的膜。
根據本發明的一個方法,上述抗靜電性澆鑄或吹制膜還可通過在外側與其他膜貼合或層壓來使用。上述其他膜可選自伸率好的聚丙烯系列的膜、降低氧氣滲透度的聚烯烴類膜或拉伸率優秀的尼龍膜等。
上述膜的貼合或層壓可通過使用粘結劑的層壓粘結(或幹層壓)或擠壓層壓來執行。上述擠壓層壓如下,即,在製備熔融的膜後,通過向本發明的改性吹制膜與外側的另一種膜之間插入熔融膜來擠壓的過程來貼合。上述另一種聚烯烴類膜可以為單層膜或多層膜。
根據本發明的一個方法,通過混煉上述抗靜電性嵌段共聚物與基材樹脂來製備母料,並通過混合其與其他基材樹脂來製備成膜或成型體。作為製備母料的方法可利用單軸擠壓機、雙軸擠壓機、多軸擠壓機,但是就製備費用和分散性而言,優選利用雙軸擠壓機。尤其,通過使用母料,當加工成膜或成型品時,可均勻地分散抗靜電劑。
本發明的第三目的在於,提供通過上述方法製備的抗靜電性聚乙烯膜,優選地,當利用液體顆粒計數器測定每單位面積的粒子數量時,在保持0.1µm以上的粒子為1000個/cm2 以下,優選地,100個/cm2 以下的清潔度的狀態下,可提供防靜電係數為109 ~1012 Ω的抗靜電性聚乙烯膜。
本發明的抗靜電性嵌段共聚物及作為基材樹脂的聚乙烯的混合可根據本技術領域中公知的方法及條件在混合機或混煉機中執行。例如,利用輥混煉、泵輥混煉、擠壓機、捏合機等,可通過混合、混煉來配合。
根據本發明的一個方法,上述抗靜電性嵌段共聚物不僅可製備成膜,還可製備成容器或其他包裝材料形態。混煉根據本發明的抗靜電性嵌段共聚物及聚乙烯並以任何形態成型,從而可得到具有抗靜電性的樹脂成型體。對於成型方法沒有特別限制,可列舉擠壓加工、壓延加工、注塑成型、輥、擠壓成型、吹塑成型、旋轉成型等,可製備各種形狀的成型品,如樹脂板、片、膜、瓶、纖維、異形品等。根據本發明製備的抗靜電性成型品的抗靜電性能及其持續性優秀。
並且,能夠由根據本發明的抗靜電性嵌段共聚物及聚乙烯製備的成型體,幾乎沒有抗靜電劑及其他添加劑的滲出或溶出,在防靜電係數保持在109 ~1012 Ω的狀態下,可達到非常高的清潔度。
例如,通過使用抗靜電性聚乙烯膜並利用液體顆粒計數器來測定每單位面積0.1µm以上的粒子,對乾淨度(清潔度)進行評價的結果顯示,在使用現有的表面活性劑的抗靜電性聚乙烯膜中測出10000個/cm2 以上的粒子,但是,根據本發明製備的抗靜電性聚乙烯膜具有1000/cm2 個以下,優選為500個/cm2 以下,更優選為200個/cm2 以下的清潔度水準,通常顯示,可具有100個/cm2 以內的非常高的清潔度水準。
根據本發明的一個優選的實例,上述抗靜電性聚乙烯膜的製備工序可在使用於半導體產業、醫藥產業、食品產業等中的潔淨室中執行。
根據本發明的一個優點,改善了在潔淨室內乾淨度(清潔度)對產品品質起到重要作用的半導體產業、醫藥產業等需要抗靜電性能的情況下難以對應的問題(為了提高聚乙烯膜的導帶電性放棄了清潔度,為了保持清潔度放棄帶電性),並確認對產業利用有用。
可利用根據本發明的抗靜電性嵌段共聚物及包含其的抗靜電性聚乙烯來製備的容器及包裝材料,適合於電氣電子部件的收納容器或搬送容器、包裝材料。例如,可列舉矽晶片、硬碟、磁片基板、玻璃基板、IC晶片、半導體、光存儲盤、彩色濾光片、硬碟磁頭元件、電荷耦合元件等、各種部件或產品的搬送容器、收納容器、托盤、箱子、包裝材料等。
實施例
下面,本發明通過利用實施例進一步詳細說明,但並不限定於此。在下述實施例及比較例中,對於「%」及「ppb」沒有特別說明時,以重量為基準。
製備例1:嵌段共聚物1的製備
製備例1:醯胺醇環氧烷附加物(環氧乙烷附加物)的製備:
(步驟1)醯胺醇的製備: 向配有氮氣引入管、攪拌器、溫度計的玻璃燒瓶中加入3500g的乙酸乙酯,來一邊氮氣起泡一邊將溫度升溫至40℃。經5小時滴加預先準備的1968g的單乙醇胺、528g的28%的NaOMe-MeOH溶液的混合溶液,在40℃的溫度、氮氣氣氛下,保持5小時後,利用去溶劑來去除未反應乙酸乙酯、乙醇,得到了3415g的粘稠液體。利用IR光譜分系獲得的粘稠液體,以確認存在醯胺基及醇基。
(步驟2)醯胺醇環氧烷附加物(環氧乙烷附加物)的製備: 向配有氮氣引入管、攪拌器、溫度計的不銹鋼高壓釜(隨後,簡稱為「不銹鋼高壓釜」)中加入在上述步驟1中得到的1060g的醯胺醇並充分進行氮取代。將溫度升溫至80℃後,經5小時加入6000g的環氧乙烷,通過在相同溫度下熟成2小時來完成反應。隨後,作為吸附劑通過加入適量的KYOWAAD(授權商標)700 SL(協和化學工業株式會社製備)來吸附、過濾,從而得到淡黃色液體。羥基值為80.1mg KOH/g,水分為0.02%。
製備例2:一末端酸變性聚丙烯的製備
將Mn為3300且平均末端雙鍵數為0.9的低分子量聚丙烯4800份和馬來酸酐200份,在氮氣氣體氣氛下,於230℃的溫度下溶解,並反應12小時。隨後,在210℃的溫度下,經5小時減壓去除過量的馬來酸,得到聚丙烯的馬來酸酐變性物(一末端酸變性物)。Mn為3500,皂化值為28mg KOH/g,每1分子的酸變度為0.92。
製備例3:嵌段共聚物1的製備
向不銹鋼高壓釜中,加入1000g的在上述製備例2中製備的聚丙烯的馬來酸酐變性物(一末端酸變性物)、370g在製備例1中得到的醯胺醇環氧乙烷附加物(羥基值為78mg KOH/g)、3.2g的抗氧化劑(IRGANOX 1010)、24g的48%的NaOH、20g的離子水。充分進行氮取代,將溫度升溫至215℃後,攪拌1小時。在2kPa以下的氮氣大氣下保持8小時。得到的產物為固體狀的聚合物(以下,成為嵌段共聚物1),酯值為7.4mg KOH/g。並且,通過IR光譜分析,確認在C=O伸縮為1737cm-1、C(=O)O-逆對稱伸縮為1579cm-1中具有特定吸收。
製備例4:兩末端酸變性聚丙烯的製備
將Mn為8800且平均末端雙鍵數為1.65的低分子量聚丙烯2700份和馬來酸酐50份,在氮氣氣體氣氛下,於220℃的溫度下溶解,並反應22小時。隨後,在200℃的溫度下,經4小時減壓去除過量的馬來酸,得到聚丙烯的馬來酸酐變性物(兩末端酸變性物)。Mn為8800,皂化值為19mg KOH/g,每1分子的酸變性度為1.58。
製備例5:嵌段共聚物2的製備
向不銹鋼高壓釜中加入1100g的在製備例4中製備的聚丙烯的馬來酸酐變性物(兩末端變性物)、55g的在製備例1中得到的醯胺醇環氧乙烷附加物(羥基值78mg KOH/g)、4g的抗氧化劑(IRGANOX 1010)、15g的氫氧化鉀、10g的離子水。充分進行氮取代,將溫度升溫至220℃後,攪拌1小時。再次在2kPa以下的氮氣大氣下保持8小時。得到的產物為固體狀的聚合物(以下,稱為嵌段共聚物1),酯值為6.9mg KOH/g。並且,通過IR光譜分析,確認在C=O伸縮為1737cm-1 、C(=O)O-逆對稱伸縮為1579cm-1 中具有特定吸收。
實施例1
在保持高清潔度的潔淨室中,混合100重量份的低密度聚乙烯(商標名為LD 830,購自韓華化學)及20重量份的在製備例5中製備的抗靜電性嵌段共聚物,供給到吹制擠壓機並在約為220℃的溫度下混煉,使用清潔的空氣及氣體加工吹制膜,得到厚度為15µm的膜。
比較例1
除了混合20重量份的甘油脂肪酸酯類表面活性劑(PRETEX-70,購自ILSHINWELLS)之外,以與實施例1相同的方式處理,製備了現有抗靜電性膜。
實驗例1
對在實施例1及比較例1中製備的抗靜電性聚乙烯膜及部包含任何的抗靜電劑的聚乙烯膜(對照),根據以下評價方法測定抗靜電性、樹脂相容性、透明性及清潔度(乾淨度),其結果記載於表1。
評價方法
(1)抗靜電性 在溫度為23℃、相對濕度為50%的環境下放置1天後,在相同的條件下基於JIS-K6911基準,通過使用川口電機製作所株式會社的超絕緣計P-616來測定試驗片的表面電阻。並且,將試驗片浸漬於80℃的熱水中30分鐘,並由乾淨的布料擦表面後,測表面電阻。數值越小,表示抗靜電性越優秀。表面電阻(Ω/□)目標為1013以下。得到的結果如表1所示。
(2)樹脂相容性(外觀) 用肉眼比較確認不包含抗靜電劑的聚乙烯吹制膜和包含根據本發明的抗靜電劑的聚乙烯吹制膜的表面。在具有與不包含抗靜電劑的聚乙烯吹制膜的相同的外觀並認為相容性優秀的情況下用○表示,表面雖沒有條紋、孔隙或斑點但有霧的用△表示,表面有條紋、孔隙或斑點的而導致外觀不良的用×評價。得到的結果如表1所示。
(3)透明性 測定利用HAZE測定裝置((有)東京電色製備HAZEMETER TC-HIIIDPK)製造的膜、片的HAZE值,比較評價未培配合抗靜電劑的試驗片和配合上述嵌段共聚物的試驗片的差異ΔHAZE。ΔHAZE小時,具有接近於抗靜電劑未配合的試驗片的透明度。ΔHAZE的目標為10以下。得到的結果如表1所示。
(4)清潔度(乾淨度) 對於各試片,通過使用液體顆粒計數器來測定每單位面積0.1µm以上的粒子,並計算粒子數量。
表1
專案 對照 (半導體用清潔袋) 比較例1 (普通聚乙烯(PE)袋) 實施例1 (永久帶電清潔袋)
乾淨度 (ea/cm2 0.1µm< 9.8 NG 0.1µm<10,000≤ 10.7
0.15µm< 4.1 4.1
0.2µm< 2.2 2.3
0.3µm< 0.5 0.9
0.5µm< 0 0.3
拉伸強度(kgf/cm2 MD 428 321 543
TD 473 277 478
伸率(%) MD 682 1036 661
TD 630 1020 688
彈性率(kgf/cm2 MD 3213 1311 2605
TD 3365 1312 2992
接合強度(kgf/10mm) 1.31 1.18 1.26
樹脂相容性 -
ΔHaze(%) 38 15 14
表面電阻率 (Ω/□) 清洗前 1016 1011 109 ~1012
清洗後 1016 1014 109 ~1012
如從上述表1中可以看出,可確認包含根據本發明的抗靜電性嵌段共聚物的抗靜電性聚乙烯膜(實施例1)可具有類似的清潔度及優秀的抗靜電性,而沒有使現有的半導體用清潔袋用聚乙烯(PE)膜(對照)的物性降低,呈現類似的清潔度及優秀的抗靜電性。相反,可知包含現有的表面活性劑的聚乙烯膜(比較例1),相對於得到的抗靜電性,由基材樹脂製成的膜(純聚乙烯膜)的物性下降的較多且清潔度也不良。
實驗例2
在通過吹制膜工序製備實施例1的抗靜電性聚乙烯膜的過程中,測定根據吹制膜的膨脹比(BLU)的表面電阻率,並用肉眼確認膜表面狀態。
抗靜電性嵌段共聚物的添加率(%)是指現有聚乙烯及添加劑抗靜電劑的總和與添加劑抗靜電劑的重量比率,BUR(膨脹比)通過下述數學式1來計算。
數學式1:BUR=(0.637×折疊織物寬度)/模具直徑
試驗結果記載於表2。
表2
BUR 根據抗靜電性嵌段共聚物的添加率(%)的表面電阻率(Ω/□) 比較
5% 10% 20% 30%
1.5 8×1011 5×1011 9×1010 2×1010 膜表面良好
2.0 7×1011 6×1010 8×109 5×109 膜表面良好
2.5 5×1011 4×1010 6×109 4×109 膜表面良好
3.0 6×1011 3×1010 5×109 1×109 發生熔化因數
如從上述表2中可以看出,確認在BUR 2.0~2.5水準上,表面電阻率不受損,反而優於BUR 1.5以下的水準,還確認膜表面也良好。 [產業上的可利用性]
在要求高幹淨度(清潔度)的半導體產業、醫藥產業、食品產業等中需要抗靜電性能的情況下,可以在產業上使用本發明。
無。
無。
無。

Claims (9)

  1. 一種用於聚烯烴膜的嵌段共聚物性抗靜電劑,其中,具有下述(a)~(d)的結構特徵,包含嵌段共聚物,所述嵌段共聚物包含親水性嵌段及疏水性嵌段, (a)作為對抗靜電性重要的所述親水性嵌段而使用在兩末端具有羥基的聚環氧烷嵌段,並且作為對與聚烯烴的相容性及分散性重要的所述疏水性嵌段而使用兩末端被官能化的聚烯烴嵌段, (b)所述親水性嵌段與所述疏水性嵌段通過醚鍵或酯鍵連接, (c)以1:0.1~100的重量比包含所述親水性嵌段及所述疏水性嵌段, (d)包含所述親水性嵌段及所述疏水性嵌段的嵌段-共聚物的重均分子量為10~100kDa。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的用於聚烯烴膜的嵌段共聚物性抗靜電劑,其中,所述親水性嵌段與所述疏水性嵌段通過酯鍵連接,所述酯鍵通過兩末端被官能化成二羧酸或其酸酐的聚烯烴嵌段與在所述兩末端具有羥基的聚環氧烷的反應來形成。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的用於聚烯烴膜的嵌段共聚物性抗靜電劑,其中,所述聚烯烴膜為聚乙烯膜。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的用於聚烯烴膜的嵌段共聚物性抗靜電劑,其中,所述兩末端被官能化的聚烯烴嵌段選自兩末端被官能化的聚(乙烯-丙烯)共聚物嵌段,所述兩末端通過α,β-不飽和羧酸或其酸酐來官能化。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的用於聚烯烴膜的嵌段共聚物性抗靜電劑,其中,來源於兩末端的α,β-不飽和羧酸或其酸酐的游離羧酸通過含醇基或胺基的側基化合物由酯鍵、醯胺鍵或醯亞胺鍵來保護或阻隔。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的用於聚烯烴膜的嵌段共聚物性抗靜電劑,其中,所述兩末端被官能化的聚(乙烯-丙烯)共聚物嵌段中,乙烯:丙烯重複單位比率為1:10~50,所述聚環氧乙烷嵌段的環氧乙烷重複單位範圍在20~150。
  7. 一種抗靜電性聚烯烴膜的製備方法,其中,包括: 步驟(1),準備如申請專利範圍第1項至第6項中任一項之所述嵌段共聚物性抗靜電劑, 步驟(2),將在所述步驟(1)中準備的所述嵌段共聚物性抗靜電劑以0.01重量百分比至50重量百分比的含量與作為基材樹脂的聚烯烴混合, 步驟(3),在100℃至300℃的溫度下,通過澆鑄或吹製方式將在所述步驟(2)中獲得的混合物熔融擠壓成膜形態。
  8. 一種抗靜電性聚烯烴膜,其中,包含如申請專利範圍第1項中所述的嵌段共聚物性抗靜電劑,或者通過如申請專利範圍第7項所述的抗靜電性聚烯烴膜的製備方法製備而成。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的抗靜電性聚烯烴膜,其中,當利用液體顆粒計數器(Liquid Particle Counter,LPC)測定時,在保持每單位面積中0.1µm以上的粒子有1000個以下的清潔度的狀態下,防靜電係數為109 ~1012 Ω。
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