10 17 ohm. cm。图2(a)显示，U3的填充使用量在25wt%及以下时，复合材料的兄值介于10 14 ~1017ohm/cm之间，并无太大变化，此时复合材料内部局部并未形成电荷渗滤网络结构。当 U3的填充使用量为30 wt%时，兄值为8. 2X 10 11 ohm. cm，复合材料具有抗静电能力，表明 此时复合材料基体已经形成渗滤导电网络结构。而后，随着U3共混量的增加，复合材料的 兄值变化趋于平缓。表明复合材料U3/PP中U3的临界渗滤导电网络填充量在30wt%左右。 同理，如图2 (d)所示，复合材料U3/3988/PP中，U3的填充使用量20wt%时，复合材料&从 I. 2X 1016ohm. cm降至8. 78X IO13 ohm. cm，表明此时复合材料内部局部开始形成电荷渗滤网 络结构。当U3的填充使用量增加至25wt%时，复合材料基体形成全局渗滤导电网络结构， 即临界渗滤导电网络填充量在25wt%左右，并且，随着U3的填充使用量的继续增加，复合材 料的兄值继续降至1. 39 X 10 9 ohm. cm，与U3的兄值3. 25 X 10 8 ohm. cm较为接近。这表明， 3988的加入，有效地降低了 PP基体中U3的临界渗滤导电网络使用量。
[0041] 图 3 中的（a)、（b)、（g)、（h)曲线分别为 PP、U3、3988、复合材料 U3/3988/PP 的红 外特征图谱，该图谱表明复合材料U3/3988/PP中均包含了 PP、U3、3988的特征峰，两者之 间已进行了较好的共混。图4中的（a)-(c)、（h)、（i)曲线分别为PP、U3、U3/PP、3988/PP、 U3/3988/PP的WAXD图谱，图中14. 2。、16. 8°和18. 8。左右出现的衍射峰对应于PP的α 晶型特征衍射峰，分别对应于110、040、130晶面的衍射。从图中看出，所有复合材料的WAXD 谱图的衍射峰与纯PP完全一致，这表明U3、3988共混入PP后并未改变其结晶形态。
[0042] 图5仏)-(〇中（&)、（13)、（8)、（11)曲线分别为？？及其复合材料仍^^、3988/??、 U3/3988/PP的DSC结晶曲线、熔融曲线及结晶度对比柱状图。图中，复合材料U3/3988/PP 的结晶峰温度、熔融温度、结晶度均显著高于PP、U3/PP的相应数值，而低于3988/PP的相 应数值。这表明复合抗静电剂中，3988发挥了成核作用，提高了 PP、U3/PP的结晶度、有效 地降低了其非晶区区间，进一步降低了 U3的临界渗滤导电网络填充量。同时，在复合材料 U3/3988/PP中，由于U3分子在PP基体中的空间位阻效应，一定程度降低了 3988成核效率。
[0043] 图 9 中的（a)、（c)、（g)、（h)柱状图依次为 PP、U3/PP、3988/PP、U3/3988/PP 的拉 伸强度对比图。由图可知，在PP基体中引入U3,拉伸强度显著降低，而NA-21/U3复合抗静 电剂共混入PP基体中，拉伸强度有了显著改善，表明3988的引入可以增强复合材料的拉伸 性能。
【主权项】
1. 一种成核剂与高分子的复合抗静电剂的制备方法，其特征在于具体步骤为： (1) 成核剂和高分子抗静电剂的干燥处理 将成核剂和高分子抗静电剂分别放入真空干燥箱中，在60~120°C温度下，恒温干燥 12~48小时； (2) 高分子抗静电剂溶液的制备 将干燥后的高分子抗静电剂溶解于有机溶剂中，在超声分散机中超声5~60分钟，工 作频率50~60kHz，功率100~200W，温度为25~60°C ;然后，将该混合溶液持续搅拌并 加热0. 5~2小时使其完全溶解，加热温度为80~120°C，得到高分子抗静电剂溶液； (3) 复合抗静电剂的制备 将干燥后的成核剂加入高分子抗静电剂溶液中，在超声分散机中超声5~60分钟， 工作频率50~60kHz，功率100~200W，温度为25~60°C ;然后，将该混合溶液持续搅拌 0. 5~2小时使其完全溶解，搅拌温度为25~120°C，搅拌速率500~2000rpm，得到成核剂 和高分子抗静电剂的混合溶液； 将成核剂和高分子抗静电剂的混合溶液进行分离、洗涤，并于40~80°C温度下真空干 燥12~72小时，获得成核剂与高分子的复合抗静电剂。2. 如权利要求1所述的成核剂与高分子的复合抗静电剂的制备方法，其特征在于步 骤（1)中，所述永久型高分子抗静电剂为包含亲油性部分的聚合物分子链段以及含亲水基 团或导电结构单元的聚合物。3. 如权利要求1或2所述的成核剂与高分子的复合抗静电剂的制备方法，其特征在于 步骤（1)中，所述成核剂为无机成核剂、有机成核剂以及高分子成核剂。4. 如权利要求3所述的成核剂与高分子的复合抗静电剂的制备方法，其特征在于步 骤（2)中，所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮，或高分子抗静电剂的良溶剂。5. 如权利要求4所述的成核剂与高分子的复合抗静电剂的制备方法，其特征在于步 骤（3)中，所述分离方法为常压抽滤、真空减压干燥去除溶剂；所述洗涤方法为：将复合抗 静电剂的良溶剂以其溶解量2~20倍的定量，洗涤1~10次。6. 如权利要求5所述的成核剂与高分子的复合抗静电剂的制备方法，其特征在于步 骤（3)中，所述成核剂与高分子抗静电剂的质量配比为1:20~1:1000。7. 根据权利要求1-6之一所述的制备方法获得的成核剂与高分子的复合抗静电剂。8. 如权利要求7所述的复合抗静电剂在制备抗静电高分子材料中的应用。9. 根据权利要求8所述的复合抗静电剂在制备抗静电高分子材料中的应用，其特征 在于将复合抗静电剂与高分子材料通过熔融共混后，注塑、模压或混合溶液刮膜、浇膜成 型；熔融共混加工法的具体步骤如下： 将复合抗静电剂和高分子材料在80~120°C下真空干燥12~48小时，物理混合均 匀后，进行熔融共混，共混温度为180~250°C，剪切速率为5~120rpm，共混时间为3~15 分钟； 然后，进行模压制备测试样件，模压温度为180~250°C，压力为25~45kg/cm2,测试 样件规格为直径8~12cm、厚度0. 5~3mm的圆盘以及其它测试所需的标准样条； 或者，将复合抗静电剂与高分子材料采用溶液共混后，注塑、模压或混合溶液刮膜、浇 膜成型；溶液共混加工法具体步骤如下： 将复合抗静电剂和高分子材料分别在80~120°C温度下真空干燥12~48小时；将定 量复合抗静电剂加入到2~15倍质量比的N-甲基吡咯烷酮与二甲苯的混合溶剂中，超声 分散0. 5~5小时，工作频率50~60kHz，功率100~200W，温度25~60°C，得到复合抗静 电剂均匀分散混合溶液； 将高分子材料加入到上述混合溶液中，持续搅拌溶解〇. 5~2小时，搅拌温度25~ 150°C，搅拌速率500~2000rpm，得到复合抗静电剂/高分子材料的共混溶液； 随即将该混合溶液在模具中进行浇膜或刮膜，将负载混合液的模具进行真空干燥脱模 后即得测试样件，真空干燥温度为60~120°C，干燥时间为2~48小时。10.根据权利要求9所述的复合抗静电剂在制备抗静电高分子材料中的应用，其特征 在于复合抗静电剂和高分子材料的质量比为1:1~1:50 ;所述的高分子材料为聚丙烯。
【专利摘要】本发明属于高分子材料技术领域，具体为一种成核剂/高分子复合抗静电剂及其制备方法和应用。本发明的复合抗静电剂是已商业化的高分子抗静电剂与成核剂的复合物，应用于抗静电高分子材料。该复合抗静电剂通过组分中成核剂的加入，改变了高分子材料的结晶行为：结晶速率及结晶密度显著提高，晶粒尺寸变小，使得非晶区域变小。因此能够明显减少抗静电剂在高分子材料中的填充量，从而降低生产成本。该复合抗静电剂不仅赋予了高分子材料永久抗静电性能，同时增强了高分子材料的力学性能及加工性能。该新型高分子复合抗静电剂的成本较低，制备方法简单，适用于工业化生产。
【IPC分类】C08L23/12, C08K5/1575, C08K5/51, C08L101/12, C08K5/098
【公开号】CN104945730
【申请号】CN201510282139
【发明人】唐萍, 李锐, 司晶晶
【申请人】复旦大学
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年5月28日