一种低湿度抗静电聚合物及其生产工艺的制作方法

1.本发明属于抗静电剂领域，具体涉及一种低湿度抗静电聚合物及其生产工艺。


背景技术：

2.高分子材料又称聚合物材料，是以高分子化合物为基体，再配有其他添加剂(助剂)所构成的材料，由于高分子材料具备质轻、耐磨、耐腐蚀、力学性能优异、容易加工等特性，使得高分子材料市场占有率越来越高。塑料是现代社会广泛使用的高分子材料，但是塑料表面电阻率相对较高，在其加工或产品的使用过程中积聚的电荷难以去除，大量电荷的积累容易造成静电吸尘、静电放电等不良现象，严重时可产生火花，引起火灾，给工业生产或者日常生活带来不良影响。
3.采用抗静电聚合物将塑料聚集的有害电荷消除使其不对生产/生活造成不便或危害，根据使用方式的不同，抗静电聚合物可以分为外涂型和内混型两种。外涂型抗静电聚合物是指涂在塑料表面所用的一类抗静电聚合物；内混型抗静电聚合物是指在塑料的加工过程中添加到塑料内的一类抗静电聚合物。外涂型抗静电聚合物使用时与其他物摩擦很容易失掉抗静电性能，效力短暂；内混型抗静电聚合物，由于是在塑料加工过程中加入，即使因搬运等将塑料表面活性抗静电聚合物磨蚀，但是位于塑料中的内用抗静电聚合物会向塑料表面迁移，抗静电时间长，因此内混型抗静电聚合物越来越受到关注。
4.内混型抗静电聚合物中，传统型抗静电聚合物是由小分子的表面活性剂组成，含有亲水基团和亲油基团，传统型抗静电聚合物在湿度低的情况下对塑料聚集的有害电荷去除率明显低于湿度高的情况下的有害电荷去除率，由此可知，传统型抗静电聚合物存在对环境湿度依赖性大的问题，而高分子永久型抗静电聚合物，对环境湿度依赖性小，且具有抗静电时间长、耐摩擦、耐水洗等优点，但也存在对塑料聚集的有害电荷去除率比传统型抗静电聚合物差、与基体树脂相容性差等问题，因此，如何通过配制抗静电聚合物的成分以及对抗静电聚合物生产工艺优化，使得配制的抗静电聚合物在低湿度下，仍然具有更好的有害电荷去除率，且生产工艺优化后的抗静电聚合物制得的塑料具有更好的力学性能，是本发明亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种低湿度抗静电聚合物及其生产工艺，以解决上述背景技术中提出的如何通过配制抗静电聚合物的成分以及对抗静电聚合物生产工艺优化，使得配制的抗静电聚合物在低湿度下，仍然具有更好的有害电荷去除率，且生产工艺优化后的抗静电聚合物制得的塑料具有更好的力学性能，是本发明亟待解决的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种低湿度抗静电聚合物，包括以下质量份的组分：载体树脂67-81.3 质量份，聚乙二醇0.5-9质量份，小分子离子型抗静电剂0.5-4质量份，高分子永久型抗静电剂8.5-25质量份，有机酯添加剂0.1-0.5质量份。
8.作为进一步的改进，所述有机酯添加剂选自偏苯三酸酯，偏苯三酸酯选自偏苯三酸三辛酯、偏苯三酸三异壬酯中的一种或者两种的组合，偏苯三酸三辛酯由佛山市威之宝新材料有限公司购买，偏苯三酸三异壬酯由江苏豪隆化工有限公司购买。
9.作为进一步的改进，所述高分子永久型抗静电剂选自聚醚酰胺嵌段共聚物，所述聚醚酰胺嵌段共聚物由己内酰胺、癸二酸、6-氨基已酸、聚乙二醇和钛酸四丁酯反应制得，其中，聚乙二醇、癸二酸、钛酸四丁酯均由国药集团化学试剂有限公司提供，己内酰胺由武汉远成共创科技有限公司提供，6
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氨基已酸由上海阿拉丁生化科技股份有限公司提供。
10.作为进一步的改进，所述小分子离子型抗静电剂选自高氯酸钠、高氯酸锂、氯化锂、醋酸锂、溴化钠、磷酸钾中的一种或更多种的组合。
11.一种低湿度抗静电聚合物的生产工艺，包括以下步骤：
12.1)称取载体树脂、有机酯添加剂、高分子永久型抗静电剂，通过高混机混匀；
13.2)将步骤1)中的物质置于60-80℃真空烘箱中干燥1-3h；
14.3)向步骤2)中继续加入聚乙二醇、小分子离子型抗静电剂、有机酯添加剂，烘干1-3h；
15.4)将步骤3)中烘干后的物质输送至螺杆挤出机挤出造粒，制得抗静电聚合物。
16.作为进一步的改进，将步骤1)称取的载体树脂、有机酯添加剂、高分子永久型抗静电剂送入高混机前，先置于60-80℃真空烘箱中干燥3-6h。
17.作为进一步的改进，步骤1)中高混机温度为80-100℃，混合时间 20-40min；
18.步骤3)中还加入有1-2质量份聚苯乙烯以及0.1-0.4质量份抗氧剂。
19.作为进一步的改进，一种低湿度抗静电聚合物的生产工艺，所述载体树脂选自聚碳酸酯；
20.所述抗氧剂选自二丁基羟基甲苯、叔丁基对苯二酚、三(2,4-二叔丁基) 亚磷酸苯酯中的一种或者更多种的组合。
21.作为进一步的改进，步骤4)中所述双螺杆造粒机工艺温度为：第一区： 0℃—120℃；第二区：0℃—135℃；第三区：90℃—150℃；第四区： 90℃—170℃；第五区：90℃—180℃；第六区：100℃—185℃；第七区： 110℃—190℃；第八区：120℃—195℃；第九区：130℃—200℃；所述双螺杆造粒机的主机转速：30-300r/m；所述双螺杆造粒机的喂料转速：5-120r/m。
22.一种低湿度抗静电聚合物在塑料加工或使用领域中的应用。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
24.本发明中，通过使用聚乙二醇、小分子离子型抗静电剂和高分子永久型抗静电剂作为配制抗静电聚合物的组分，使得抗静电聚合物制得的塑料可以在低湿度条件下，仍然具有较好的有害电荷去除率，并且在同一湿度条件下，由于有机酯添加剂的添加，不仅增加了塑料的润滑性，也加快抗静电聚合物中的抗静电剂向塑料表面移动速度，直至达到饱和状态，从而加速静电荷泄漏，抗静电效果更好；
25.并且在抗静电聚合物中的高分子永久型抗静电剂含量高时，由于有机酯添加剂的添加和工艺条件的优化，使得有机酯添加剂具有更好的分散效果，由于高分子永久型抗静电剂与塑料、基体树脂相容性好，混合更均匀，从而使得抗静电聚合物制得的塑料具有更优的拉伸强度和具有更好的抗静电效果。
具体实施方式
26.下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
27.一种低湿度抗静电聚合物，包括以下质量份的组分：载体树脂67-81.3 质量份，聚乙二醇0.5-9质量份，小分子离子型抗静电剂0.5-4质量份，高分子永久型抗静电剂8.5-25质量份，有机酯添加剂0.1-0.5质量份。
28.通过一种低湿度抗静电聚合物生产工艺生产抗静电聚合物时，包括以下生产过程：
29.1)称取载体树脂、有机酯添加剂、高分子永久型抗静电剂，通过高混机混匀；
30.2)将步骤1)中的物质置于60-80℃真空烘箱中干燥1-3h；
31.3)向步骤2)中继续加入聚乙二醇、小分子离子型抗静电剂、有机酯添加剂，烘干1-3h；
32.4)将步骤3)中烘干后的物质输送至螺杆挤出机挤出造粒，制得抗静电聚合物。
33.其中，将步骤1)称取的载体树脂、有机酯添加剂、高分子永久型抗静电剂送入高混机前，先置于60-80℃真空烘箱中干燥3-6h。
34.其中，步骤1)中高混机温度为80-100℃，混合时间20-40min；
35.步骤3)中还加入有1-2质量份聚苯乙烯以及0.1-0.4质量份抗氧剂。
36.其中，步骤4)中所述双螺杆造粒机工艺温度为：第一区：0℃—120℃；第二区：0℃—135℃；第三区：90℃—150℃；第四区：90℃—170℃；第五区：90℃—180℃；第六区：100℃—185℃；第七区：110℃—190℃；第八区： 120℃—195℃；第九区：130℃—200℃；所述双螺杆造粒机的主机转速： 30-300r/m；所述双螺杆造粒机的喂料转速：5-120r/m。
37.其中，所述有机酯添加剂选自偏苯三酸酯，。
38.其中，所述高分子永久型抗静电剂选自聚醚酰胺嵌段共聚物，所述聚醚酰胺嵌段共聚物由己内酰胺、癸二酸、6-氨基已酸、聚乙二醇和钛酸四丁酯反应制得。
39.其中：聚醚酰胺嵌段共聚物的制备方法为：将己内酰胺、癸二酸、6-氨基已酸、聚乙二醇和钛酸四丁酯置入反应釜，在惰性气体保护下，反应釜缓慢升温至220-260℃后，进行保温反应3-6h，然后抽真空继续保温反应1.5-4h 后，提纯，制得聚醚酰胺嵌段共聚物。
40.其中，所述小分子离子型抗静电剂选自高氯酸钠、高氯酸锂、氯化锂、醋酸锂、溴化钠、磷酸钾中的一种或更多种的组合。
41.其中，还包括以下质量份的组分：聚苯乙烯0.5-2.5质量份，抗氧剂 0.1-0.2质量份。
42.其中，所述载体树脂选自聚碳酸酯；
43.其中，所述抗氧剂为二丁基羟基甲苯、叔丁基对苯二酚、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯中的一种或者更多种的组合。
44.下面将结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
45.实施例1：一种低湿度抗静电聚合物的生产工艺，包括以下步骤：
46.1)称取72.7质量份的聚碳酸酯、0.1质量份偏苯三酸三辛酯、20质量份聚醚酰胺嵌段共聚物，通过高混机混匀；
47.2)将步骤1)中的物质置于65℃真空烘箱中干燥2h；
48.3)向步骤2)中继续加入4质量份聚乙二醇、2质量份高氯酸钠、0.05 质量份偏苯三酸三辛酯，烘干2h；
49.4)将步骤3)中烘干后的物质输送至螺杆挤出机挤出造粒，制得抗静电聚合物。
50.其中，将步骤1)称取的聚碳酸酯、偏苯三酸三辛酯、聚醚酰胺嵌段共聚物送入高混机前，先置于65℃真空烘箱中干燥4h。
51.其中，步骤1)中高混机温度为90℃，混合时间30min；
52.步骤3)中还加入有1质量份聚苯乙烯以及0.1质量份三(2,4-二叔丁基) 亚磷酸苯酯；
53.其中，步骤4)中所述双螺杆造粒机工艺温度为：第一区：100℃；第二区：120℃；第三区：130℃；第四区：160℃；第五区：170℃；第六区：180℃；第七区：180℃；第八区：190℃；第九区：190℃；所述双螺杆造粒机的主机转速：200r/m；所述双螺杆造粒机的喂料转速：90r/m；
54.其中：聚醚酰胺嵌段共聚物的制备方法为：将100质量份己内酰胺、10 质量份癸二酸、5质量份6-氨基已酸、60质量份聚乙二醇和2质量份钛酸四丁酯置入反应釜，在氮气保护下，反应釜缓慢升温至250℃后，进行保温反应 5h，然后抽真空继续保温反应2h后，提纯，制得聚醚酰胺嵌段共聚物(根据聚醚酰胺嵌段共聚物实际需要，可以多次进行操作(例如每1次，5次，10 次，20次，25次等))。
55.实施例2：一种低湿度抗静电聚合物的生产工艺，包括以下步骤：
56.一种低湿度抗静电聚合物的生产工艺，包括以下步骤：
57.1)称取67质量份的聚碳酸酯、0.05质量份偏苯三酸三异壬酯、8.5质量份聚醚酰胺嵌段共聚物，通过高混机混匀；
58.2)将步骤1)中的物质置于60℃真空烘箱中干燥1h；
59.3)向步骤2)中继续加入0.5质量份聚乙二醇、0.5质量份氯化锂、0.05 质量份偏苯三酸三异壬酯，烘干1h；
60.4)将步骤3)中烘干后的物质输送至螺杆挤出机挤出造粒，制得抗静电聚合物；
61.其中，将步骤1)称取的聚碳酸酯、偏苯三酸三异壬酯、聚醚酰胺嵌段共聚物送入高混机前，先置于60℃真空烘箱中干燥3h；
62.其中，步骤1)中高混机温度为80℃，混合时间20min；
63.步骤3)中还加入有0.5质量份聚苯乙烯以及0.1质量份三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯；
64.其中，步骤4)中所述双螺杆造粒机工艺温度为：第一区：0℃；第二区： 0℃；第三区：90℃；第四区：90℃；第五区：90℃；第六区：100℃；第七区：110℃；第八区：120℃；第九区：130℃；所述双螺杆造粒机的主机转速： 30r/m；所述双螺杆造粒机的喂料转速：5r/m；
65.其中：聚醚酰胺嵌段共聚物的制备方法为：将115质量份己内酰胺、11 质量份癸二酸、4.5质量份6-氨基已酸、60质量份聚乙二醇和1.5质量份钛酸四丁酯置入反应釜，在氮气保护下，反应釜缓慢升温至220℃后，进行保温反应3h，然后抽真空继续保温反应1.5h后，提纯，制得聚醚酰胺嵌段共聚物 (根据聚醚酰胺嵌段共聚物实际需要，可以多次进行操作(例如每1次，5次， 10次，20次，25次等))。
66.实施例3：
67.一种低湿度抗静电聚合物的生产工艺，包括以下步骤：
68.1)称取81.3质量份的聚碳酸酯、0.3质量份偏苯三酸三辛酯、25质量份聚醚酰胺嵌段共聚物，通过高混机混匀；
69.2)将步骤1)中的物质置于80℃真空烘箱中干燥3h；
70.3)向步骤2)中继续加入9质量份聚乙二醇、4质量份溴化钠、0.2质量份偏苯三酸三辛酯，烘干3h；
71.4)将步骤3)中烘干后的物质输送至螺杆挤出机挤出造粒，制得抗静电聚合物；
72.其中，将步骤1)称取的聚碳酸酯、偏苯三酸三辛酯、聚醚酰胺嵌段共聚物送入高混机前，先置于80℃真空烘箱中干燥6h；
73.其中，步骤1)中高混机温度为100℃，混合时间40min；
74.步骤3)中还加入有2.5质量份聚苯乙烯以及0.2质量份三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯；
75.其中，步骤4)中所述双螺杆造粒机工艺温度为：第一区：120℃；第二区：135℃；第三区：150℃；第四区：170℃；第五区：180℃；第六区：185℃；第七区：190℃；第八区：195℃；第九区：200℃；所述双螺杆造粒机的主机转速：300r/m；所述双螺杆造粒机的喂料转速：120r/m；
76.其中：聚醚酰胺嵌段共聚物的制备方法为：将100质量份己内酰胺、10 质量份癸二酸、5质量份6-氨基已酸、60质量份聚乙二醇和2质量份钛酸四丁酯置入反应釜，在氮气保护下，反应釜缓慢升温至250℃后，进行保温反应 5h，然后抽真空继续保温反应2h后，提纯，制得聚醚酰胺嵌段共聚物(根据聚醚酰胺嵌段共聚物实际需要，可以多次进行操作(例如每1次，5次，10 次，20次，25次等))。
77.对比例1：
78.采用的抗静电聚合物制备方法、组分且各组分质量基本同实施例1，区别在于：步骤1)和步骤3)中有机酯添加剂为聚二甲基硅氧烷。
79.对比例2：
80.采用的抗静电聚合物制备方法、组分且各组分质量基本同实施例1，区别在于：去除步骤1)和步骤2)，并将步骤1)中称取的载体树脂、有机酯添加剂、高分子永久型抗静电剂直接置入步骤3)中。
81.将实施例1-3以及对比例1-2制得的抗静电聚合物添加到树脂中，对得到的塑料制品进行表面电阻率、拉伸强度试验，
82.其中，实施例1-3以及对比例1-2在空气相对湿度为20％条件下进行试验，同时实施例1以及对比例1也在空气相对湿度为25％条件下进行试验。
83.具体测试方法如下：
84.(1)表面电阻率测试方法：
85.依据astm d257-07“绝缘材料直流电阻或电导系数标准测试方法 (standard testmethods for dc resistance or conductance of insulatingmaterials)”协议，在keithley 6517a/8009电阻率测试固定装置具(购自美国俄亥俄州克利夫兰的吉时利仪器公司 (keithleyinstruments,inc.,cleveland,ohio))上进行测量。所采用的电压为100v。
该装备可测量的表面电阻率的上限值为10
17
ω/
□
(即，欧姆/平方)，所有测试均在温度为25℃环境条件下完成。
86.(2)拉伸强度测试方法：
87.拉伸强度测试采用标准astm d638，抗静电聚合物的尺寸为57mm
×
127mm
ꢀ×
3.2mm，拉伸速度为5mm/min；
88.试验对象为在空气相对湿度分别为20％、25％的条件下，存放一个月的塑料，测得的试验数据如表1所示：
[0089][0090]
表1
[0091]
从实施例1-3和对比例1分析可知，在空气相对湿度为20％时，偏苯三酸酯的添加，制得的塑料具有更好的表面电阻率和拉伸强度；
[0092]
并且在实施例1、对比例1位于空气相对湿度分别为20％和25％的环境中，对比分析可知，在添加偏苯三酸酯的条件下，制得的塑料表面电阻率受空气相对湿度影响较小，而在未添加偏苯三酸酯的条件下，制得的塑料表面电阻率相对较高，并且表面电阻率受空气相对湿度影响较大；
[0093]
实施例1和对比例2分析可知，在生产工艺优化的条件下，对表面电阻率和拉伸强度影响较大，但是生产工艺优化制得的塑料表面电阻率高于添加偏苯三酸酯制得的塑料表面电阻率。
[0094]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0095]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定，显然，本发明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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。