本技术涉及着色剂领域，尤其是涉及一种抗静电型有机硅着色剂及其制备方法。
背景技术：
1、常见的橡胶、塑料等有机高分子的电阻率一般为1012～1015ω·m，因此在干燥环境中，高分子材料表面极易积累静电，因此，在一些易燃易爆介质的存放、生产、运输场景，如场景中存在易燃易爆气体、挥发性液体或粉尘，若材料的静电无法及时排放，很容易产生静电放电，进而导致火灾或爆炸，产生严重后果。
2、在塑料材料中，除了添加常见的抗静电剂以外，采用抗静电着色剂也是一种提高抗静电材料的方式。由于在常用的着色剂中，经常使用的炭黑、金属粉末等材料均具有良好的导电性，因此现有技术中存在部分方案，利用着色剂自身的导电性能，以减少塑料、橡胶等材料表面的静电堆积，实现抗静电的效果。
3、在上述材料使用过程中，研究者们也发现了其本身存在一些问题，例如，金属粉末材料本身在撞击时容易产生电火花，其具有较强的敏感性，炭黑本身导电性能相较于金属粉末也较差，需要更大的添加量，且会导致体系有明显的冲击强度和断裂伸长率的降低。
4、基于上述问题，目前存在一种方案，即以碳纳米管作为着色剂或色膏中的导电组分，协同其他着色剂进行到抗静电化改性，以降低橡胶体系的电阻。碳纳米管导电性强，所需的用量较低，因此其添加量很少，且与其他着色剂，如金属氧化物等，具有良好的适配性，可以提供广泛的色域。目前，碳纳米管被运用于较多橡胶、塑料或涂料的抗静电改性中。
5、但是，碳纳米管本身依旧存在一些问题，尤其是在碳纳米管运用于硅橡胶的着色和抗静电使用时。通常情况下，硅橡胶的着色剂是以色膏形式添加的，其采用将着色剂等辅料添加到较低粘度的硅胶载体中制得。但是碳纳米管在硅胶载体中分散性较差，进一步导致色膏在被添加到硅橡胶体系中后，硅橡胶的导电均匀性变差。同时，碳纳米管的添加还容易导致硅橡胶体系固化后体系硬度明显增加，弹性明显下降。
技术实现思路
1、基于上述问题，本技术旨在提供一种运用于有机硅体系的着色剂，其可以兼顾着色和抗静电的效果，同时在较低的添加量下可以实现更均匀的分散和着色，在添加量增多后也可以减少橡胶体系的硬度增加和弹性损失。
2、本技术中提供了一种抗静电型有机硅着色剂，包括硅胶载体，按照质量份记，每5质量份硅胶载体包含如下原料：
3、碳纳米管 1～3份
4、云母片 0.5～1份
5、甘油 0.5份
6、所述云母片上经pmma接枝改性处理；
7、所述碳纳米管经含氟硅烷偶联剂进行表面硅烷化处理。
8、在该方案中，首先采用了碳纳米管和云母片的组合，其中对碳纳米管进行表面硅烷化改性，以减少碳纳米管的团聚，而对云母片进行接枝改性，在云母片表面形成较长的高分子链，利用云母片本身具有的高吸附性能对碳纳米管进行均匀分散，同时由于云母片本身不导电，因此其更需要碳纳米管在吸附于云母片表面时，形成更立体的空间结构，进而提升体系的导电和抗静电性能。
9、在上述方案中，采用接枝的云母片控制碳纳米管的分散，同时对碳纳米管进行硅烷化处理。首先硅烷化后的碳纳米管既可以与硅胶载体之间产生更好的相容性，同时也有助于降低自身的聚沉效应，减少其高表面活性带来的团聚。同时，利用云母片表面形成的长链体系，使碳纳米管可以更趋向于以垂直于云母片表面的形态附着于云母片上，既提高了碳纳米管的分散性，同时也保证了云母片本身对体系的电阻影响更小，有效地避免了云母材料的掺入造成的体系电阻增加。同时，长链的pmma结构还有助于在有机硅体系中提高弹性，降低硬度，整体上，上述有机硅着色剂的掺杂量为0.5～1wt%范围内，对体系具有良好的抗静电改性效果，同时也可以保持良好的机械性能。
10、进一步地，上述方案中选用含氟硅烷偶联剂对碳纳米管进行处理，利用氟元素引入的高疏水性抑制碳纳米管表面的反应性，掩盖其反应位点，也可以减少碳纳米管在有机硅体系中对硅橡胶性能的影响，可以使其更纯粹地作为导电填料和着色剂，减少碳纳米管参与到硅胶的接枝过程中造成的有机硅材料发硬、弹性变差等现象。
11、优选的，所述云母片的径厚比为6～10；
12、在上述方案中，选用特定径厚比的云母片，主要目的在于提高云母片在体系中的分散性能以及对碳纳米管的分布调节性能。首先，云母片本身不导电，同时由于其表面容易负载具有高导电性的碳纳米管，因此电荷不易在云母片上堆积，而是更容易在垂直于云母片所在平面的方向进行传导，同时，在加工过程中云母片本身很容易在体系内形成接近的分布取向，因此可以控制静电传导的同时，提高着色均匀性，以在较低的着色剂添加量情况下实现更好的着色。若云母片的径厚比过高，则容易导致云母片本身阻碍了垂直于云母片方向上的电荷传导，导致其整体电阻有明显升高，而若云母片的径厚比过低，则其对碳纳米管的吸附性能以及对着色剂的铺展性能都会有所降低，导致着色均匀性以及着色度，也会小幅降低导电性能。
13、优选的，所述碳纳米管为单壁碳纳米管，所述单壁碳纳米管的长径比为5～10。
14、在上述方案中，控制单壁碳纳米管的长径比主要目的在于保持良好的导电性的同时控制掺入后对胶材料机械性能的影响，首先，长径比如果过大，一方面会导致最终得到的有机硅体系硬度有一定程度的升高，回弹性有小幅度减弱，同时也会导致体系中着色均匀度变差。而长径比过低则会导致体系的导电性能有明显的减弱，其原因可能在于碳纳米管之间无法形成良好的电路传导体系。
15、优选的，还包括非离子表面活性剂，非离子表面活性剂的添加质量份为1～2份。
16、添加一定量的非离子表面活性剂，使非离子表面活性剂附着在碳纳米管和云母片的表面，该方法有助于提高碳纳米管之间的斥力的同时，也不至于对碳纳米管的导电性产生过大的影响。
17、优选的，所述硅胶载体为非反应性硅胶和端羟基硅油的组合，非反应性硅胶占硅胶载体质量的90～98%，所述非反应性硅胶任选为甲基硅橡胶、苯基硅橡胶中的一种或多种。
18、在上述方案中，在硅胶载体中选择以非反应性硅胶为主体，引入少量羟基硅油的方案，在端羟基硅油的作用下，可以在一定程度上降低碳纳米管因受到含氟硅烷的覆盖而造成的因整体疏水性过强而产生的团聚现象，进而有助于在有机硅体系中保持良好的分散性。
19、另外，本技术还包含上述抗静电型有机硅着色剂的制备方法，包含如下步骤：
20、碳纳米管改性：使用含氟硅烷偶联剂对碳纳米管的表面进行处理；
21、云母片接枝：将具有特定长径比的云母片在容积中与偶联剂进行反应，使云母片表面接枝乙烯基，再通过甲基丙烯酸甲酯在引发剂作用下发生原位聚合得到；
22、填料预组合：将改性后的碳纳米管、接枝后的云母片加入到甘油中，加入非离子表面活性剂，经超声处理10～20min，得到糊状物；
23、最终混合：填料预组合得到的糊状物加入到硅胶载体中，保持搅拌，得到有机硅着色剂。
24、在该方案中，在对碳纳米管进行硅烷化处理后，通过先将云母片和碳纳米管进行混合，并在超声下进行处理，以促进碳纳米管和云母片发生自组装，形成复合填料体系，再加入到硅胶载体中进行分散，在上述过程中，有助于碳纳米管连接在云母片的表面，并形成复合结构，以提高碳纳米管的分散性，减少云母片的添加对体系电阻的影响。
25、优选的，在碳纳米管改性步骤中，含氟硅烷偶联剂和碳纳米管的质量比为1～3∶100。
26、在上述方案中，控制含氟有机硅烷的添加质量主要目的是控制碳纳米管的疏水性，碳纳米管的疏水性太强反而会导致其在有机硅体系中容易因疏水相互作用力而导致容易团聚，若含氟有机硅烷的添加量过少，则会导致碳纳米管与云母片之间的组装结构不稳定，碳纳米管的取向会更倾向于倒伏在云母片的表面，从检测结果上看主要体现在体系的电阻升高。
27、优选的，在云母片接枝的步骤中，云母片上接枝化合物的质量为云母片质量的10～15%。
28、云母片表面接枝化合物的质量一方面会影响云母片本身的分散性能以及云母片和碳纳米管之间的结合性能，另一方面也会影响云母片在硅橡胶中的机械性能表现。当接枝含量超过15%后，会导致碳纳米管结合在云母片表面的阻力增大，进而容易导致碳纳米管团聚。而接枝含量过低则会导致云母片本身容易团聚，导致体系均匀度变差，硬度有明显提升。
29、优选的，在云母片接枝的步骤中，具体步骤如下：
30、将云母片先分散在水中，加入硅烷偶联剂，加热反应使其表面被硅烷偶联剂接枝，随后分离得到预接枝的云母片，随后将预接枝的云母片加入到甲苯中，加入引发剂和甲基丙烯酸甲酯进行聚合反应，硅烷偶联剂的质量为云母片0.02～0.04倍。进一步优选的，云母片接枝步骤中，聚合反应的温度为70～80℃，反应时间为8～12h。
31、在上述反应条件下，可以使云母片表面被充分地接枝，提高了反应的均匀性。
32、综上所述，本技术中提供了一种抗静电型有机硅着色剂及其制备方法，在本方案中，通过对碳纳米管进行硅烷化改性，并对云母片进行pmma接枝处理，通过上述处理方式可以利用接枝pmma的云母片对碳纳米管进行分散，提高碳纳米管的分散性的同时，利用填料上的柔性结构减少碳纳米管和云母片对有机硅体系机械性能的影响，降低有机硅的硬度的同时提高有机硅的弹性，以获得具有低电阻、高均匀度、高着色性能以及高柔韧度的有机硅材料。