專(zhuān)利名稱(chēng)：一種永久性抗靜電模塑組合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱塑性塑料技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，公開(kāi)了一種低抗靜電劑含量且綜合 性能優(yōu)良的永久抗靜電模塑組合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
在日常生活和生產(chǎn)中，許多材料在使用過(guò)程中容易產(chǎn)生靜電積累，造成吸塵、電 擊，甚至產(chǎn)生火花后導(dǎo)致爆炸等惡性事故。如在紡織工業(yè)中合成纖維的生產(chǎn)和加工；電子工 業(yè)中各種靜電敏感性元件的生產(chǎn)、運(yùn)輸、貯放，由于靜電荷的積累往往會(huì)造成重大損失；化 工、煉油業(yè)、采礦業(yè)以及軍事工業(yè)中，由各種非金屬材料的應(yīng)用而引起的靜電積累所造成的 危害也屢見(jiàn)不鮮，所以靜電的防治已經(jīng)引起人們的重視。目前最常用且行之有效的方法是 使用抗靜電劑以降低材料的表面電阻率?？轨o電劑按照發(fā)揮抗靜電性能的時(shí)效性可分為小分子短暫型抗靜電劑和聚合物 長(zhǎng)效型抗靜電劑。前者隨著時(shí)間逐漸擴(kuò)散到聚合物表面形成一薄層，這層抗靜電劑薄層通 過(guò)吸收外界環(huán)境中的水分子從而形成一導(dǎo)電通路來(lái)阻止靜電荷的聚集。該類(lèi)抗靜電劑可 讓聚合物的表面電阻率下降至IOltl 1012ohmS/Sq，使聚合物具有較慢的靜電耗散速率來(lái)阻 止電荷累計(jì)。它的缺點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，第一，只能在一些短期應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)提供經(jīng)濟(jì)的靜電保 護(hù)，聚合物的表面電阻率可下降至IOltl 1012Ohms/sq;第二，它的抗靜電效果的發(fā)揮嚴(yán)重 依賴(lài)于環(huán)境濕度，一般相對(duì)濕度RH > 50%條件下才能發(fā)揮作用；第三，由于該類(lèi)抗靜電劑 的遷移性，使得它不能使用在一些對(duì)應(yīng)用環(huán)境要求十分潔凈的場(chǎng)合(如電子托盤(pán)和電子包 裝)。相對(duì)而言，聚合物永久型抗靜電劑具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)，根據(jù)聚合物中抗靜電劑的含 量和分布可將表面電阻率下降至IO8 1012ohmS/Sq，這使得它可以應(yīng)用在需要更低的電阻 率來(lái)避免火花和防止電子產(chǎn)品發(fā)生靜電釋放的領(lǐng)域。與遷移性抗靜電劑不同的是，盡管在 很低的濕度下表面電阻率可能會(huì)稍有升高，但大部分該類(lèi)抗靜電劑幾乎不依賴(lài)相對(duì)濕度而 發(fā)揮作用。這使得它在一些較苛刻的干燥環(huán)境中能同樣發(fā)揮功效。另外，由于它不具有遷 移性，不會(huì)造成任何污染，這使得它在一些高端抗靜電應(yīng)用領(lǐng)域中大放異彩。然而，在聚合物永久型抗靜電劑方面，無(wú)論是一直以來(lái)都比較受歡迎的聚醚型抗 靜電劑，還是近兩年才面世的金屬鹽離聚物型抗靜電劑，如需達(dá)到比較好的抗靜電效果，它 們?cè)跇?shù)脂基體中的添加量都比較高(一般為10wt% 20wt% )，對(duì)于一些抗靜電要求較高 或者采用吹塑成型等非注塑成型方式的應(yīng)用領(lǐng)域，添加量甚至要超過(guò)25wt%。較高的添加 量帶來(lái)了不少問(wèn)題，首先，材料成本大幅上升，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力下降；其次，聚合物永久型抗靜電 劑大多屬于彈性體范疇，樹(shù)脂基體中加入大量該類(lèi)抗靜電劑后，材料的強(qiáng) 度和剛性明顯下 降。因此如何在較少的抗靜電劑添加量下，使得復(fù)合材料能達(dá)到同樣優(yōu)良的表面抗靜電效 果，已經(jīng)成為當(dāng)今抗靜電塑料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，具有十分重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低抗靜電劑含量且綜合性能優(yōu)良的抗靜電模塑組合物。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述抗靜電模塑組合物的制備方法。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種抗靜電模塑組合物，由以下重量份的組分組成熱塑性樹(shù)脂50-95份聚合物型抗靜電劑5-30份礦物填料5-40份界面粘合劑0-15份。在上述模塑組合物中，所述的熱塑性樹(shù)脂為聚縮醛、聚烯烴、聚氯乙烯、聚丙烯酸 類(lèi)、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚碳酸酯、聚酰胺、 聚酰胺酰亞胺、聚苯醚、聚苯硫醚、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯或其混 合物。在上述模塑組合物中，所述的聚合物型抗靜電劑為含聚醚的嵌段共聚物、金屬鹽 離聚物、季銨鹽型、磺酸型、內(nèi)銨鹽型或其混合物。在上述模塑組合物中，所述的礦物填料為玻璃纖維、高嶺土、滑石粉、云母、硅灰石 或其混合物。在上述模塑組合物中，所述的玻璃纖維為E-玻璃纖維、S-玻璃纖維、A-玻璃纖維、 C-玻璃纖維、D-玻璃纖維、M-玻璃纖維、R-玻璃纖維中的一種或幾種的混合物；所述的玻 璃纖維是長(zhǎng)度為2 50mm的短切玻璃纖維、或未經(jīng)短切的長(zhǎng)玻璃纖維；所述的玻璃纖維的
5 μ m 20 μ m。在上述模塑組合物中，所述的高嶺土為天然水合的高嶺土、經(jīng)煅燒的無(wú)水高嶺土 或其混合物；所述的高嶺土的平均粒度(當(dāng)量直徑)為0. 2 μ m 10 μ m。在上述模塑組合物中，所述的滑石粉的平均粒徑可以是2 μ m 50 μ m。在上述模塑組合物中，所述的云母是白云母、金云母、黑云母、鋰云母、鐵鋰云母、 納云母、氟金云母或其混合物；所述云母的徑厚比為10 200 ；所述硅灰石的長(zhǎng)徑比為 10 1 30 1。
在上述模塑組合物中，所述的界面粘合劑為苯乙烯-馬來(lái)酸酐共聚物、硅烷偶聯(lián) 劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑或其混合物。上述抗靜電劑模塑組合物的制備方法，包括如下步驟采用擠出機(jī)生產(chǎn)，熱塑性樹(shù) 脂從擠出機(jī)最后端的主喂料口加入，聚合物型抗靜電劑、礦物填料和界面粘合劑在擠出機(jī) 的主喂料口或者擠出段的其他任意位置加入；如果有其它添加劑的話，選擇與熱塑性樹(shù)脂 混合后一起加入或單獨(dú)從料筒位置加入。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明采用的聚合物型抗靜電劑屬于親水性聚合物。當(dāng)其和高分子基體共混后， 一方面由于其分子鏈的運(yùn)動(dòng)能力較強(qiáng)，分子間便于質(zhì)子移動(dòng)，通過(guò)離子導(dǎo)電來(lái)傳導(dǎo)和釋放 產(chǎn)生的靜電荷；另一方面，抗靜電能力是通過(guò)其特殊的分散形態(tài)體現(xiàn)的。研究表明，聚合物 型抗靜電劑主要是在制品表層呈微細(xì)的層狀或筋狀分布，構(gòu)成導(dǎo)電性表層，而在中心部分 幾乎呈球狀分布，形成所謂的“芯殼結(jié)構(gòu)”，并以此為通路泄露靜電荷。當(dāng)將聚合物型抗靜電劑添加到單一樹(shù)脂基體中后，正如上述機(jī)理所述，其在制品 表層呈微細(xì)的層狀或筋狀分布，尤其需注意的是，這些層狀或筋狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部是實(shí)心的，其內(nèi)部充滿(mǎn)了抗靜電劑，而這些內(nèi)部的抗靜電劑并沒(méi)有形成額外的導(dǎo)電通路，它們和外層的 抗靜電劑表層是作為一個(gè)單一的導(dǎo)電通路整體而發(fā)揮作用的。而本發(fā)明的另一特點(diǎn)就是在上述普通配方體系的基礎(chǔ)上加入了特定的具有一定 結(jié)構(gòu)度或長(zhǎng)徑比的礦物填料，由于聚合物型抗靜電劑與樹(shù)脂基體和礦物填料表面之間界面 張力和物理化學(xué)作用力的不同，使得聚合物型抗靜電劑優(yōu)先依附于這些礦物填料的表面分 布，從而在填料最外層形成一層很薄的抗靜電涂層，該抗靜電涂層復(fù)制了填料的外觀結(jié)構(gòu) 因而亦具有了填料的結(jié)構(gòu)度，這十分有利于導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的形成。而且，該很薄的抗靜電涂層 內(nèi)部為礦物填料，與聚合物型抗靜電劑填充單一樹(shù)脂體系情況下的實(shí)心層狀或筋狀結(jié)構(gòu)相 比，在相同的聚合物型抗靜電劑添加量下，前者可形成更多更高效且完整的表面電荷疏導(dǎo) 網(wǎng)絡(luò)。換言之，為了達(dá)到相同的表面抗靜電效果，前者所需的高分子抗靜電劑的添加量遠(yuǎn)遠(yuǎn) 低于后者。另外，前者體系中屬于彈性體范疇的高分子抗靜電劑含量很少，再加上具有一定 結(jié)構(gòu)度的礦物填料的補(bǔ)強(qiáng)作用，前者的材料的物理機(jī)械性能要明顯優(yōu)于后者。因此，本發(fā)明的抗靜電模塑組合物的抗靜電劑含量低且綜合性能優(yōu)良。
具體實(shí)施例方式表1-1為實(shí)施例1 3和比較例1 3的具體配方表抗靜電劑-1為鉀鹽離聚物類(lèi)型抗靜電劑。礦物填料MICA為白云母、徑厚比為 50 1 ；粘合劑-1為硅烷偶聯(lián)劑。制備方法將熱塑性樹(shù)脂，礦物填料和界面粘合劑進(jìn)行干式混合，然后通過(guò)長(zhǎng)徑比 為40/1的同向雙螺桿擠出機(jī)的主進(jìn)料器加入。聚合物型抗靜電劑在擠出段的第五段由側(cè) 喂料口加入。擠出溫度設(shè)定在160°C 200°C。將擠出粒子在80°C的除濕干燥機(jī)中干燥4 小時(shí)，然后在常規(guī)注塑成型機(jī)中按照表中的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)成型測(cè)試所需試樣并按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)
試表1-2為測(cè)試結(jié)果。同時(shí)對(duì)比實(shí)施例1和比較例1，實(shí)施例2和比較例2，實(shí)施例3 和比較例3均可發(fā)現(xiàn)，配方中加有白云母的體系的表面電阻率明顯低于未加白云母的體系 的，并且前者的機(jī)械強(qiáng)度和剛性與后者相比也有明顯的提高。表1-權(quán)利要求
一種抗靜電模塑組合物，其特征在于，由以下重量份的組分組成熱塑性樹(shù)脂50 95份聚合物型抗靜電劑 5 30份礦物填料 5 40份界面粘合劑0 15份。
2.如權(quán)利要求1所述的模塑組合物，其特征在于所述的熱塑性樹(shù)脂為聚縮醛、聚烯烴、 聚氯乙烯、聚丙烯酸類(lèi)、聚苯乙烯、丙烯腈_ 丁二烯_苯乙烯共聚物、苯乙烯_丙烯腈共聚 物、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰胺酰亞胺、聚苯醚、聚苯硫醚、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二 甲酸丁二醇酯或其混合物。
3.如權(quán)利要求1所述的模塑組合物，其特征在于所述的聚合物型抗靜電劑為含聚醚的 嵌段共聚物抗靜電劑、金屬鹽離聚物抗靜電劑、季銨鹽型抗靜電劑、磺酸型抗靜電劑、內(nèi)銨 鹽型抗靜電劑或其混合物。
4.如權(quán)利要求1所述的模塑組合物，其特征在于所述的礦物填料為玻璃纖維、高嶺土、 滑石粉、云母、硅灰石或其混合物。
5.如權(quán)利要求4所述的模塑組合物，其特征在于所述的玻璃纖維為E-玻璃纖維、S-玻 璃纖維、A-玻璃纖維、C-玻璃纖維、D-玻璃纖維、M-玻璃纖維、R-玻璃纖維中的一種或幾 種的混合物；所述的玻璃纖維是長(zhǎng)度為2 50mm的短切玻璃纖維、或末經(jīng)短切的長(zhǎng)玻璃纖 維；所述的玻璃纖維的直徑為5 μ m 20 μ m。
6.如權(quán)利要求4所述的模塑組合物，其特征在于所述的高嶺土為天然水合的高嶺土、 經(jīng)煅燒的無(wú)水高嶺土或其混合物；所述的高嶺土的平均粒度(當(dāng)量直徑)為0.2μ m 10 μ m。
7.如權(quán)利要求4所述的模塑組合物，其特征在于所述的滑石粉的平均粒徑可以是 2 μ m 50 μ m。
8.如權(quán)利要求4所述的模塑組合物，其特征在于所述的云母是白云母、金云母、黑云 母、鋰云母、鐵鋰云母、納云母、氟金云母或其混合物；所述云母的徑厚比為10 200 ；所述 硅灰石的長(zhǎng)徑比為10 1 30 1。
9.如權(quán)利要求1所述的模塑組合物，其特征在于所述的界面粘合劑為苯乙烯_馬來(lái)酸 酐共聚物、硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑或其混合物。
10.權(quán)利要求1所述抗靜電劑模塑組合物的制備方法，其特征在于包括如下步驟采 用擠出機(jī)生產(chǎn)，熱塑性樹(shù)脂從擠出機(jī)最后端的主喂料口加入，聚合物型抗靜電劑、礦物填料 和界面粘合劑在擠出機(jī)的主喂料口或者擠出段的其他任意位置加入；如果有其它添加劑的 話，選擇與熱塑性樹(shù)脂混合后一起加入或單獨(dú)從料筒位置加入。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低抗靜電劑含量且綜合性能優(yōu)良的永久抗靜電模塑組合物及其制備方法。其特征在于，有以下重量份原料組成熱塑性樹(shù)脂50-95份、聚合物型永久性抗靜電劑5-30份、礦物填料5-40份、界面粘合劑0-15份。其制備方法包括在常規(guī)的擠出機(jī)上生產(chǎn)，如單螺桿擠出機(jī)，雙螺桿擠出機(jī)等。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是整個(gè)復(fù)合材料中只需加入較少量的聚合物型永久性抗靜電劑即可使最終材料獲得十分優(yōu)異的表面抗靜電性能。
文檔編號(hào)C08L67/02GK101987897SQ20101051058
公開(kāi)日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者葉南飚, 姜蘇俊, 寧方林, 易慶峰, 蔣志強(qiáng) 申請(qǐng)人:金發(fā)科技股份有限公司;上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司