CN101230186A - 一种抗静电聚对苯二甲酸乙二醇酯材料及其制备方法 - Google Patents

一种抗静电聚对苯二甲酸乙二醇酯材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗静电聚对苯二甲酸乙二醇酯及其制备方法。抗静电聚对苯二甲酸乙二醇酯以重量份数计包括聚对苯二甲酸乙二醇酯96.8～89.5份，抗静电剂3～10份，抗氧剂0.2～0.5份。抗氧剂由四[β－(3，5－二叔丁基－4－羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸三(2，4－二叔丁基苯基)酯按摩尔比1∶2组成。抗静电剂包括等摩尔的水溶性聚合物聚苯乙烯磺酸钠和纳米银溶胶，制备方法是将等摩尔的聚苯乙烯磺酸钠与纳米银溶胶在水中回流5～6小时，纳米银溶胶和聚苯乙烯磺酸钠发生配合反应而结合在一起，然后烘干，磨碎。本发明的抗静电聚对苯二甲酸乙二醇酯具有优良的抗静电性能，且制备工艺简单，制备方法方便易操作。

Description

一种抗静电聚对苯二甲酸乙二醇酯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及抗静电聚酯领域，具体的说，涉及一种抗静电聚对苯二甲酸乙二醇酯材料及其制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二醇酯是高度结晶的聚合物，其在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，耐摩擦性、尺寸稳定性都很好，作为重要的工程塑料，其广泛应用于电子电器、信息通讯、生活用品各领域。但聚对苯二甲酸乙二醇酯结构紧密，结晶度高，具有疏水性，吸湿性很差，比电阻高，摩擦电压大，易产生静电。在低湿度的场合中更易积聚静电荷。静电积累会造成吸尘、电击、甚至产生火花后导致***等恶性事故。聚酯大量用作纤维，电子电气零件、汽车零件，纤维在加工过程中产生的静电会带来集束困难等问题，零部件的静电积累给加工和应用带来许多麻烦。抗静电聚对苯二甲酸乙二醇酯一直都是个重要的研究课题。
绝缘体表面易积蓄电荷带静电，抗静电就是将绝缘体表面产生的电荷及时释放出去，从而避免电荷累积造成静电问题。添加抗静电剂是使聚合物材料具有抗静电性的普遍方法。抗静电剂是防止或消散静电荷产生的化学添加剂。除了以往常用的低分子量抗静电剂外，现在研究人员已经研发出了各种聚合物基抗静电剂。按使用方式抗静电剂又可分为外部抗静电剂和内部抗静电剂。低分子量抗静电剂易对材料的性能造成影响且易从材料中析出而起不到抗静电作用，外部抗静电剂易摩擦损失而不能获得永久抗静电性。
美国专利US2007/0072974 A1公开了一种疏水的永久抗静电聚酯。其制备方法为将离子型导电聚合物、离子源或电解液、增塑剂复合到聚合物基体中从而获得抗静电性能。其抗静电聚酯组成为聚酯树脂、聚醚型离子导电聚合物、离子源和聚醚型离子导电聚合物的增塑剂。该发明的抗静电聚酯主要由添加的聚醚型离子导电聚合物与离子源赋予材料抗静电性，但同时需要添加增塑剂来改善聚醚型聚合物与离子源和聚酯树脂基材的相容性，所用原料复杂，并且制备过程繁琐。
中国专利CN1916102A公开了一种抗静电聚酯薄膜。该发明在聚酯薄膜的表面上涂上由导电聚合物树脂、粘合剂树脂、架桥剂和含有氟系硅石分散组合物的表面涂层液，而使聚酯膜具有耐水性耐溶剂性和抗静电性。聚酯膜的抗静电性来自涂层液中的导电聚合物树脂，其起到抗静电剂的作用。通过表面涂膜而得到抗静电层。薄膜在使用过程中由于抗静电剂的摩擦损失会导致抗静电效果减弱或消失。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种抗静电性能优异、与聚苯二甲酸乙二醇酯相容性好的、并可用于共混改性加工的抗静电材料。
本发明的另一目的在于提供一种安全环保、制备方法简单的抗静电聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的制备方法。
本发明的目的可通过如下措施来实现：
一种抗静电聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，按重量份数计，该材料由89.5～96.8份聚对苯二甲酸乙二醇酯、3～10份抗静电剂和0.2～0.5份抗氧剂组成；所述抗静电剂由等摩尔的水溶性聚合物聚苯乙烯磺酸钠和纳米银溶胶组成，按下述方法制备：将等摩尔的水溶性聚合物聚苯乙烯磺酸钠与纳米银溶胶在水中回流5～6小时，然后将反应产物烘干，磨碎，得抗静电剂；所述抗氧剂由四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯按摩尔比1∶2组成。
为进一步实现本发明目的，所述的烘干是在80℃-100℃减压至真空度为0.07MPa-0.09MPa条件下烘干。
所述的磨碎是利用机械研磨机进行研磨，磨碎到粒径为0.1-5μm。
所述的抗静电剂优选为5～8份。
抗静电聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的制备方法，包括如下步骤和工艺条件：
(1)抗静电剂的制备：称取等摩尔的聚苯乙烯磺酸钠和纳米银溶胶；将其在水中回流5～6小时；然后将反应产物在80℃-100℃减压至真空度为0.07MPa-0.09MPa条件下烘干，磨碎到粒径为0.1-5μm；
(2)抗静电聚对苯二甲酸乙二醇酯的制备：称取聚对苯二甲酸乙二醇酯96.8～89.5份、步骤(1)制备的抗静电剂3～10份和抗氧剂0.2～0.5份混合均匀后，在255～265℃下挤出造粒；所述抗氧剂由四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯按摩尔比1∶2组成。
所述的磨碎是利用机械研磨机进行研磨。
所述的抗静电剂优选为5～8份。
本发明所述的抗静电剂为聚合物基抗静电剂，聚合物基体选用亲水性的聚苯乙烯磺酸钠，纳米银溶胶和聚苯乙烯磺酸钠发生配合反应而结合在一起。抗静电作用主要来自纳米银溶胶的导电性，而聚合物基体聚苯乙烯磺酸钠自身的亲水性也起到一定的抗静电作用。所述抗静电剂具有一定的极性，其与极性聚合物聚对苯二甲酸乙二醇酯有较好的相容性。
与现有技术相比，本发明具有如下特点：
本发明通过采用纳米银溶胶与亲水性聚合物聚苯乙烯磺酸钠结合作为抗静电剂，获得了抗静电性能优异的抗静电聚对苯二甲酸乙二醇酯，并且抗静电剂的制备过程简单，条件温和，以水为分散介质，安全环保，所得抗静电剂亲水且有一定的极性，用量较少且能与聚对苯二甲酸乙二醇酯有较好的相容性。
具体实施方式
为了更好理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
实施例1
抗静电剂的制备：称取以苯乙烯磺酸钠基团为基准的1摩尔的聚苯乙烯磺酸钠和1摩尔的纳米银溶胶在500ml水中回流5小时，在80℃减压至真空度为0.09MPa条件下烘干，利用利用机械研磨机进行研磨，磨碎至粒径0.1-5μm，即制得抗静电剂。
抗静电聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的制备：按重量份数计，称取聚对苯二甲酸乙二醇酯1936克，上述制备的抗静电剂60克，抗氧剂4克，混合均匀后在255℃下挤出造粒。抗氧剂由四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯按摩尔比1∶2组成。
实施例2
抗静电剂的制备：称取以苯乙烯磺酸钠基团为基准的1摩尔的聚苯乙烯磺酸钠和1摩尔的纳米银溶胶在500ml水中回流6小时，在100℃减压至真空度为0.08MPa条件下烘干，利用机械磨碎法磨碎至粒径0.1-5μm，即制得抗静电剂。
抗静电聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的制备：按重量份数计，称取聚对苯二甲酸乙二醇酯1863克，上述制备的抗静电剂130克，抗氧剂(同实施例1)7克，混合均匀后在260℃下挤出造粒。
实施例3
抗静电剂的制备：称取以苯乙烯磺酸钠基团为基准的1摩尔的聚苯乙烯磺酸钠和1摩尔的纳米银溶胶在500ml水中回流5.5小时，在90℃减压至真空度为0.07MPa条件下烘干，利用机械磨碎法磨碎至粒径0.1-5μm，即制得抗静电剂。
抗静电聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的制备：按重量份数计，称取聚对苯二甲酸乙二醇酯1790克，上述制备的抗静电剂200克，抗氧剂(同实施例1)10克，混合均匀后在265℃下挤出造粒。
上述实施例中，原料聚苯乙烯磺酸钠为美国Aldrich公司产品；纳米银溶胶为乐凯公司产品；抗氧剂由四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯按摩尔比1∶2组成，型号为抗氧剂B215，是汽巴精化公司产品。
实施例1～3的抗静电性能如表1所示：
表1
                         抗静电性能
    体积电阻率(Ω/cm)     表面电阻率(Ω)
    实施例1     1010     109
    实施例2     108     108
    实施例3     107     108
抗静电性能的测试按照国家标准GB/T 1410-2006《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》进行。所获得抗静电性能经过10次水洗和10次擦拭，不发生任何变化。
一般认为，材料的表面电阻率达到108-1012Ω、体积电阻率104-1011Ω·cm达到即属于抗静电材料。目前市场上的抗静电聚对苯二甲酸乙二醇酯一般表面电阻率108-1011Ω、体积电阻率108-1011Ω·cm之间；且一般为表面涂覆型抗静电材料，或采用小分子抗静电化合物进行共混型抗静电材料；这样制得的抗静电材料其抗静电性能主要依靠吸湿型静电耗散机制，因此其不耐水洗、不耐擦拭，抗静电性能难以持久。在在本发明中的抗静电剂采用极性聚合物聚苯乙烯磺酸钠复配纳米银溶胶导电物质制得；利用其制得的抗静电聚对苯二甲酸乙二醇酯对抗静电性能可来自两个方面，一是聚苯乙烯磺酸钠本身的吸湿型静电耗散机制，二是与聚苯乙烯磺酸钠复配的纳米银的本征导电机制；该抗静电剂由于含有极性磺酸钠基团，因而与聚对苯二甲酸乙二醇酯具有优良的相容性，有利于材料的加工成型及制备综合力学性能优良的材料；此外抗静电剂由其大分子的特性，其不易因擦拭或水洗而流失，因而有利于获得持久的抗静电效果。

Claims (7)

1.一种抗静电聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，其特征在于：按重量份数计，该材料由89.5～96.8份聚对苯二甲酸乙二醇酯、3～10份抗静电剂和0.2～0.5份抗氧剂组成；所述抗静电剂由等摩尔的水溶性聚合物聚苯乙烯磺酸钠和纳米银溶胶组成，按下述方法制备：将等摩尔的水溶性聚合物聚苯乙烯磺酸钠与纳米银溶胶在水中回流5～6小时，然后将反应产物烘干，磨碎，得抗静电剂；所述抗氧剂由四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯按摩尔比1∶2组成。
2.根据权利要求1所述的抗静电聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，其特征在于所述的烘干是在80℃-100℃减压至真空度为0.07MPa-0.09MPa条件下烘干。
3.根据权利要求1所述的抗静电聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，其特征在于所述的磨碎是利用机械研磨机进行研磨，磨碎到粒径为0.1-5μm。
4.根据权利要求1所述的抗静电聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，其特征在于所述的抗静电剂为5～8份。
5.权利要求1所述的抗静电聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤和工艺条件：
(1)抗静电剂的制备：称取等摩尔的聚苯乙烯磺酸钠和纳米银溶胶；将其在水中回流5～6小时；然后将反应产物在80℃-100℃减压至真空度为0.07MPa-0.09MPa条件下烘干，磨碎到粒径为0.1-5μm；
(2)抗静电聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的制备：称取聚对苯二甲酸乙二醇酯89.5～96.8份、步骤(1)制备的抗静电剂3～10份和抗氧剂0.2～0.5份混合均匀后，在255～265℃下挤出造粒；所述抗氧剂由四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯按摩尔比1∶2组成。
6.根据权利要求5所述的抗静电聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的制备方法，其特征在于所述的磨碎是利用机械研磨机进行研磨。
7.根据权利要求5所述的抗静电聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的制备方法，其特征在于所述的抗静电剂为5～8份。
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