CN110229441A - 一种永久抗静电pvc树脂组合物及其制备的抗静电管件 - Google Patents

一种永久抗静电pvc树脂组合物及其制备的抗静电管件 Download PDF

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Abstract

本发明属于塑料加工技术领域，具体涉及一种永久抗静电PVC树脂组合物，并进一步公开其制备的抗静电管件。本发明所述永久抗静电PVC组合物，以PVC树脂、有机锡稳定剂、抗冲改性剂、加工改性树脂、抗氧剂、润滑剂、钛白粉、炭黑为基础材料，并通过添加具有较好的抗静电性能的抗静电剂接枝物进行混合，由于抗静电剂是通过引发剂接枝到树脂中，因而抗静电剂不会随时间而发生迁移，从而使PVC制品表面不积聚静电，达到永久性抗静电的效果，制得产品可用于长期抗静电管材领域。

Description

一种永久抗静电PVC树脂组合物及其制备的抗静电管件
技术领域
本发明属于塑料加工技术领域，具体涉及一种永久抗静电PVC树脂组合物，并进一步公开其制备的抗静电管件。
背景技术
塑料是以单体为原料，通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物，是一种可任意捏成各种形状最后能保持形状不变的材料或可塑材料产品。众所周知，塑料普遍具有较高的电阻率，导致其导电性较差，而这种不导电性能也使得塑料表面容易吸附灰尘、易积聚电荷，从而容易引发静电事故。这一缺陷严重影响了塑料产品在某些领域的应用，尤其是对于诸如煤矿用塑料管材等需要严格抗静电的工况下，更是容易导致较大的安全隐患。目前已经开发了多种抗静材料，例如，PE抗静电管材、PVC抗静电管材、管件等，并且已经广泛应用于电子行业、管材行业、工业包装和家用装饰板材等领域，以达到抗静电的目的。
如中国专利CN102807727A公开的抗静电ABS/PVC/PETG合金，其由ABS树脂、PVC树脂、PETG树脂、增容剂、复合抗静电剂为原料制得，尤其是由硬脂酰胺丙基二甲基-β-羟乙基季铵硝酸盐、烯丙基磺酸钠、N,N-双(2-羟基乙基)-N-(3’-十二烷氧基-2’-羟基丙基)甲基硫酸甲酯铵、(3-月桂酰胺丙基)三甲基硫酸甲酯铵为原料制得的复合抗静电剂，有效保证了该合金材料的抗静电性优异，且制备工艺简单，产品成本低，产品的综合性能较优异。又如中国专利CN102061044A公开了一种高抗冲击阻燃型聚氯乙烯管件组合物，其采用聚氧化乙烯为抗静电剂，当该抗静电剂在PVC中添加10-18份时，其表面电阻率达到3×108以下，冲击强度大于35KJ/m2。又如，中国专利CN102477206A公开的阻燃抗静电ABS/PVC合金材料，其以ABS、PVC、热稳定剂、增韧剂、相容剂、阻燃剂、抗静电剂、加工助剂和抗氧剂为原料制得。又如，中国专利CN102321314A公开的抗静电低烟阻燃PVC-ABS复合材料，该复合材料主要由PVC树脂、ABS树脂、增容剂、抗静电剂、抑烟阻燃剂、稳定剂、加工助剂及其他助剂组，具有较好的抗静电性能。
上述塑料制品虽然都活的了一定满足需求的抗静电性能，但是以上述材料为代表的塑料制品中，起到抗静电作用的抗静电剂均是采用共混的方式添加，该方式往往存在着抗静电剂添加量较大，导致抗静电效率不高，力学性能下降过多的问题；另外，对于以共混方式添加的抗静电剂，若要达到高效的抗静电效果，抗静电剂必须与基础树脂的相容性低，才能快速移动至制品表面通过吸附等过程形成抗静电膜，而随着抗静电剂的不断迁移损耗，抗静电效果会越来越差，也会导致产品的抗静电效果不持久，容易因使用过程中的刮擦及使用时间的延长造成抗静电效果的衰减。可见，如何有效提高塑料制品的永久抗静电性，对于塑料产品的广泛应用具有积极的意义。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种永久抗静电PVC树脂组合物，该组合物具有高效永久抗静电性能，可用于制备永久抗静电性PVC产品；
本发明所要解决的第二个技术问题在于提供上述组合物制备的永久抗静电管件产品，所述PVC产品表面不积聚静电，能够长期使用，而且该管件组合物还具有优异的耐热性能和力学性能。
为解决上述技术问题，本发明所述的一种永久抗静电PVC树脂组合物，包括如下重量份的组分：PVC树脂100重量份、有机锡稳定剂1.0-3重量份、抗冲改性剂10-15重量份、加工改性树脂5-10重量份、抗氧剂0.5-1.0重量份、润滑剂0.8-2.5重量份、钛白粉0-2.0重量份、炭黑0-0.005重量份、抗静电接枝物10-20重量份。
具体的，所述抗静电接枝物的制备原料包括如下重量份的组分：ABS粉料80-90重量份、烯丙基磺酸钠4-8重量份、苯乙烯磺酸钠8-10重量份、引发剂0.2-0.5重量份、TAIC3-5重量份。
具体的，所述抗静电接枝物的制备方法如下：
(1)取选定量的所述引发剂加有机溶剂溶解，并加入选定量的所述TAIC混匀，制得混合液；
(2)取选定量的所述ABS粉料和烯丙基磺酸钠、苯乙烯基磺酸钠混匀，并与步骤(1)的混合液混匀，随后除去所述有机溶剂，制得混合物料；
(3)将所得混合物料在双螺杆挤出机上反应性挤出造粒，即得。
所述步骤(1)中，所述有机溶剂包括丙酮，所述引发剂与所述有机溶剂的质量比为1：4-6。
所述引发剂包括过氧化二异丙苯(DCP)。
所述步骤(3)中，控制所述双螺杆挤出机的螺杆长径比40：1，反应性挤出温度160-220℃，并抽负压0.1-0.3MPa。若挤出温度太高，则助剂易挥发，使得ABS接枝率降低；温度太低，反应活性低，同样导致接枝率降低。
优选的，所述的永久抗静电PVC树脂组合物中：
所述PVC树脂为聚合度为低于800的PVC树脂，优选聚合度为平均聚合度为650的PVC树脂(QS-650)；
所述有机锡稳定剂包括有机锡稳定剂2903；
所述抗冲改性剂包括甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯三元共聚物MBS，如牌号MBS-561；
所述抗氧剂包括抗氧剂1010和/或抗氧剂264；优选所述抗氧剂1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)和抗氧剂264(2，6-二叔丁基对甲酚)的质量配比为1：1；
所述加工改性树脂包括苯乙烯-丙烯腈共聚物AS树脂；
所述钛白粉包括金红石型钛白粉；
所述润滑剂包括硬脂酸、石蜡、微晶蜡、PE蜡和/或氧化聚乙烯蜡。
本发明还公开了一种制备所述永久抗静电PVC树脂组合物的方法，即包括按照选定的重量份数取所述PVC树脂、有机锡稳定剂、抗冲改性剂、加工改性树脂、抗氧剂、润滑剂、钛白粉和炭黑，于100-120℃进行混合的步骤，以及将所得混合物冷却后加入所述抗静电接枝物进行混合的步骤。
本发明还公开了所述的永久抗静电PVC树脂组合物用于制备永久抗静电PVC制品的用途。
具体的，所述PVC制品包括PVC管件产品。
本发明还公开了一种永久抗静电PVC制品，其由所述的永久抗静电PVC树脂组合物按照常规工艺制得。
本发明所述永久抗静电PVC组合物，以PVC树脂、有机锡稳定剂、抗冲改性剂、加工改性树脂、抗氧剂、润滑剂、钛白粉、炭黑为基础材料，并通过添加具有较好的抗静电性能的抗静电剂接枝物进行混合，由于抗静电剂是通过引发剂接枝到树脂中，因而抗静电剂不会随时间而发生迁移，从而使PVC制品表面不积聚静电，达到永久性抗静电的效果，制得产品可用于长期抗静电管材领域；更重要的是，本发明所述PVC树脂组合物中，接枝物的加入可以弥补PVC管件组合物因添加大量抗静电剂而损失的力学性能，使得本发明管件组合物可以不受外界环境湿度等的影响，且能够达到有效的永久性抗静电效果，同时管件组合物拥有良好的刚性和韧性，可满足工业应用需求。
本发明所述抗静电剂接枝物以ABS粉料、烯丙基磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、引发剂和TAIC经接枝反应制得，由于整个反应过程是采用将抗静电剂通过反应性挤出接枝到载体树脂中，进而得到的带抗静电剂的接枝物，并通过引发剂接枝到树脂中，而并非通过共混加入，因而抗静电剂不会随时间而发生迁移，从而达到永久性抗静电的效果。
具体实施方式
制备例1
本实施例所述抗静电剂接枝物的制备原料包括如下重量份的组分：注塑级高流动性ABS粉料(台湾奇美PA-756H，下同)80kg、烯丙基磺酸钠8kg、苯乙烯磺酸钠8kg、引发剂DCP0.5kg、TAIC3kg。
本实施例所述抗静电剂接枝物的制备方法包括如下步骤：
(1)按比例称量DCP和TAIC，用丙酮溶解DCP，丙酮与DCP比例为(重量比)4：1，然后与TAIC混合；
(2)按比例称量ABS和烯丙基磺酸钠、苯乙烯基磺酸钠，加入到无级变速混合机中(无级变速混合机转速450-1500转/分钟)，加入步骤(1)的混合液，调速到800转/分钟，混合2-5分钟，混合温度40-50℃，使丙酮充分挥发，然后放出物料；
(3)将混合好的物料在双螺杆挤出机上反应性挤出造粒，螺杆长径比40：1，反应性挤出温度160℃，挤出机后段带有抽真空装置，抽负压0.2MPa，将没反应的小分子物质通过抽真空排出，即得。
制备例2
本实施例所述抗静电剂接枝物的制备原料包括如下重量份的组分：注塑级高流动性ABS粉料90kg、烯丙基磺酸钠4kg、苯乙烯磺酸钠10kg、引发剂DCP0.2kg、TAIC5kg。
本实施例所述抗静电剂接枝物的制备方法包括如下步骤：
(1)按比例称量DCP和TAIC，用丙酮溶解DCP，丙酮与DCP比例为(重量比)6：1，然后与TAIC混合；
(2)按比例称量ABS和烯丙基磺酸钠、苯乙烯基磺酸钠，加入到无级变速混合机中(无级变速混合机转速450-1500转/分钟)，加入步骤(1)的混合液，调速到800转/分钟，混合2-5分钟，混合温度40-50℃，使丙酮充分挥发，然后放出物料；
(3)将混合好的物料在双螺杆挤出机上反应性挤出造粒，螺杆长径比40：1，反应性挤出温度220℃，挤出机后段带有抽真空装置，抽负压0.2MPa，将没反应的小分子物质通过抽真空排出，即得。
制备例3
本实施例所述抗静电剂接枝物的制备原料包括如下重量份的组分：注塑级高流动性ABS粉料85kg、烯丙基磺酸钠6kg、苯乙烯磺酸钠9kg、引发剂DCP0.4kg、TAIC4kg。
本实施例所述抗静电剂接枝物的制备方法包括如下步骤：
(1)按比例称量DCP和TAIC，用丙酮溶解DCP，丙酮与DCP比例为(重量比)5：1，然后与TAIC混合；
(2)按比例称量ABS和烯丙基磺酸钠、苯乙烯基磺酸钠，加入到无级变速混合机中(无级变速混合机转速450-1500转/分钟)，加入步骤(1)的混合液，调速到800转/分钟，混合2-5分钟，混合温度40-50℃，使丙酮充分挥发，然后放出物料；
(3)将混合好的物料在双螺杆挤出机上反应性挤出造粒，螺杆长径比40：1，反应性挤出温度200℃，挤出机后段带有抽真空装置，抽负压0.2MPa，将没反应的小分子物质通过抽真空排出，即得。
实施例1-8
本发明下述实施例1-8用于制备所述的永久抗静电PVC树脂，其制备原料和材料比例如下表1所示。所述PVC树脂的制备方法如下：将上述选定量的所述PVC树脂、有机锡稳定剂、抗冲改性剂、加工改性树脂、抗氧剂、润滑剂、钛白粉和炭黑，放入高速混合机中混合，混合机转速为800-1500转，混合温度100-120℃，混合时间5-10分钟；然后将混合物料放到低速混合机中冷却，并加入抗静电接枝物，再混合5分钟，放出物料，即得。
下述实施例1-8中：
所述抗静电接枝物选用制备例3制得产物；
所述PVC树脂为QS-650或S-700；
所述有机锡稳定剂为有机锡稳定剂2903；
所述抗冲改性剂为MBS-561(日本钟渊产品)；
所述抗氧剂为质量比1：1的抗氧剂1010和抗氧剂264的混合物；
所述加工改性树脂包括苯乙烯-丙烯腈共聚物AS树脂(牌号PN107)；
所述钛白粉为金红石型钛白粉；
所述润滑剂分别为硬脂酸(实施例1-4)、石蜡(实施例5-8)。
表1本发明实施例1-8原料组成
对比例1-6
本发明下述对比例1-6用于制备PVC树脂，其制备原料和材料比例如下表2所示，具体制备方法为：将上述物料按一定比例称取，放入高速混合机中混合，混合机转速为800-1500转，混合温度100-120℃，混合时间5-10分钟，然后将混合物料放到低速混合机中冷却，冷却到40-50℃放出物料。
下述对比例1-6中：
所述PVC树脂为QS-650或S-700；
所述有机锡稳定剂为有机锡稳定剂2903；
所述抗冲改性剂为MBS-561(日本钟渊产品)；
所述抗氧剂为质量比1：1的抗氧剂1010和抗氧剂264的混合物；
所述加工改性树脂包括苯乙烯-丙烯腈共聚物AS树脂(牌号PN107)；
所述钛白粉为金红石型钛白粉；
所述润滑剂为硬脂酸。
表2比较例1-6原料组成
抗静电配方 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5 对比例6
QS-650 100 100 100 100 -- --
S-700 -- -- -- -- 100 100
有机锡稳定剂 1.2 1.5 2.0 3 2.5 1.5
MBS-561 10 12 15 14 13 10
复合抗氧剂 0.5 0.8 1.0 0.6 0.8 0.6
润滑剂 1.0 1.5 2 1.8 1.2 1.2
加工改性树脂 5.0 8.0 10 10 9 7
钛白粉 -- 1.0 1.5 2.0 2.0 2.0
炭黑 -- 0.002 0.003 0.005 0.005 0.005
烯丙基磺酸钠 10 12 14 20 18 20
注：对比例中所用的烯丙基磺酸钠为瑞士汽巴精化生产的ATMER190，MBS-561为日本钟渊产品。
实验例
分别取上述实施例1-8及对比例1-6中制得PVC树脂组合物于160℃-200℃下用双螺杆挤出机挤出Φ63管材，用万用表测试表面电阻率，从管材取样，制成拉伸冲击样条放置于实验室处理48小时用于测试。具体性能测试结果见下表3所示。
表3实施例和比较例的性能测试结果
注：长期抗静电性能是试样于室外自然环境中放置12个月后测定。
由上表数据可以看出，本发明采用所述抗静电接枝物制备的PVC制品的长期抗静电效果明显优于现有技术中常规抗静电添加剂制得产品，能够达到有效的持久抗静电效果，同时管件组合物拥有良好的刚性和韧性，可满足工业应用需求。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种永久抗静电PVC树脂组合物，其特征在于，包括如下重量份的组分：PVC树脂100重量份、有机锡稳定剂1.0-3重量份、抗冲改性剂10-15重量份、加工改性树脂5-10重量份、抗氧剂0.5-1.0重量份、润滑剂0.8-2.5重量份、钛白粉0-2.0重量份、炭黑0-0.005重量份、抗静电接枝物10-20重量份。
2.根据权利要求1所述的永久抗静电PVC树脂组合物，其特征在于，所述抗静电接枝物的制备原料包括如下重量份的组分：ABS粉料80-90重量份、烯丙基磺酸钠4-8重量份、苯乙烯磺酸钠8-10重量份、引发剂0.2-0.5重量份、TAIC3-5重量份。
3.根据权利要求2所述的永久抗静电PVC树脂组合物，其特征在于，所述抗静电接枝物的制备方法如下：
(1)取选定量的所述引发剂加有机溶剂溶解，并加入选定量的所述TAIC混匀，制得混合液；
(2)取选定量的所述ABS粉料和烯丙基磺酸钠、苯乙烯基磺酸钠混匀，并与步骤(1)的混合液混匀，随后除去所述有机溶剂，制得混合物料；
(3)将所得混合物料在双螺杆挤出机上反应性挤出造粒，即得。
4.根据权利要求3所述的永久抗静电PVC树脂组合物，其特征在于，所述步骤(1)中，所述有机溶剂包括丙酮，所述引发剂与所述有机溶剂的质量比为1：4-6。
5.根据权利要求3或4所述的永久抗静电PVC树脂组合物，其特征在于，所述步骤(3)中，控制所述双螺杆挤出机的螺杆长径比40：1，反应性挤出温度160-220℃，并抽负压0.1-0.3MPa。
6.根据权利要求1-5任一项所述的永久抗静电PVC树脂组合物，其特征在于：
所述PVC树脂为聚合度为低于800的PVC树脂；
所述有机锡稳定剂包括有机锡稳定剂2903；
所述抗冲改性剂包括甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯三元共聚物MBS；
所述抗氧剂包括抗氧剂1010和/或抗氧剂264；
所述加工改性树脂包括苯乙烯-丙烯腈共聚物AS树脂；
所述钛白粉包括金红石型钛白粉；
所述润滑剂包括硬脂酸、石蜡、微晶蜡、PE蜡和/或氧化聚乙烯蜡。
7.一种制备权利要求1-6任一项所述永久抗静电PVC树脂组合物的方法，其特征在于，包括按照选定的重量份数取所述PVC树脂、有机锡稳定剂、抗冲改性剂、加工改性树脂、抗氧剂、润滑剂、钛白粉和炭黑，于100-120℃进行混合的步骤，以及将所得混合物冷却后加入所述抗静电接枝物进行混合的步骤。
8.权利要求1-6任一项所述的永久抗静电PVC树脂组合物用于制备永久抗静电PVC制品的用途。
9.根据权利要求8所述的用途，其特征在于，所述PVC制品包括PVC管件产品。
10.一种永久抗静电PVC制品，其特征在于，由权利要求1-6任一项所述的永久抗静电PVC树脂组合物按照常规工艺制得。
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