一種永久抗靜電離子液體高聚物母料的制備方法及其在高分子材料中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種抗靜電高聚物母料，特別是涉及一種永久抗靜電離子液體高聚物 母料的制備方法及其在高分子材料中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 靜電荷一般是由具有不同電荷消散能力的兩種材料接觸摩擦而產(chǎn)生的，失去電子 的材料帶有正電荷，得到電子的材料則帶有負(fù)電荷。材料的電性能主要包括以下幾個(gè)方面： 介電常數(shù)（介電常數(shù)較低的材料容易產(chǎn)生靜電），電阻率（具有較低電阻率的材料靜電消散 較為容易）。
[0003] 高分子材料一般具有較高的表面電阻率（IOw-IO15Q)和較低的介電常數(shù)，因而很 容易產(chǎn)生靜電并在空氣中達(dá)到15000V/cm的電場(chǎng)強(qiáng)度，大量的靜電集聚給高分子材料的使 用帶來諸多困難，比如在加工過程中會(huì)導(dǎo)致灰塵的吸附，影響產(chǎn)品美觀；在電子包裝領(lǐng)域， 靜電荷的集聚會(huì)導(dǎo)致電器元件被擊穿，影響產(chǎn)品質(zhì)量；在煤礦或石化領(lǐng)域，靜電荷的集聚會(huì) 產(chǎn)生電火花而造成安全事故等等。解決材料產(chǎn)生靜電問題的便利方法是減少材料的電阻 率，通過添加抗靜電劑可以很好地實(shí)現(xiàn)高分子材料電阻率的降低。
[0004] 傳統(tǒng)抗靜電劑一般是由表面活性劑組成，按結(jié)構(gòu)可分為陰離子型、陽離子型、非離 子型、兩性離子型和高分子型等。陰離子型、陽離子型、兩性離子型抗靜電劑的抗靜電性能 比較好，但是其分解溫度較低，運(yùn)用中容易導(dǎo)致改性料發(fā)黃，使得運(yùn)用受到限制；非離子型 抗靜電劑主要依靠迀移到材料表面吸收空氣中的水分產(chǎn)生電解質(zhì)膜而導(dǎo)電，溫濕度依賴較 重，持久性受到限制；高分子型抗靜電劑要求添加量較高才能達(dá)到有效的抗靜電效果，對(duì)材 料整體的力學(xué)性能影響較大。
[0005] 離子液體作為一種新型抗靜電劑，由于其良好的熱穩(wěn)定性、較低的飽和蒸汽壓、不 易燃、導(dǎo)電性能優(yōu)秀、光學(xué)透明度高等特點(diǎn)而受到人們的重視。
[0006] 申請(qǐng)?zhí)枮?01310155847. 2的發(fā)明專利《一種永久抗靜電透明聚碳酸酯組合物及 其制備方法》（2013年10月公布）以及申請(qǐng)?zhí)枮?01310155867X的發(fā)明專利《一種永久抗 靜電透明聚碳酸酯組合物及其制備方法》(2013年10月公布）是國內(nèi)第一批提到將離子液 體與塑料共混制得抗靜電材料的專利，之后又出現(xiàn)了申請(qǐng)?zhí)枮?01410456860. 6的《一種離 子液體負(fù)載型膨潤土吸附劑的制備方法》用以吸附六價(jià)鉻（2015年1月公布）、申請(qǐng)?zhí)枮?201410852772. 8的發(fā)明專利《一種持久有效的抗靜電聚烯烴復(fù)合材料及其制備方法》(2015 年3月公布）以及申請(qǐng)?zhí)枮?01510101060. 7的發(fā)明專利《一種環(huán)保型PVC鞋底抗靜電劑及 其制備方法》(2015年6月公布）等一系列專利申請(qǐng)，但是這些專利大多采用離子液體與有 機(jī)材料共混的模式，雖然部分專利通過添加相容劑來涵納離子液體，但是都無法從根本上 解決離子液體極性高，與塑料相容性差、易析出的難題，所以很難實(shí)現(xiàn)真正意義上的永久抗 靜電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種永久抗靜電離子液體高聚物母料的制備方 法，制備出的高聚物母料具有永久抗靜電性能，與高聚物之間的相容性非常好。
[0008] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0009] -種永久抗靜電離子液體高聚物母料的制備方法，其步驟如下：
[0010] 1)將高聚物單體A、酸酐B、引發(fā)劑C按照100:(50-95):(0.2-0.5)的重量比投入 反應(yīng)釜，通氮?dú)獗Ｗo(hù)，65-250°C下反應(yīng)3-8小時(shí)，得到高聚物單體A與酸酐B的嵌段共聚物 D ；
[0011] 2)向100重量份的嵌段共聚物D中加入10-65重量份的離子液體，通氮?dú)獗Ｗo(hù)， 65-250°C下攪拌1-5小時(shí)，得到離子液體接枝后的嵌段共聚物E ;
[0012] 3)將70-99重量份的離子液體接枝后的嵌段共聚物E、0. 05-0. 2重量份的抗氧劑、 1-3重量份的羥基硅油、0-50重量份的填料、3-10重量份的熱穩(wěn)定劑、3-5重量份的硅酮低 聚物投入密煉機(jī)85-90°C下加熱攪拌均勻，然后通過雙螺桿擠出機(jī)60-250°C下擠出造粒， 得到永久抗靜電離子液體高聚物母料。
[0013] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟1)中，高聚物單體A為含有不飽和雙鍵、碳原子數(shù)為3-18 的苯乙烯及其同系物。
[0014] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟1)中，酸酐B為順丁烯二酸酐或順丁烯二酸酐中雙鍵相 連的氫原子被其他基團(tuán)取代的有機(jī)酸酐。
[0015] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟1)中，引發(fā)劑C為受熱后能夠分解產(chǎn)生自由基的過氧化 物引發(fā)劑，即過氧化苯甲酰、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化二異丙苯、二叔丁基過氧化物、 2, 5-二甲基-2, 5-二叔丁基過氧基己烷中的一種或幾種的混合物。
[0016] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟2)中，離子液體為咪唑型離子液體、吡啶型離子液體、哌 啶型離子液體、吡咯烷型離子液體、季銨型離子液體、嗎啉型離子液體、季膦型離子液體中 的一種或幾種的混合物。
[0017] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟3)中，抗氧劑為硫代二丙酸二月桂酯、2, 4, 6-三叔丁基 季戊四醇雙亞磷酸酯、螺乙二醇雙[2, 2'-亞甲基雙（4, 6-二叔丁基苯基）]亞磷酸酯、季戊 四醇雙二亞磷酸二（2, 4-二叔丁基苯基）酯中的一種或幾種的混合物。
[0018] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟3)中，填料為云母、石英、錯(cuò)研^土、娃藻土、膨潤土、球形 碳酸鈣、霞石、沉淀法白炭黑中的一種或幾種的混合物，且粒度D(0. 9)彡8 μπι。
[0019] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟3)中，熱穩(wěn)定劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸鎂、甲基 硫醇錫中的一種或幾種的混合物。
[0020] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟3)中，硅酮低聚物為有機(jī)硅氧烷環(huán)體DMC加熱聚合后形 成的低聚物，且粘度為80-100萬CP。
[0021] 本發(fā)明還提供了一種永久抗靜電離子液體高聚物母料在高分子材料中的應(yīng)用：將 前述的永久抗靜電離子液體高聚物母料添加于高聚物基體中制成高分子材料，其中永久 抗靜電離子液體高聚物母料的質(zhì)量百分比為2. 5-10%，其余為高聚物基體，高聚物基體為 PP、PVC、PU、PC、ABS、PE、PS、ΡΑ、環(huán)氧樹脂中的其中一種。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0023] (1)酸酐B具有較強(qiáng)的極性，與高聚物單體A共聚后引入了強(qiáng)極性反應(yīng)性基團(tuán)，使 得嵌段共聚物D具備了較高的極性和反應(yīng)活性，具有高極性和反應(yīng)活性的嵌段共聚物D與 同為強(qiáng)極性的離子液體之間相容性較好，可以涵納大量的離子液體，加之嵌段共聚物D的 極性基團(tuán)與離子液體之間的相互作用使得離子液體與嵌段共聚物D結(jié)合比較穩(wěn)定，嵌段共 聚物D分子鏈與高聚物分子鏈之間的纏繞作用以及范德華力提高了離子液體與高聚物基 體相界面之間的結(jié)合牢度，形成穩(wěn)定的共混體系，大大改善了離子液體與高聚物基體之間 的相容性，充分發(fā)揮出離子液體的抗靜電性能以及持久性，而且離子液體不會(huì)析出，改性料 不"出汗"，從而實(shí)現(xiàn)永久抗靜電的效果。
[0024] (2)離子液體本身具有很好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性，同時(shí)母料中還添加了抗氧化 能力較強(qiáng)的抗氧劑，因此應(yīng)用于高分子材料中的高溫加工時(shí)不容易發(fā)生黃變；相對(duì)于傳統(tǒng) 離子液體的添加方法而言，本發(fā)明獲得的母料離子液體相對(duì)含量要高出很多，因此只需較 小的添加量（2.5-10% )即可大大降低改性料的表面電阻（基本穩(wěn)定于IO6-IO11 Ω)。
[0025] (3)羥基硅油是端基為羥基的線形聚二甲基硅氧燒，具有很好的耐水性，硅酮低聚 物不溶于水，疏水性很強(qiáng)，因此可有效提高高聚物母料的耐水洗性能；硅酮低聚物的加入既 可以改善高分子材料在加工時(shí)的流動(dòng)性、內(nèi)潤滑性，同時(shí)也可以降低高聚物結(jié)晶度，使得材 料不會(huì)因?yàn)樽匀唤Y(jié)晶而"排異"，進(jìn)一步提高離子液體在材料中的穩(wěn)定性；填料的加入可有 效提高高聚物母料的硬度和抗沖擊強(qiáng)度，另外羥基硅油和硅酮低聚物的加入還可以有效降 低高聚物母料的表面摩擦系數(shù)，提高材料的耐擦拭性能和耐刮擦性能。
[0026] (4)本發(fā)明提供的永久抗靜電離子液體高聚物母料的制備方法反應(yīng)條件溫和，設(shè) 備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)過程基本沒有環(huán)境有害物質(zhì)產(chǎn)生，制備出的是真正意義上的綠色高效產(chǎn)品，可 批量化生產(chǎn)，同時(shí)制得的母料易于添加，在塑料改性時(shí)使用比較方便。
【具體實(shí)施方式】