專利名稱：尼龍6/聚電解質(zhì)抗靜電復(fù)合材料和抗靜電母粒的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種尼龍6/聚電解質(zhì)抗靜電復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明還涉及一種特別適用于尼龍6工程塑料或錦綸纖維的抗靜電母粒的制備方法。
背景技術(shù)：
尼龍6由于具有較好的力學(xué)性能、耐磨自潤(rùn)滑性和加工流動(dòng)性而成為當(dāng)前用途最廣泛的工程塑料。但尼龍6與大多數(shù)高分子材料一樣都是具有良好電絕緣性能的電介質(zhì)，其表面電阻一般在1014～1015Ω，導(dǎo)電性遠(yuǎn)小于金屬材料，當(dāng)與其它物質(zhì)接觸或摩擦后易聚集靜電荷。靜電積累所帶來的負(fù)作用是障礙正常的生產(chǎn)和工作，甚至?xí)鸨盎馂?zāi)。故在煤礦井下、紡織器材、電子電器等行業(yè)的特定工作環(huán)境或動(dòng)態(tài)運(yùn)行條件下，要求尼龍6的制品在具有較高的力學(xué)性能的同時(shí)還呈現(xiàn)抗靜電功能即表面電阻降至1011～1012Ω或體積電阻達(dá)到1011Ω·cm，以滿足使用的特性需要。
目前實(shí)用的塑料抗靜電劑以表面活性劑、親水性高分子和導(dǎo)電微粒及晶須為主。塑料抗靜電用的表面活性劑主要有以下品種陽離子型季銨鹽、胺鹽等；陰離子型磷酸鹽、磺酸鹽等；非離子型多元醇、多元醇脂肪酸酯、聚氧化乙烯附加物等；兩性型季銨內(nèi)鹽、丙胺酸鹽等。表面活性劑型抗靜電劑在使用過程中存在很多缺點(diǎn)，如抗靜電效果缺乏永久性、析出使表面變差、加工時(shí)受熱分解、對(duì)于溫度和濕度依賴性大等。而用各種親水性聚合物作為抗靜電劑可以解決以上問題。將聚氧化乙烯(PEO)等作為導(dǎo)電單元的各種親水性聚合物加入到基體樹脂中形成合金可永久地保持抗靜電效果。這些含有導(dǎo)電單元的親水性化合物由于分子量較高而區(qū)別于低分子量的表面活性劑型抗靜電劑，稱為高分子型永久抗靜電劑。已商品化的高分子型永久抗靜電劑有聚乙烯乙二醇甲基丙烯酸共聚體，聚醚酯酰胺(PEEA)、聚醚酯乙酰胺(PEAI)、聚氧化乙烯、環(huán)氧丙烷共聚合物(PEO-ECH)、PEGMA等。但這類抗靜電劑添加量較大，成本高，耐熱性較差，并且用于紡絲困難。近年來，利用淺色無機(jī)導(dǎo)電微粉開發(fā)出了淺色或白色導(dǎo)電纖維。導(dǎo)電無機(jī)微粉的體積電阻應(yīng)低于104Ω·cm。淺色微粉有硫化銅、碘化亞銅等金屬硫化物和鹵化物；白色微粉有氧化錫、氧化鋅、氧化銀等金屬氧化物，這類抗靜電劑耐熱性良好，抗靜電效力持久，不受氣候條件的影響，但是與樹脂相容性較差，添加量大，成本高，并且有顏色，難于紡絲或染色。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)已有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提供一種尼龍6/聚電解質(zhì)抗靜電復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，制備的尼龍6/聚電解質(zhì)復(fù)合材料具有良好力學(xué)性能，優(yōu)異的抗靜電性能和耐久性，其復(fù)合材料體積電阻率可達(dá)109Ω.cm。
本發(fā)明的目的還在于提供一種抗靜電母粒的制備方法，采用所述聚電解質(zhì)用作抗靜電劑與尼龍6等熔融共混制備得到。
本發(fā)明的尼龍6/聚電解質(zhì)抗靜電復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟(1)將堿金屬鹽或烷基苯磺酸鹽、親水性聚合物按金屬離子與聚合物結(jié)構(gòu)單元的摩爾比1∶15～6依次加入反應(yīng)釜中，加入反應(yīng)物體積1-2倍的無水乙醇或乙腈，攪拌反應(yīng)2～6小時(shí)；(2)真空干燥得粉末狀或顆粒狀聚電解質(zhì)；(3)步驟(2)所得的聚電解質(zhì)、尼龍6、抗氧化劑、分散劑按1～10∶90～95∶0.1～1∶0.5～2重量比熔融共混制備得到抗靜電復(fù)合材料。
步驟(1)所述的堿金屬鹽優(yōu)選M+X-；其中M+為L(zhǎng)i+、Na+或K+；X-為Cr-、Br-、I-、CF3SO3-或(CF3SO2)2N-。
步驟(1)所述的烷基苯磺酸鹽優(yōu)選烷基(C12～C16)苯磺酸鹽。
步驟(1)所述的親水性聚合物優(yōu)選聚乙二醇或其衍生物，聚氧化乙烯或其衍生物、或者聚氧化乙烯-聚氧化丙烯嵌段共聚物，其分子量最好在4萬～20萬之間。
步驟(3)所述抗氧化劑可以是本領(lǐng)域通用的抗氧化劑，例如抗氧化劑1010、1076、168、264、1098、2246、300、330、DLTP、DSTP、B215、B225、B900。本發(fā)明優(yōu)選為B215復(fù)合抗氧化劑(中文名高分子量酚類抗氧劑1010和(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸三酯的復(fù)配物)。
步驟(3)所述分散劑可以是本領(lǐng)域通用的分散劑，例如PP、PE、EPDM、POE、EVA、SEBS等的接枝物。本發(fā)明優(yōu)選馬來酸酐接枝聚乙烯或馬來酸酐接枝聚丙烯。
本發(fā)明的抗靜電母粒的制備方法包括上述的聚電解質(zhì)、尼龍6、抗氧化劑、分散劑依次按20～60∶35～80∶0.1～1∶1～5重量比熔融共混制備得到抗靜電母粒。
所述熔融共混的最佳方案是混合物在混合機(jī)內(nèi)混合均勻，然后由擠出機(jī)在220～240℃下熔融擠出，造粒。
所述抗氧化劑可以是本領(lǐng)域通用的抗氧化劑，例如抗氧化劑1010、1076、168、264、1098、2246、300、330、DLTP、DSTP、B215、B225、B900。本發(fā)明優(yōu)選為B215復(fù)合抗氧化劑，其中文名是高分子量酚類抗氧劑1010和(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸三酯的復(fù)配物。
所述分散劑可以是本領(lǐng)域通用的分散劑，例如PP、PE、EPDM、POE、EVA、SEBS等的接枝物。本發(fā)明優(yōu)選為馬來酸酐接枝聚乙烯或馬來酸酐接枝聚丙烯。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明方法制備工藝簡(jiǎn)單，制備的聚電解質(zhì)與抗靜電母粒具有良好的熱穩(wěn)定性及耐久性，并且與樹脂具有良好的相容性，添加量5份，可使尼龍6電阻率達(dá)109Ω.cm。可直接用作尼龍6工程塑料抗靜電改性，也可與尼龍6熔融共混紡絲制備抗靜電錦綸。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1在1000ml的反應(yīng)釜中加入聚氧化乙烯500g和氯化鋰或烷基苯磺酸鹽53.5g，并加入反應(yīng)物體積的1.5倍無水乙醇或已腈做溶劑，常溫?cái)嚢璺磻?yīng)2小時(shí)，所得白色產(chǎn)物真空干燥后得粉狀或顆粒狀產(chǎn)物。然后稱取950g尼龍6，50g聚電解質(zhì)，30g分散劑(馬來酸酐接枝聚丙烯)，10g抗氧化劑(B215)，在高速混合機(jī)混合均勻后熔融擠出并造粒，擠出溫度220～240℃。所得淡黃色粒狀物經(jīng)真空干燥后得尼龍6/聚電解質(zhì)抗靜電復(fù)合材料。其體積電阻率達(dá)109Ω.cm。
實(shí)施例2在1000ml的反應(yīng)釜中加入聚氧化乙烯440g和氯化鋰或烷基苯磺酸鹽60g，并加入反應(yīng)物體積的1.5倍無水乙醇或已腈做溶劑，常溫?cái)嚢璺磻?yīng)4小時(shí)，所得白色產(chǎn)物真空干燥后得粉狀或顆粒狀產(chǎn)物。然后稱取950g尼龍6，50g聚電解質(zhì)，30g分散劑(馬來酸酐接枝聚丙烯)，10g抗氧化劑(B215)，在高速混合機(jī)混合均勻后熔融擠出并造粒，擠出溫度220～240℃。所得淡黃色粒狀物經(jīng)真空干燥后得尼龍6/聚電解質(zhì)抗靜電復(fù)合材料。其體積電阻率達(dá)109Ω.cm。
實(shí)施例3在1000ml的反應(yīng)釜中加入聚氧化乙烯420g和氯化鋰或烷基苯磺酸鹽80g，并加入反應(yīng)物體積的1.5倍無水乙醇或已腈做溶劑，常溫?cái)嚢璺磻?yīng)6小時(shí)，所得白色產(chǎn)物真空干燥后得粉狀或顆粒狀產(chǎn)物。然后稱取950g尼龍6，50g聚電解質(zhì)，30g分散劑(馬來酸酐接枝聚丙烯)，10g抗氧化劑(B215)，在高速混合機(jī)混合均勻后熔融擠出并造粒，擠出溫度220～240℃。所得淡黃色粒狀物經(jīng)真空干燥后得尼龍6/聚電解質(zhì)抗靜電復(fù)合材料。其體積電阻率達(dá)109Ω.cm。
實(shí)施例4在1000ml的反應(yīng)釜中加入聚氧化乙烯500g和氯化鋰或烷基苯磺酸鹽53.5g，并加入反應(yīng)物體積1.5倍的無水乙醇或已腈做溶劑，常溫?cái)嚢璺磻?yīng)2小時(shí)，所得白色產(chǎn)物真空干燥后得粉狀或顆粒狀產(chǎn)物。然后稱取320g尼龍6，480g聚電解質(zhì)，400g分散劑(馬來酸酐接枝聚丙烯)，15g抗氧化劑(B215)，在高速混合機(jī)混合均勻后熔融擠出并造粒，擠出溫度220～240℃。所得淡黃色粒狀物經(jīng)真空干燥后得尼龍6抗靜電母粒。本發(fā)明制備的抗靜電母粒尤其適用于尼龍6工程塑料或錦綸的抗靜電改性。
實(shí)施例5在1000ml的反應(yīng)釜中加入聚氧化乙烯420g和氯化鋰或烷基苯磺酸鹽80g，并加入反應(yīng)物體積1.5倍的無水乙醇或已腈做溶劑，常溫?cái)嚢璺磻?yīng)4小時(shí)，所得白色產(chǎn)物真空干燥后得粉狀或顆粒狀產(chǎn)物。然后稱取640g尼龍6，160g聚電解質(zhì)，120g分散劑(馬來酸酐接枝聚丙烯)，30g抗氧化劑(B215)，在高速混合機(jī)混合均勻后熔融擠出并造粒，擠出溫度220～240℃。所得淡黃色粒狀物經(jīng)真空干燥后得尼龍6抗靜電母粒。本發(fā)明制備的抗靜電母粒尤其適用于尼龍6工程塑料或錦綸的抗靜電改性。
權(quán)利要求
1.一種尼龍6/聚電解質(zhì)抗靜電復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)將堿金屬鹽或烷基苯磺酸鹽、親水性聚合物按金屬離子與聚合物結(jié)構(gòu)單元的摩爾比1∶15～6依次加入反應(yīng)釜中，加入反應(yīng)物體積1-2倍的無水乙醇或乙腈，攪拌反應(yīng)2～6小時(shí)；(2)真空干燥得粉末狀或顆粒狀聚電解質(zhì)；(3)步驟(2)所得的聚電解質(zhì)、尼龍6、抗氧化劑、分散劑按1～10∶90～95∶0.1～1∶0.5～2重量比熔融共混制備得到抗靜電復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尼龍6/聚電解質(zhì)抗靜電復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟(1)所述的堿金屬鹽為M+X-；其中M+為L(zhǎng)i+、Na+或K+；X-為Cl-、Br-、I-、CF3SO3-或(CF3SO2)2N-。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種尼龍6/聚電解質(zhì)抗靜電復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟(1)所述的烷基苯磺酸鹽為烷基(C12～C16)苯磺酸鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種尼龍6/聚電解質(zhì)抗靜電復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟(1)所述的親水性聚合物是聚乙二醇或其衍生物、聚氧化乙烯或其衍生物、或者是聚氧化乙烯-聚氧化丙烯嵌段共聚物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種尼龍6/聚電解質(zhì)抗靜電復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟(3)所述抗氧化劑為B215復(fù)合抗氧化劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種尼龍6/聚電解質(zhì)抗靜電復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟(3)所述分散劑為馬來酸酐接枝聚乙烯或馬來酸酐接枝聚丙烯；
7.一種抗靜電母粒的制備方法，其特征在于權(quán)利要求1所述的聚電解質(zhì)、尼龍6、抗氧化劑、分散劑依次按20～60∶35～80∶0.1～1∶1～5重量比熔融共混制備得到。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的抗靜電母粒的制備方法，其特征在于所述熔融共混是混合物在混合機(jī)內(nèi)混合均勻，然后由擠出機(jī)在220～240℃下熔融擠出，造粒。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的一種抗靜電母粒制備方法，其特征在于所述抗氧化劑為高分子量酚類抗氧劑1010和(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸三酯的復(fù)配物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種抗靜電母粒制備方法，其特征在于所述分散劑為馬來酸酐接枝聚乙烯或馬來酸酐接枝聚丙烯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種尼龍6/聚電解質(zhì)抗靜電復(fù)合材料的制備方法，包括將堿金屬鹽或烷基苯磺酸鹽、親水性聚合物依次加入反應(yīng)釜中，加入無水乙醇或乙腈，攪拌反應(yīng)；真空干燥得粉末狀或顆粒狀聚電解質(zhì)；所得的聚電解質(zhì)、尼龍6、抗氧化劑、分散劑熔融共混，制備得到的尼龍6/聚電解質(zhì)復(fù)合材料具有良好力學(xué)性能，優(yōu)異的抗靜電性能和耐久性，其復(fù)合材料體積電阻率可達(dá)10
文檔編號(hào)C09K3/16GK1752142SQ20051003663
公開日2006年3月29日 申請(qǐng)日期2005年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月19日
發(fā)明者趙建青, 羅明良, 陳維壯 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)