抗静电材料及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种抗静电材料及其制造方法，首先以自由基起始聚合法合成聚苯乙烯－马来酐共聚物ＳＭＡ；再利用ＳＭＡ高环张力与接枝聚醚胺的开环反应形成聚苯乙烯马来酐－聚醚醯胺共聚物；其中ＳＭＡ高分子主链为亲油性，接枝聚醚胺为亲水性，所组成的最后结构为筛梳状（ｃｏｍｂ－ｌｉｋｅ），具有对水吸附能力，微具导电性。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，特别是一种组成最后结构为筛梳状，具有对水吸附能力，微具导电性的。抗静电剂广义地归纳为一表面活性剂(surface active agent)；功能在于吸收空气中的湿气，提高物质表面的轻微导电性，以阻止静电的累积。永久型抗静电剂，经制程以均匀混入材料，但缓慢移至表面，并永久存在。故高分子型的抗静电剂与目标材料需有足够的“相容性”(compatibility)以利渗混，且具足够的“不相容性”(incompatibility)，以利往表面移动的动力。此因素亦因材料的不同而异。故每一种材料所需最适当的抗静电剂应为不同的分子结构。近年来，本专利技术利用聚氧乙烯胺poly(oxyethylene)amine(Mw2000～6000)为原料聚合成聚醯胺polyamide、聚酯醯胺polyesteramide、polyurethane-urea、环氧树酯epoxy等特殊高分子，并观测分子结构式的变化与表面电阻(即抗静电性)的关联性。了解了高分子材料电阻的下降与下列三个因素有直接关系(1)聚氧乙烯POE含量；(2)聚氧乙烯段链的结晶性；(3)高分子材料内的移动性(mobility)或交联性；经研究，得知在高分子移动性，接枝高分子比交联高分子，或直线型高分子，对抗静电效果而言较佳。此牵涉至分子设计中，亲水段链最好是架在接枝附属物(graked pendants)上，以利电子的跳跃传递。并预测理想的抗静电材料应是筛梳状(comb-like)高分子。此类高分子可控制适度的交联、分子链段的内部移动性以及与目标高分子材料的相容性。故此可为高分子型抗静电剂的研究方向。本专利技术的次一目的在于提供一种可进一步与金属盐类进行螯合，成为更低电阻的抗静电材料。即利用前述聚苯乙烯马来酐-聚醚醯胺共聚物并可进一步与如氯化锂的金属盐类进行螯合，成为更低电阻的离子导电性材料。本专利技术的又一目的在于提供一种上述抗静电材料的制造方法。首先，以自由基起始聚合法合成聚苯乙烯-马来酐共聚物SMA；再利用SMA的马来酐高环张力与接枝聚醚胺的开环反应形成起始聚苯乙烯马来酐-聚醚醯胺共聚物产物，经加热脱水形成环化作用，得到最后聚苯乙烯马来酐-聚醚醯胺共聚物产物。本专利技术的再一目的在于提供一种上述更低电阻的抗静电材料的制造方法。达成技术为利用由聚苯乙烯马来酐-聚醚醯胺共聚物的聚氧乙烯POE链段与金属盐类具有螯合效应，将金属离子导入高分子中，而形成更低电阻的抗静电材料。为达上述目的，本专利技术是这样实现的利用马来酐的高环张力，使聚苯乙烯-马来酐共聚物与聚醚胺具高度反应性。所组成的最后结构为筛梳状，具有对水吸附能力，由于聚苯乙烯与马来酐共聚高分子主链是亲油性，接枝的聚醚胺是亲水性，而有微导电性。并可进一步与如氯化锂的金属盐类进行螯合，成为更低电阻的离子导电性材料，两种形式均可为抗静电材料。其合成先以自由基起始聚合法合成聚苯乙烯-马来酐共聚物SMA，再利用SMA的马来酐高环张力与接枝聚醚胺的开环反应形成起始聚苯乙烯马来酐-聚醚醯胺共聚物产物，经加热脱水形成环化作用，得到最后聚苯乙烯马来酐-聚醚醯胺共聚物产物；而再由聚苯乙烯马来酐-聚醚醯胺共聚物的聚氧乙烯POE链段与金属盐类具有螯合效应，将金属离子导入高分子中，而形成更低电阻的抗静电材料。图7为本专利技术实施例3的FT-IR图谱；图8为本专利技术实施例4的FT-IR图谱；图9为本专利技术实施例4的另一FT-IR图谱；附图说明图10为本专利技术实施例4的反应方程式；图11为本专利技术实施例5的反应方程式。图号简单说明1 溶剂2 巨大反应器3 苯乙烯及甲基酸甲酯4 2，2’-偶氮双异丁腈，丁酮-5 粗产物6 真空炉7 产物 (3)将苯乙烯及甲基酸甲酯3(分别为218g，70g)、2.2’-偶氮双异丁腈，丁酮-4(分别为13.78g，剩余的500g)共分五批次加入，每次相隔半小时。(4)最后再反应5小时，得到粗产物5，在真空炉6下利用减压浓缩抽去丁酮-，得到的产物7用甲醇洗去多余的苯乙烯及甲基酸甲酯单体。本实施例以不同起始剂用量、不同比例入料及不同溶剂的选择，成功地合成出不同分子量的苯乙烯-甲基酸甲酯共聚物(poly(styrene-methylmethacrylate)-copolymer)。反应方程式如图2。共聚物的分子量及分子量分布如下表所示表低分子量苯乙烯-甲酸基甲酯共聚物高分子主链的合成组成 AIBN用量溶剂 入料比例 Mw MnMw/Mn(mole％) (mole％)ST∶MMA＝10∶1 6 EGD 2批次添加6427 19643.2ST∶MMA＝10∶1 3 EGD 5批次添加1195221003.7ST∶MMA＝10∶1 6 EGD 5批次添加5406 15283.5ST∶MMA＝10∶1 2 MEK 5批次添加1659726256.3ST∶MMA＝10∶1 6 MEK 5批次添加5768 18733.02，2’-偶氮双异丁腈AIBN2，2’-Azobis-isobutyronitrile乙二醇EGDEthylene glycol由凝胶渗透色层分析法GPC数据可知低分子量的苯乙烯-甲基酸甲酯共聚物高分子主链已成功制备，而溶剂的选择将影响分子量的分布，此外，入料方式及起始剂用量也影响分子量的生成。实施例2-SMMA衍生共聚高分子的合成1.实验材料(1)利用前述条件合成苯乙烯-甲基酸甲酯共聚物(SMMA)。(2)接枝的聚醚胺高分子为(美国亨斯迈公司产品，M-207 0胺类，分子量约为2000)2.实验器材四颈瓶、温度计、冷凝管、等压分液漏斗、馏液管、加热包、控温器、搅拌器、氮气、迪安-斯塔克装置Dean-starktrap。3.范例秤取计量的苯乙烯-甲基酸甲酯共聚物与适量的丁酮-混合加入反应器后，在室温下搅拌1小时，使其充分均匀混合溶解，此时呈现透明溶液。接着利用等压分液漏斗将计量的聚醚胺高分子滴入，在约160℃温度及通入氮气下，反应8小时以上，并取样作傅立叶转换红外线光谱FT-IR分析其反应程度。本实施例利用苯乙烯-甲基酸甲酯共聚物主链所带的酯类官能基与聚醚胺在较高的反应温度下(＞160℃)可进行酯交换(ester-exchangereaction)反应，而将聚醚链段导入苯乙烯-甲基酸甲酯共聚物侧链，使其具有部分亲水(hydrophilic)性质，以吸收空气中的水气达一定的平衡，而具有抗静电的效果。反应方程式如图3所示。由本实施例的结果可知此反应的进行程度缓慢，且难以完全反应，需在高温下(200℃)，以及触媒的添加乙酸钠(NaOAc)，可由图4 IR图谱上观察到部分醯胺(amide；1670cm-1)官能基的生成，且所制备的共聚物溶解性不佳。因此下面将采用商业生产的苯乙烯-马来酐共聚物(poly(styrene-maleicanhydride)copolymer；SMA)与聚醚胺反应，借由马来酐的高反应性，以简化亲水基导入的制程与降低反应温度及提高产率。且各种不同分子量及组成的苯乙烯-马来酐共聚物，并可由相类似于苯乙烯-甲基酸甲酯共聚物聚合法获得。实施例3-聚苯乙烯-马来酐共聚物SMA的合成聚苯乙烯-马来酐共聚物3000(苯乙烯∶马来酐＝3∶1)的制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗静电材料，其特征在于，由聚苯乙烯与马来酐共聚高分子主链及接枝的聚醚胺所构成，前者为亲油性，后者为亲水性，所组成的最后结构为筛梳状，具有对水吸附能力，微具导电性。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林江珍，林志坚，洪惠雯，
申请(专利权)人：中日合成化学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]