一种复合抗静电添加剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种复合抗静电添加剂及其制备方法和应用，包括如下重量百分数的原材料：导电石墨50％～60％、改性三氧化二铝15％～20％、酯基季铵盐10％～20％、导电云母粉5％～10％、滑石粉5％～10％、硫酸钡3％～8％、气相二氧化硅2％～7％；本发明专利技术的复合抗静电添加剂具有非常显著的抗静电效果，作为加工助剂能够容易添加入高分子塑胶基体材料如UV漆、PVC塑胶地板、PP塑胶地板、PET膜、PP膜中，且不含有毒有害物质。

【技术实现步骤摘要】
一种复合抗静电添加剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及助剂添加剂
，具体涉及一种复合抗静电添加剂及其制备方法和应用。
技术介绍
从微观角度来讲，物质是由分子组成的，分子是由原子组成的，原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子构成的。通常情况下，正负电荷数目相等，电性相反，整个原子呈电中性，但是原子核对离核较远的外层电子束缚能力较弱，当受到摩擦、加热或是化学变化时，离核较远的电子很容易脱离原子。当两种不同物理状态或化学组成的物体相互接触时，由于原子核对电子的束缚力不同，物体表面所带电荷会重新分配，外层电子会从原子核束缚能力小的物体表面转移到束缚力大的物体表面，此时，接触界面电荷数量相等、极性相反；当两种物体重新分离时，每种物体表面就会带上过量的正(负)电荷，这就是静电。由此可见，静电是经过四个过程产生的，即表面接触、电荷迁移、双电荷层和电荷分离。两个不同的物体经过摩擦、接触等机械作用，电荷就会通过接触界面移动，在一个物体上造成正电荷过剩，在另一个物体上则负电荷过剩，并在界面上形成双电荷层。因此静电的产生是必然的，并无法避免。随着高分子材料的普及和应用，特别是地板行业、塑料膜(PVC,PP,PET等)等领域，人们越来越多的关注功能性和安全性，特别是抗静电功能，由于高分子材料被移动和受到摩擦时表面电荷无法充分释放，所以会在表面形成堆积，进而形成电场，当遇到易燃易爆气体或者液体时就会造成安全隐患。抗静电材料是在不影响材料原有力学性能和加工工艺的前提下，通过某种物理化学方法对材料进行改性处理使之具有抗静电功能的材料。根据抗静电材料的制备方法可以将抗静电剂分为添加型抗静电材料和导电物质复合型抗静电材料：①添加型抗静电材料是涂覆于材料表面或掺和在材料内部，以防止或减轻静电积聚的一类化学助剂，按其分子结构可以分为表面活性剂类和高分子永久型抗静电剂两种。②导电物质复合型抗静电材料的制备方法通常包括如下两种：将各种无机导电填料填充到基体中，经过分散复合或层积复合等成型加工技术而制得；另种则采用结构型导电高分子与基体进行共混，从而得到既有一定的抗静电性能，又有良好力学性能的抗静电复合材料。抗静电材料种类繁多，目前应用较多的主要是抗静电纤维、抗静电塑料和抗静电涂料等。因此需要开发一种能够有效解决各种高分子材料易产生静电问题的抗静电材料。
技术实现思路
为了解决各种高分子材料易产生静电的技术问题，而提供一种复合抗静电添加剂及其制备方法和应用。将本专利技术的复合抗静电材料添加到基体中具有较好的抗静电效果，表面电阻率达到107～1010Ω或者更低。为了达到以上目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种复合抗静电添加剂，包括如下重量百分数的原材料：导电石墨50％～60％、改性三氧化二铝15％～20％、酯基季铵盐10％～20％、导电云母粉5％～10％、滑石粉5％～10％、硫酸钡3％～8％、气相二氧化硅2％～7％。进一步地，所述原材料的粒径小于45微米。进一步地，所述改性三氧化二铝的改性方法为：将三氧化二铝研磨至5微米以下，将硬脂酸溶于甲苯中，加入研细的三氧化二铝，室温下搅拌分散10min～50min，烘干，进行低温低离子体处理，得到改性三氧化二铝。低温等离子体处理可以诱发三氧化二铝颗粒表面的硬脂酸产生聚合，进而增加三氧化二铝的表面羟基官能团含量，实现三氧化二铝的表面改性。经过表面改性的三氧化二铝，增加了比表面积，而增加了比表面积的三氧化二铝会形成一个一个的具有孔洞的团聚体，这些团聚体的孔洞可以吸附导电石墨和导电云母，进而增加导电石墨和导电云母的均匀排布能力，从而增强抗静电效果。再进一步地，所述硬脂酸的用量为所述三氧化二铝质量的5％～10％；所述三氧化二铝在所述甲苯中的用量为(0.2～0.5)g/mL。再进一步地，所述低温低离子体处理时产生等离子体氛围的气体是氧气、氢气、水蒸气、一氧化氮中的一种，所述气体的温度为室温，电子能量为10eV，处理时间为1000s～2000s。本专利技术另一方面提供上述复合抗静电添加剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将改性三氧化二铝、酯基季铵盐、滑石粉加入搅拌设备中先进行预混，确保所述酯基季铵盐分散充分，得到第一混合物；(2)在所述第一混合物中边搅拌边加入导电石墨，混合均匀后得到第二混合物；(3)向所述第二混合物中边搅拌边加入硫酸钡、气相二氧化硅、导电云母粉，分散均匀后制得复合抗静电添加剂。进一步地，步骤(1)中所述预混的速度为200rpm～800rpm、预混时间为20min～30min；步骤(2)中的搅拌速度小于80rpm、混合时间大于20min；步骤(3)中的搅拌速度大于1000rpm、分散时间为20min～30min。进一步地，所述搅拌设备为具有多个原材料加入口的搅拌釜。可简化工艺流程只在一台设备中进行。本专利技术最后一方面提供上述复合抗静电添加剂的应用，所述复合抗静电添加剂作为加工助剂添加入高分子塑胶中，所述复合抗静电添加剂的添加量为所述高分子塑胶质量的2％～15％。进一步地，所述高分子塑胶包括UV漆、PVC塑胶地板、PP塑胶地板、PET膜、PP膜，但不限于此。有益技术效果：本专利技术的复合抗静电添加剂中采用导电石墨作为主要抗静电主体材料，导电云母和酯基季铵盐起到辅助抗静电作用，但是导电石墨和导电云母通过常规分散工艺并不能将其均匀分散排布，所以本专利技术中采用表面改性的三氧化二铝，通过对其表面改性增大其比表面积使其表面羟基含量增加进而使其更易产生团聚，团聚后的三氧化二铝具有较多的孔洞结构，由于表面羟基及孔洞结构的存在使得改性三氧化二铝作为一个搭载平台能够吸附逐一后续加入的导电石墨和导电云母，并将导电石墨和导电云母分别缚于其孔洞结构中，形成一个稳定的抗静电体系起到协同作用；另外加入的酯基季铵盐由于酯基具有亲水性，能吸收空气中的水分并与水形成共价键起到锁住水分的作用，进而可增加表面湿度，而空气中的水分中含有大量的正负离子能够中和材料的表面电荷，实现消除静电的作用，辅助导电石墨、导电云母对应用的基体材料实现抗静电的作用；滑石粉、硫酸钡、气相二氧化硅作为增强材料可提高应用的基体材料的机械强度；另外导电云母除了具有抗静电效果外还具有较好的抗冲击韧性，有利于应用的基体材料的稳定性；硫酸钡除了作为增强材料外还具有防辐射作用。本专利技术的复合抗静电添加剂具有非常显著的抗静电效果，作为加工助剂能够容易添加入高分子塑胶基体材料中，且不含有毒有害物质。具体实施方式下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。除非另外具体说明，否则在这些实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合抗静电添加剂，其特征在于，包括如下重量百分数的原材料：/n导电石墨50％～60％、/n改性三氧化二铝15％～20％、/n酯基季铵盐10％～20％、/n导电云母粉5％～10％、/n滑石粉5％～10％、/n硫酸钡3％～8％、/n气相二氧化硅2％～7％。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合抗静电添加剂，其特征在于，包括如下重量百分数的原材料：
导电石墨50％～60％、
改性三氧化二铝15％～20％、
酯基季铵盐10％～20％、
导电云母粉5％～10％、
滑石粉5％～10％、
硫酸钡3％～8％、
气相二氧化硅2％～7％。


2.根据权利要求1所述的一种复合抗静电添加剂，其特征在于，所述原材料的粒径小于45微米。


3.根据权利要求1所述的一种复合抗静电添加剂，其特征在于，所述改性三氧化二铝的改性方法为：将三氧化二铝研磨至5微米以下，将硬脂酸溶于甲苯中，加入研细的三氧化二铝，室温下搅拌分散10min～50min，烘干，进行低温低离子体处理，得到改性三氧化二铝。


4.根据权利要求3所述的一种复合抗静电添加剂，其特征在于，所述硬脂酸的用量为所述三氧化二铝质量的5％～10％；所述三氧化二铝在所述甲苯中的用量为(0.2～0.5)g/mL。


5.根据权利要求3所述的一种复合抗静电添加剂，其特征在于，所述低温低离子体处理时产生等离子体氛围的气体是氧气、氢气、水蒸气、一氧化氮中的一种，所述气体的温度为室温，电子能量为10eV，处理时间为1000s～2000s。


6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：安彩丽，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：常州熠光智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32