一种用于塑料合金的高分散性抗静电剂及其制备方法技术

本申请涉及高分散性抗静电剂的领域，尤其是涉及一种用于塑料合金的高分散性抗静电剂及其制备方法,该抗静电剂包括如下重量份数的组分：两性抗静电剂10～30份；改性炭黑5～20份；白炭黑1～8份；分散剂0.2～1份；改性炭黑的制备原料包括重量比为1:1～1.2的炭黑和4,4'

【技术实现步骤摘要】
一种用于塑料合金的高分散性抗静电剂及其制备方法


[0001]本申请涉及高分散性抗静电剂的领域，尤其是涉及一种用于塑料合金的高分散性抗静电剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]塑料合金是利用物理共混或化学接枝的方法而获得的高性能、功能化、专用化的一类新材料。塑料合金产品可广泛用于汽车、电子、精密仪器、办公设备、包装材料、建筑材料等领域。
[0003]但由于塑料合金大多是良好的绝缘材料，容易在应用中因摩擦、剥离过程而产生和积累电荷，可能会产生火花放电，引起爆炸火灾等重大安全事故，给生产和应用带来隐患。
[0004]为了减少静电，目前市面上塑料合金的产生主要采用两类方式，第一类为结构型导电塑料，第二类为复合型导电塑料。结构型导电塑料是指本身具有导电性或经化学改性后具有导电性的塑料。这类材料都是带有共轭双键结构的高分子聚合物。但这类材料合成工艺较复杂，成本较高，目前价格相当昂贵，很难批量生产。复合型导电塑料指由导电性物质与高分子材料复合而成的导电塑料，炭黑作为导电性物质具有价格低廉、导电性能好等优点，但炭黑本身在高分子材料中的分散性很差，容易发生均聚及析出的情况，因此其抗静电效果依然不理想。

技术实现思路

[0005]为了减少静电荷在塑料合金上的积聚，本申请提供一种用于塑料合金的高分散性抗静电剂及其制备方法。
[0006]第一方面，本申请提供一种用于塑料合金的高分散性抗静电剂，其包括如下重量份数的组分：两性抗静电剂10～30份；改性炭黑5～20份；白炭黑1～8份；分散剂0.2～1份；所述改性炭黑的制备原料包括重量比为1:1～1.2的炭黑和4,4'
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联苯二甲酸。
[0007]两性抗静电剂中富含阴离子和阳离子，普通炭黑的表面存在着很多可与阴离子或阳离子结合的自由基，会捕获两性抗静电剂游离的阴离子或阳离子，减少了两性抗静电剂的抗静电能力，且反应后的普通炭黑表面活性下降，提高了后续与塑料合金接枝的难度。因此将两性抗静电剂与炭黑进行复配得到的复配抗静电剂，其抗静电效果反而比起单一的抗静电剂效果更差。
[0008]炭黑表面的羧基和羟基本身的反应活性较低，但可以通过与带有活性端基的功能高分子反应，活化炭黑；本申请通过带有羧基的4,4'
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联苯二甲酸与炭黑表面的羟基反应的
到改性炭黑。改性后的炭黑由于表面能够与阴离子或阳离子结合的自由基大量减少，减少了炭黑与两性抗静电剂之间的拮抗作用；同时，改性后的炭黑，其表面存在聚合物基团能够增强粒子之间的斥力，使得炭黑的空间间隙变大，炭黑的均聚性下降，提高了了炭黑的比表面积，也使得炭黑的表面活性上升，提高后续与树脂的接枝率。由于炭黑表面的空间间隙扩大，单位体积的炭黑能够曝露更多活性缺陷，而这些活性缺陷具备较强的化学吸附力或物理吸附力，因此能够吸附更多两性抗静电剂，使得抗静电剂在塑料合金中的分布更加均匀，提高了塑料合金的抗静电性。
[0009]可选的，所述两性抗静电剂为十二烷基二甲基季铵己内盐。
[0010]通过采用上述技术方案，十二烷基二甲基季铵己内盐作为两性抗静电剂时，高分散性抗静电剂与树脂的相容性较好。
[0011]可选的，所述分散剂为聚乙二醇。
[0012]聚乙二醇中的羟基能够捕获改性炭黑的自由基，提高改性炭黑的接枝率；聚乙二醇能提高制成的塑料合金的吸水性，进一步提高了两性抗静电剂的抗静电效果。
[0013]可选的，所述改性炭黑的粒径为25
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35nm。
[0014]通过采用上述技术方案，小粒径的改性炭黑，由于比表面积更大，能够使抗静电剂更均匀的分散在塑料合金内，提高塑料合金的抗静电能力；透明性更好，减少对塑料合金颜色的影响。
[0015]可选的，所述改性炭黑的制备原料还包括含镍镀液，所述含镍镀液和炭黑的重量比为4.2～6.4:1。
[0016]通过引入镍，炭黑表面联苯二甲酸的端基单齿与镍配位，使接枝了4,4'
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联苯二甲酸的炭黑表面的空间结构发生变化，形成包括kagoma的一些空间拓扑结构，一方面提高了荧光标记的效果，能够更容易的检测改性炭黑改性的程度；另一方面，空间结构的改变，提高了炭黑吸附、储存的能力，方便炭黑携带两性抗静电剂，使抗静电剂的在塑料合金中的分散更均匀，提高了塑料合金的抗静电能力。改性炭黑通过镀镍，金属的纳米效应与抗静电剂分子之间存在相互作用力，降低了塑料合金的相对粘度（Rv），提高了抗静电剂在塑料合金中的分散性，因此在保障抗静电效果的前提下，减少了抗静电剂的使用量。
[0017]可选的，所述改性炭黑的制备方法包括如下步骤：S1、将炭黑与4,4'
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联苯二甲酸放入流变仪中进行共混得到混合物A；S2、向混合物A中加入有机溶剂反复抽提多次得到抽提液B；S3、所述抽提液B经真空干燥得到4,4'
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联苯二甲酸接枝的固体炭黑；S4、将步骤S3的固体炭黑放入含镍镀液中进行混合，过滤干燥得到改性炭黑。
[0018]通过将炭黑与4,4'
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联苯二甲酸进行共混来对炭黑进行改性。用有机溶剂除去游离的4,4'
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联苯二甲酸，可以防止游离的4,4'
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联苯二甲酸在后续的含镍镀液中反应，形成一些不必要的杂质，提高了后续改性炭黑的纯度。
[0019]可选的，在进行所述步骤S1前，将炭黑与硝酸进行混合改性，得到混合物，再将混合物与4,4'
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联苯二甲酸放入流变仪中进行共混。
[0020]通过硝酸氧化炭黑，一方面抑制了炭黑的团聚，同时作为引入剂能够使氧基团的引入量大幅度增加；另一方面，4,4'
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联苯二甲酸在酸性条件下，与改性炭黑的接枝率更高，进而提高改性炭黑的分散性，提高了抗静电剂的抗静电效果。
[0021]可选的，所述白炭黑为改性白炭黑，所述改性白炭黑由重量比为3.6～4.0:1的硅烷偶联剂和白炭黑制备得到。
[0022]所述改性白炭黑的制备方法包括如下步骤：A1、在甲苯中加入硅烷偶联剂和白炭黑，并在氮气的保护下边搅拌边回流得到溶液C；A2、将溶液C在111℃
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120℃下高温固化，然后加入有机溶剂反复抽提多次得到抽提液D，抽提液D经过滤干燥得到改性白炭黑。
[0023]通过采用上述技术方案，白炭黑接枝硅烷偶联剂，提高了白炭黑在有机溶剂中的流动性，改善了白炭黑的均聚现象；硅烷偶联剂也可与塑料合金发生反应，增强了白炭黑与塑料合金之间的作用力，改性白炭黑的相容性也得到了提高，提高了改性白炭黑和改性炭黑在塑料合金中的分散稳定性，提高了抗静电剂的抗静电效果。
[0024]第二方面，本申请提供一种塑料合金的高分散性抗静电剂的制备方法，包括如下步骤：B1、将两性抗静电剂和改性炭黑混合搅拌，搅拌混匀，得到预混液；B2、向预混液中加入白炭黑和分散剂，搅拌混匀，得到抗静电剂。
[0025]通过采用上述技术方案，通过先将两性抗静电剂混合搅拌，提高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于塑料合金的高分散性抗静电剂，其特征在于，包括如下重量份数的组分：两性抗静电剂10～30份；改性炭黑5～20份；白炭黑1～8份；分散剂0.1～1份；所述改性炭黑的制备原料包括重量比为1:1～1.2的炭黑和4,4'
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联苯二甲酸。2.根据权利要求1所述的一种用于塑料合金的高分散性抗静电剂，其特征在于，所述两性抗静电剂为十二烷基二甲基季铵己内盐。3.根据权利要求1所述的一种用于塑料合金的高分散性抗静电剂，其特征在于，所述分散剂为聚乙二醇。4.根据权利要求1所述的一种用于塑料合金的高分散性抗静电剂，其特征在于，所述改性炭黑的粒径为25
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35nm。5.根据权利要求1所述的一种用于塑料合金的高分散性抗静电剂，其特征在于，所述改性炭黑的制备原料还包括含镍镀液，所述含镍镀液和炭黑的重量比为4.2～6.4:1。6.根据权利要求1所述的一种用于塑料合金的高分散性抗静电剂的制备方法，其特征在于，所述改性炭黑的制备方法包括如下步骤：S1、将炭黑与4,4'
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联苯二甲酸放入流变仪中，进行共混得到混合物A；S2、向混合物A中加入有机溶剂反复抽提多次得到抽提液B；S3、所述抽提液B经真空干燥得到4,4'
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【专利技术属性】
技术研发人员：汪锋平，郑晓虎，
申请(专利权)人：杭州临安德昌静电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：