一种高稳定性离子聚合物抗静电剂及其制备方法技术

本申请公开了一种高稳定性离子聚合物抗静电剂及其制备方法，该高稳定性离子聚合物抗静电剂为酰胺羟丙基磺基甜菜碱型两性离子聚合物，所述酰胺羟丙基磺基甜菜碱型两性离子聚合物包含有氟碳链段和金属离子。酰胺羟丙基磺基甜菜碱型两性离子聚合物与高分子聚合物相容性好、氟碳链段形成的空间屏障和强键能与金属离子的热保护作用使得高稳定性离子聚合物抗静电剂具有高化学稳定性和高耐热稳定性，不易在高温下分解，不易迁移析出。不易迁移析出。

【技术实现步骤摘要】
一种高稳定性离子聚合物抗静电剂及其制备方法


[0001]本申请涉及抗静电剂领域，尤其是涉及一种高稳定性离子聚合物抗静电剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]塑料制品凭借易加工、质量轻、电绝缘性高等优异特性，被广泛应用于电子电器的各个部件当中。但由于优异的电绝缘性，塑料制品与其他物品摩擦时就会产生静电积累且不易消除，静电的长时间积累会导致静电吸附、尘埃积聚、火化放电等。而添加抗静电剂是有效消除静电积累的方法之一。
[0003]抗静电剂分为离子型和非离子型。离子型抗静电剂添加量少，抗静电效果好，其中两性型离子抗静电剂中阳离子与阴离子能够配合使用，对聚合物有更强的附着力，抗静电性更加优异。但是离子型抗静电剂热稳定差，耐热性不好，塑料的高挤出温度下易分解，并且与高分子聚合物合成后易迁移到聚合物表面，造成外观不良，也逐渐失去抗静电效果。

技术实现思路

[0004]为解决离子型抗静电剂的热稳定差、高温易分解、聚合后易迁移到聚合物表面的问题，本申请提供了一种高稳定性离子聚合物抗静电剂及其制备方法。
[0005]第一方面，本申请提供一种高稳定性离子聚合物抗静电剂，所述高稳定性离子聚合物抗静电剂为酰胺羟丙基磺基甜菜碱型两性离子聚合物，所述酰胺羟丙基磺基甜菜碱型两性离子聚合物包含有氟碳链段和金属离子且分子结构如下所示：其中n取2～8，X指金属离子。
[0006]更优选的，n取7。
[0007]通过采用上述技术方案，酰胺羟丙基磺基甜菜碱型两性离子聚合物作为两性型抗静电剂，既具有阳离子活性剂的作用，又具有阴离子活性剂的作用，与高分子材料有较好的相容性，能够保持电中性，在加工过程中易分散均匀，从而使得酰胺羟丙基磺基甜菜碱型两性离子聚合物作为抗静电剂不易发生析出等现象。
[0008]在酰胺羟丙基磺基甜菜碱型两性离子聚合物中引入氟碳链段，用以替换原碳氢链段，氟碳链段可以在高分子聚合物的表面形成摩擦因数很低的全氟烃基链定向排列层，极大程度上减少摩擦过程中产生的静电，同时碳氟键比碳氢键具有较大的键能，氟原子的范德华半径比氢原子的范德华半径大，碳骨架也被氟原子严密包裹，所形成的空间屏障使其难以与化学活性物质发生相互作用，具有高稳定性。强键能也使得在聚合物加工温度下，氟
碳链仍能保持稳定，从而使酰胺羟丙基磺基甜菜碱型两性离子聚合物具有高化学稳定性和高耐热稳定性。
[0009]金属离子与磺酸基配合，双重的导电作用让酰胺羟丙基磺基甜菜碱型两性离子聚合物具有更好的抗静电作用，与此同时，金属离子的加入也提高了抗静电剂的高温抗氧化能力，起到了对抗静电剂的热保护作用，从而提高了抗静电剂的热稳定性，在高温下不易分解。
[0010]优选的，以质量份数计，所述酰胺羟丙基磺基甜菜碱型两性离子聚合物的原料包括：N
‑
[3
‑
(二甲氨基)
‑
丙基]全氟烷基磺酰胺13～16份、3
‑
氯
‑
2羟基丙烷磺酸化合物5～7份、碱性催化剂0.5～1.5份。
[0011]优选的，溶剂为无水乙醇、丙酮、甲醇中的一种。
[0012]优选的，所述碱性催化剂包括氢氧化钠、碳酸氢钠中的一种。
[0013]优选的，所述3
‑
氯
‑
2羟基丙烷磺酸化合物的制备步骤如下：在水溶液中加入3
‑
氯
‑
2羟基丙烷磺酸钠和强碱型物质，升高溶液温度至50～70℃，搅拌反应0.5～2h，在反应后的溶液中添加可溶性金属盐，保持溶液温度为50～70℃，继续搅拌混合，反应4～6h，再经过洗涤、抽滤、烘干、研磨得3
‑
氯
‑
2羟基丙烷磺酸化合物。
[0014]优选的，所述3
‑
氯
‑
2羟基丙烷磺酸钠与可溶性金属盐的摩尔比为1：(0.8～1.2)；所述强碱型物质质量为3
‑
氯
‑
2羟基丙烷磺酸钠质量的1.5％～2.5％。
[0015]优选的，强碱型物质为氢化钠、氢氧化钠、碳酸氢钠中的一种。
[0016]更优选的，强碱型物质为氢化钠。
[0017]优选的，所述可溶性金属盐包括有铜盐、铝盐、钡盐、亚铁盐中的一种或几种。
[0018]更优选的，金属盐为铜盐。
[0019]通过采用上述技术方案，强碱型物质将3
‑
氯
‑
2羟基丙烷磺酸钠中的钠离子脱离并形成沉淀同时将3
‑
氯
‑
2羟基丙烷磺酸钠上羟基的氢离子脱去，添加金属盐后，金属盐水解，金属离子得以与羟基进行配位，金属离子取代羟基上的氢原子，与3
‑
氯
‑
2羟基丙烷磺酸化学连接。化学连接使金属离子能够稳定与抗静电剂连接，不易遭受破坏而导致金属离子脱落，失去热保护作用。由于金属离子的热保护作用，从而提高了抗静电剂的热稳定性，在高温下不易分解。
[0020]优选的，所述N
‑
[3
‑
(二甲氨基)
‑
丙基]全氟烷基磺酰胺的制备步骤如下：在温度为5～15℃的条件下，将N,N
‑
二甲基
‑
1,3
‑
丙二胺溶解于异丙醚中，配置成浓度为3.5～4.5mol/L的溶液，然后将配置后的溶液与全氟烷基磺酰氟和异丙醚混合均匀，将温度升高至40～65℃，搅拌反应，再经过洗涤、蒸馏得到N
‑
[3
‑
(二甲氨基)
‑
丙基]全氟烷基磺酰胺。
[0021]优选的，所述N,N
‑
二甲基
‑
1,3
‑
丙二胺与全氟烷基磺酰氟的摩尔比为1：(0.9～1.5)。
[0022]优选的，与全氟烷基磺酰氟共同加入的异丙醚和溶解N,N
‑
二甲基
‑
1,3
‑
丙二胺的异丙醚的体积比为(1.8～2.4)：1。
[0023]优选的，所述全氟烷基磺酰氟包括有全氟丁基磺酰氟、全氟辛基磺酰氟、全氟己基磺酰氟、全氟正丁基磺酰氟中的一种或几种。
[0024]更优选的，全氟烷基磺酰氟为全氟辛基磺酰氟。
[0025]通过采用上述技术方案，N
‑
[3
‑
(二甲氨基)
‑
丙基]全氟烷基磺酰胺能与3
‑
氯
‑
2羟
基丙烷磺酸化合物相键合，形成酰胺羟丙基磺基甜菜碱型两性离子聚合物，氟碳链段的加入会在碳骨架上形成空间屏障，使其难以与化学活性物质发生相互作用，具有高稳定性。碳氟键的强键能也使得在聚合物加工温度下，氟碳链仍能保持稳定，从而导致酰胺羟丙基磺基甜菜碱型两性离子聚合物具有高化学稳定性和高耐热稳定性。同时长链的全氟烷基磺酰氟表面活性更好，抗静电性能更加优异。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高稳定性离子聚合物抗静电剂，其特征在于，所述高稳定性离子聚合物抗静电剂为酰胺羟丙基磺基甜菜碱型两性离子聚合物，所述酰胺羟丙基磺基甜菜碱型两性离子聚合物包含有氟碳链段和金属离子且分子结构如下所示：其中n取2～8，X指金属离子。2.根据权利要求1所述的一种高稳定性离子聚合物抗静电剂，其特征在于，以质量份数计，所述酰胺羟丙基磺基甜菜碱型两性离子聚合物的原料包括：N
‑
[3
‑
(二甲氨基)
‑
丙基]全氟烷基磺酰胺13～16份、3
‑
氯
‑
2羟基丙烷磺酸化合物5～7份、碱性催化剂0.5～1.5份。3.根据权利要求2所述的一种高稳定性离子聚合物抗静电剂，其特征在于，所述3
‑
氯
‑
2羟基丙烷磺酸化合物的制备步骤如下：在水溶液中加入3
‑
氯
‑
2羟基丙烷磺酸钠和强碱型物质，升高溶液温度至50～70℃，搅拌反应0.5～2h，在反应后的溶液中添加可溶性金属盐，保持溶液温度为50～70℃，继续搅拌混合，反应4～6h，再经过洗涤、抽滤、烘干、研磨得3
‑
氯
‑
2羟基丙烷磺酸化合物。4.根据权利要求3所述的一种高稳定性离子聚合物抗静电剂，其特征在于，所述3
‑
氯
‑
2羟基丙烷磺酸钠与可溶性金属盐的摩尔比为1：（0.8～1.2）；所述强碱型物质质量为3
‑
氯
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2羟基丙烷磺酸钠质量的1.5%～2.5%。5.根据权利要求3所述的一种高稳定性离子聚合物抗静电剂，其特征在于，所述可溶性金属盐包括有铜盐、铝盐、钡盐、亚铁盐中的一种或几种。6.根据权利要求2所述的一种高稳定离子聚合物抗静电剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪锋平，郑晓虎，柳岸俊，
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：