一种永久抗静电离子液体高聚物母料的制备方法及其在高分子材料中的应用技术

本发明专利技术提供一种永久抗静电离子液体高聚物母料的制备方法，其步骤如下：1)将高聚物单体A、酸酐B、引发剂C投入反应釜，通氮气保护，65-250℃下反应3-8小时，得到嵌段共聚物D；2)向100重量份的嵌段共聚物D中加入10-65重量份的离子液体，通氮气保护，65-250℃下搅拌1-5小时，得到嵌段共聚物E；3)将70-99重量份的离子液体接枝后的嵌段共聚物E、0.05-0.2重量份的抗氧剂、1-3重量份的羟基硅油、0-50重量份的填料、3-10重量份的热稳定剂、3-5重量份的硅酮低聚物投入密炼机加热搅拌均匀，然后挤出造粒，得到永久抗静电离子液体高聚物母料。本发明专利技术还提供了该高聚物母料在高分子材料中的应用。本发明专利技术制备出的高聚物母料具有永久抗静电性能，与高聚物之间的相容性非常好。

【技术实现步骤摘要】
一种永久抗静电离子液体高聚物母料的制备方法及其在高分子材料中的应用
本专利技术涉及一种抗静电高聚物母料，特别是涉及一种永久抗静电离子液体高聚物母料的制备方法及其在高分子材料中的应用。
技术介绍
静电荷一般是由具有不同电荷消散能力的两种材料接触摩擦而产生的，失去电子的材料带有正电荷，得到电子的材料则带有负电荷。材料的电性能主要包括以下几个方面：介电常数(介电常数较低的材料容易产生静电)，电阻率(具有较低电阻率的材料静电消散较为容易)。高分子材料一般具有较高的表面电阻率(1010-1015Ω)和较低的介电常数，因而很容易产生静电并在空气中达到15000V/cm的电场强度，大量的静电集聚给高分子材料的使用带来诸多困难，比如在加工过程中会导致灰尘的吸附，影响产品美观；在电子包装领域，静电荷的集聚会导致电器元件被击穿，影响产品质量；在煤矿或石化领域，静电荷的集聚会产生电火花而造成安全事故等等。解决材料产生静电问题的便利方法是减少材料的电阻率，通过添加抗静电剂可以很好地实现高分子材料电阻率的降低。传统抗静电剂一般是由表面活性剂组成，按结构可分为阴离子型、阳离子型、非离子型、两性离子型和高分子型等。阴离子型、阳离子型、两性离子型抗静电剂的抗静电性能比较好，但是其分解温度较低，运用中容易导致改性料发黄，使得运用受到限制；非离子型抗静电剂主要依靠迁移到材料表面吸收空气中的水分产生电解质膜而导电，温湿度依赖较重，持久性受到限制；高分子型抗静电剂要求添加量较高才能达到有效的抗静电效果，对材料整体的力学性能影响较大。离子液体作为一种新型抗静电剂，由于其良好的热稳定性、较低的饱和蒸汽压、不易燃、导电性能优秀、光学透明度高等特点而受到人们的重视。申请号为201310155847.2的专利技术专利《一种永久抗静电透明聚碳酸酯组合物及其制备方法》(2013年10月公布)以及申请号为201310155867X的专利技术专利《一种永久抗静电透明聚碳酸酯组合物及其制备方法》(2013年10月公布)是国内第一批提到将离子液体与塑料共混制得抗静电材料的专利，之后又出现了申请号为201410456860.6的《一种离子液体负载型膨润土吸附剂的制备方法》用以吸附六价铬(2015年1月公布)、申请号为201410852772.8的专利技术专利《一种持久有效的抗静电聚烯烃复合材料及其制备方法》(2015年3月公布)以及申请号为201510101060.7的专利技术专利《一种环保型PVC鞋底抗静电剂及其制备方法》(2015年6月公布)等一系列专利申请，但是这些专利大多采用离子液体与有机材料共混的模式，虽然部分专利通过添加相容剂来涵纳离子液体，但是都无法从根本上解决离子液体极性高，与塑料相容性差、易析出的难题，所以很难实现真正意义上的永久抗静电。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种永久抗静电离子液体高聚物母料的制备方法，制备出的高聚物母料具有永久抗静电性能，与高聚物之间的相容性非常好。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种永久抗静电离子液体高聚物母料的制备方法，其步骤如下：1)将高聚物单体A、酸酐B、引发剂C按照100:(50-95):(0.2-0.5)的重量比投入反应釜，通氮气保护，65-250℃下反应3-8小时，得到高聚物单体A与酸酐B的嵌段共聚物D；2)向100重量份的嵌段共聚物D中加入10-65重量份的离子液体，通氮气保护，65-250℃下搅拌1-5小时，得到离子液体接枝后的嵌段共聚物E；3)将70-99重量份的离子液体接枝后的嵌段共聚物E、0.05-0.2重量份的抗氧剂、1-3重量份的羟基硅油、0-50重量份的填料、3-10重量份的热稳定剂、3-5重量份的硅酮低聚物投入密炼机85-90℃下加热搅拌均匀，然后通过双螺杆挤出机60-250℃下挤出造粒，得到永久抗静电离子液体高聚物母料。优选地，本专利技术所述步骤1)中，高聚物单体A为含有不饱和双键、碳原子数为3-18的苯乙烯及其同系物。优选地，本专利技术所述步骤1)中，酸酐B为顺丁烯二酸酐或顺丁烯二酸酐中双键相连的氢原子被其他基团取代的有机酸酐。优选地，本专利技术所述步骤1)中，引发剂C为受热后能够分解产生自由基的过氧化物引发剂，即过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二异丙苯、二叔丁基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧基己烷中的一种或几种的混合物。优选地，本专利技术所述步骤2)中，离子液体为咪唑型离子液体、吡啶型离子液体、哌啶型离子液体、吡咯烷型离子液体、季铵型离子液体、吗啉型离子液体、季膦型离子液体中的一种或几种的混合物。优选地，本专利技术所述步骤3)中，抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯、2,4,6-三叔丁基季戊四醇双亚磷酸酯、螺乙二醇双[2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)]亚磷酸酯、季戊四醇双二亚磷酸二(2,4-二叔丁基苯基)酯中的一种或几种的混合物。优选地，本专利技术所述步骤3)中，填料为云母、石英、铝矾土、硅藻土、膨润土、球形碳酸钙、霞石、沉淀法白炭黑中的一种或几种的混合物，且粒度D(0.9)≤8μm。优选地，本专利技术所述步骤3)中，热稳定剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁、甲基硫醇锡中的一种或几种的混合物。优选地，本专利技术所述步骤3)中，硅酮低聚物为有机硅氧烷环体DMC加热聚合后形成的低聚物，且粘度为80-100万CP。本专利技术还提供了一种永久抗静电离子液体高聚物母料在高分子材料中的应用：将前述的永久抗静电离子液体高聚物母料添加于高聚物基体中制成高分子材料，其中永久抗静电离子液体高聚物母料的质量百分比为2.5-10％，其余为高聚物基体，高聚物基体为PP、PVC、PU、PC、ABS、PE、PS、PA、环氧树脂中的其中一种。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)酸酐B具有较强的极性，与高聚物单体A共聚后引入了强极性反应性基团，使得嵌段共聚物D具备了较高的极性和反应活性，具有高极性和反应活性的嵌段共聚物D与同为强极性的离子液体之间相容性较好，可以涵纳大量的离子液体，加之嵌段共聚物D的极性基团与离子液体之间的相互作用使得离子液体与嵌段共聚物D结合比较稳定，嵌段共聚物D分子链与高聚物分子链之间的缠绕作用以及范德华力提高了离子液体与高聚物基体相界面之间的结合牢度，形成稳定的共混体系，大大改善了离子液体与高聚物基体之间的相容性，充分发挥出离子液体的抗静电性能以及持久性，而且离子液体不会析出，改性料不“出汗”，从而实现永久抗静电的效果。(2)离子液体本身具有很好的热稳定性、化学稳定性，同时母料中还添加了抗氧化能力较强的抗氧剂，因此应用于高分子材料中的高温加工时不容易发生黄变；相对于传统离子液体的添加方法而言，本专利技术获得的母料离子液体相对含量要高出很多，因此只需较小的添加量(2.5-10％)即可大大降低改性料的表面电阻(基本稳定于106-1011Ω)。(3)羟基硅油是端基为羟基的线形聚二甲基硅氧烷，具有很好的耐水性，硅酮低聚物不溶于水，疏水性很强，因此可有效提高高聚物母料的耐水洗性能；硅酮低聚物的加入既可以改善高分子材料在加工时的流动性、内润滑性，同时也可以降低高聚物结晶度，使得材料不会因为自然结晶而“排异”，进一步提高离子液体在材料中的稳定性；填料的加入可有效提高高聚物母料的硬度和抗冲击强度，另外羟基硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永久抗静电离子液体高聚物母料的制备方法，其特征在于：其步骤如下：1)将高聚物单体A、酸酐B、引发剂C按照100:(50‑95):(0.2‑0.5)的重量比投入反应釜，通氮气保护，65‑250℃下反应3‑8小时，得到高聚物单体A与酸酐B的嵌段共聚物D；2)向100重量份的嵌段共聚物D中加入10‑65重量份的离子液体，通氮气保护，65‑250℃下搅拌1‑5小时，得到离子液体接枝后的嵌段共聚物E；3)将70‑99重量份的离子液体接枝后的嵌段共聚物E、0.05‑0.2重量份的抗氧剂、1‑3重量份的羟基硅油、0‑50重量份的填料、3‑10重量份的热稳定剂、3‑5重量份的硅酮低聚物投入密炼机85‑90℃下加热搅拌均匀，然后通过双螺杆挤出机60‑250℃下挤出造粒，得到永久抗静电离子液体高聚物母料。

【技术特征摘要】
1.一种永久抗静电离子液体高聚物母料的制备方法，其特征在于：其步骤如下：1)将高聚物单体A、酸酐B、引发剂C按照100:(50-95):(0.2-0.5)的重量比投入反应釜，通氮气保护，65-250℃下反应3-8小时，得到高聚物单体A与酸酐B的嵌段共聚物D，高聚物单体A为含有不饱和双键、碳原子数为8-18的苯乙烯及其同系物，酸酐B为顺丁烯二酸酐或顺丁烯二酸酐中双键相连的氢原子被其他基团取代的有机酸酐；2)向100重量份的嵌段共聚物D中加入10-65重量份的离子液体，通氮气保护，65-250℃下搅拌1-5小时，得到离子液体接枝后的嵌段共聚物E；3)将70-99重量份的离子液体接枝后的嵌段共聚物E、0.05-0.2重量份的抗氧剂、1-3重量份的羟基硅油、0-50重量份的填料、3-10重量份的热稳定剂、3-5重量份的硅酮低聚物投入密炼机85-90℃下加热搅拌均匀，然后通过双螺杆挤出机60-250℃下挤出造粒，得到永久抗静电离子液体高聚物母料。2.根据权利要求1所述的一种永久抗静电离子液体高聚物母料的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，引发剂C为过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二异丙苯、二叔丁基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧基己烷中的一种或几种的混合物。3.根据权利要求1所述的一种永久抗静电离子液体高聚物母料的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，离子液体为咪唑型离子液体、吡啶型离子液体、哌啶型离子液体、吡...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐力群，周华群，
申请(专利权)人：绍兴佳华高分子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33