聚烯烃包装薄膜用硼系抗静电剂及其生产工艺和应用制造技术

本发明专利技术涉及聚烯烃包装薄膜用硼系抗静电剂及其生产工艺和应用，其配方含硼化合物２０～６０％，脂肪酸酯２０～６０％，脂肪酸胺２０～６０％，其中含硼化合物具有硼酸双甘油酯结构，将各组分熔融混合，脱出水和／或醇，然后喷雾造粒或结片造粒即可。本发明专利技术热稳定性优异，能够耐２５０℃以上的高温，有效降低材料对环境湿度的依赖性，提供良好的流滴消雾效果，无毒，对于黄色葡萄菌和大肠杆菌有突出的抑制作用，可应用于聚烯烃薄膜、片材、注塑件等聚烯烃制品中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及精细化工和高分子材料领域，特别是一种硼系抗静电剂及其生产工艺和应用。
技术介绍
随着塑料包装行业的快速发展，薄膜包装材料的应用范围日益拓宽。塑料薄膜多通过彩印、复合制成软包装。塑料薄膜包装制品的生产制造和最终使用要求薄膜具有抗静电性、爽滑性、开口性等具体功能。随着包装流水生产线的快速化和粉体包装的增加，越来越多的薄膜材料要求抗静电性。又由于薄膜包装在食品工业的深入应用，薄膜材料的卫生性不容忽视。这就要求薄膜生产的原材料和助剂的卫生性符合食品卫生要求，具备抗(抑)菌性更佳。抗静电剂是一种能防止产生静电荷，或能有效地消除静电荷的添加剂。抗静电剂与导电剂不同，它属表面活性剂范畴，通过离子化基团或极性基团的离子传导或吸湿作用，构成电荷泄露通道，达到抗静电的目的。世界各发达国家对抗静电剂地研究、生产和使用十分重视。美国是抗静电剂最大的生产和消费国。其主要类型羟乙基化脂肪胺、季铵化合物、脂肪酸酯。用于聚烯烃、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS树脂、聚碳酸酯等。欧洲也是生产和消费抗静电剂的重要地区，所使抗静电剂，50％为羟乙基化脂肪胺，25％为脂肪磺酸盐，25％为季铵盐和脂肪酸多元醇酯。日本仅用非离子型和阳离子型抗静电剂，其中20％用于PVC，30％用于PP。我国抗静电剂发展较快，主要是以合成纤维工业用高效多功能抗静电剂、表面处理剂及塑料工业用抗静电剂。在包装材料中，抗静电剂性能的判定不仅要考察其抗静电效果，还要关注它对于制品加工和使用性能的影响。因此，抗静电剂开发的技术关键集中在各类表面活性剂的结构设计和配伍性研究。除抗静电性能外，抗静电剂还应具有一些必需的功能，如热稳定性，以保证在塑料加工成型过程中尽可能少地挥发或分解，以免加工过程中生烟并造成高聚物降解，破坏其物理机械性能，危害操作者和操作环境，防止抗静电性能的损失。在抗静电剂的功能性扩展方面，如在保持优良的抗静电性的基础条件下，抗静电剂分子结构中引入某些功能性基团，具有很大的增值效应。抗静电剂在制品表面的积累将导致表面粘连、表面起霜、降低制品的热封性和复合胶粘剂的粘合力(薄膜)、影响印刷油墨的粘附性和抗湿性。由于抗静电剂的表面活性，印刷油墨接触到水时会发生再氧化，这可以通过正确选择抗静电剂及调整油墨与抗静电剂的比例来解决，也可以采用相同的方法来改进油墨在干燥基材上的粘附性。当前，开发系列化、专用化产品是抗静电剂的一个重要发展方向。如日本的大日精化公司开发的ELECON系列抗静电剂，其中100型适用于聚苯乙烯(PS)，300型适用于聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)，400型则对聚氯乙烯(PVC)有很好的抗静电效果。迅猛发展的信息产业和电子电器产业对电子元器件的包装材料也提出了具体要求。为防止各种包装材料内添加剂的迁移对电子元器件的金属部件产生腐蚀，要求电子元器件包装材料、周转器具、支撑材料、衬垫材料等不得使用可能产生腐蚀性的功能助剂和加工助剂。涉及电子元器件周转、流水线组装、包装、储运等环节的合成材料制品应具备抗静电性。目前已达成共识的是电子元器件包装材料用抗静电剂不得使用胺类表面活性剂，慎用阴、阳离子表面活性剂。因此，电子元器件包装材料专用抗静电剂的研发工作成为热点。研究的焦点集中于高纯度多元醇脂肪酸酯。例如，丹麦DANISCO公司新近推出的GRINDSTED PGE308抗静电剂就是一种食品级甘油酯类化合物，不含任何胺和酰胺，且其抗静电效果对湿度的依赖性较小。表1给出了采用GRINDSTED PGE308生产的LLDPE薄膜的抗静电效果(厚度0.05mm，相对湿度12％)。表1 GRINDSTED PGE308的抗静电性能(静电半衰期/s) 近年来，有关亲水性高分子型永久抗静电剂的开发研制进展较快，并已部分实现商品化生产。高分子型抗静电剂与基础树脂之间或合金化或共混，均匀而细微地分散成线状或网状“导电通道”。聚酰亚胺与聚醚的共聚物(PEBA)以10～20％添加到聚合物基体中，可形成导电网络，其制品的印刷性和抗静电效果湿度依赖性均有较大改善。与低分子量的表面活性剂类抗静电剂相比，高分子型抗静电剂具有抗静电效果持效期长，发挥抗静电作用快，对空气的相对湿度依赖性小，以及对制品的表面性能影响小等优点。但高分子型抗静电剂制品成本高，影响制品本体性能，尚不可能取代表面活性剂类抗静电剂。传统的添加型抗静电剂主要分为离子型抗静电剂(阴离子或阳离子型)和非离子型抗静电剂两类。离子型抗静电剂起效快，多用于极性树脂，如PVC等。但离子型抗静电剂自身热稳定性低，与聚烯烃的相容性差，在聚烯烃的加工过程中易受热分解、黄变、析出。非离子型抗静电剂自身热稳定性高，与聚烯烃的相容性好，普遍用于抗静电聚烯烃制品。究其结构，非离子型抗静电剂多由非离子表面活性剂组成，通常由亲油基团——长碳高级脂肪链和亲水基团——羟基、胺基、聚醚结构等共组而成。亲油基团决定了非离子抗静电剂与聚烯烃的相容性。非离子抗静电剂不断迁移到塑料制品表面，其分子中的亲水基吸附空气中的水分，在制品表面形成水膜，从而起到抗静电作用。因此，非离子型抗静电剂是一种湿度依赖型抗静电剂。长期以来，人们希望在保持非离子表面活性剂各项优良性能的前提下，在其分子结构中引入类似与离子态的半极性结构，来提高抗静电性，降低其湿度依赖性。硼是一种无毒、无公害，具有杀菌、防腐、抗磨和阻燃性能的非活性元素。有机硼表面活性剂具有沸点高、不挥发，耐高温性好，表面活性大，无腐蚀性，安全无毒，具有阻燃性、杀菌性的特点，用途很广，可用作气体干燥剂，润滑油、压缩机工作介质的添加剂；还可用作聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯酸甲酯的抗静电剂、流滴消雾剂，各种物质的分散剂和乳化剂等，属于特种表面活性剂。因此，国内外对此类化合物的研究兴趣日益加大，应用领域的开发也有一定的进展，已有报道将有机硼表面活性剂用于抗静电剂、阻燃剂、分散剂中，效果比较明显。但是，目前国外对此类化合物的研究还处于小试和生产试验阶段，尚未能运用于工业化生产中，而国内在这方面的研究也刚起步不久，对于不同种类化合物的合成和相关性能的研究非常有限。此外，对于有机硼表面活性剂的应用研究大多集中在对单一组分物质的相关性能考察方面，而对于有工业应用价值的复配型的表面活性剂体系的研究远远不够。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种聚烯烃包装薄膜用硼系抗静电剂及其生产工艺和应用，其产品热稳定性优异，能够有效降低材料对环境湿度的依赖性，并具有良好的抑菌效果，综合性能优异。该抗静电剂能够实现无毒卫生性、抑菌性和较长的持效期，及其对环境湿度的低依赖性等多种功能的统一。本专利技术的目的是这样实现的一种聚烯烃包装薄膜用硼系抗静电剂，其特征在于配方包括以下组分按重量百分比计算，含硼化合物20～60％，脂肪酸酯20～60％，脂肪酸胺20～60％，其中含硼化合物采用结构通式为 的化合物，其中R1、R2选自氢原子，丙三醇基，C1～22环状、直链或带支链饱和或不饱和含氧或不含氧烃基、酰基等链段，该链段包含乙酰基、丙酰基、丁酰基、戊酰基、己酰基、辛酰基、癸酰基、月桂酰基、棕榈酸酰基、硬脂酸酰基、油酸酰基或山嵛酸酰基结构；失水甘油醚、失水乙二醇醚结构。含硼化合物分子内的羟基不是游离的，而是与硼原子间形成半极性结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚烯烃包装薄膜用硼系抗静电剂，其特征在于配方包括以下组分：按重量百分比计算，含硼化合物２０～６０％，脂肪酸酯２０～６０％，脂肪胺及其衍生物２０～６０％，其中含硼化合物结构通式为＊＊＊，其中Ｒ↓［１］、Ｒ↓［２］选自氢原子，丙三醇基，Ｃ１～２２环状、直链或带支链饱和或不饱和含氧或不含氧烃基、酰基等。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宇，王朝晖，
申请(专利权)人：广东国望精细化学品有限公司，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]