[發明專利]無鹵素聚合物共混物

在審

• 申請號: 201280042327.4
• 申請日: 2012-06-28
• 公開（公告）號: CN103946296A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: J.希爾伯格;J.梅基
• 申請（專利權）人: 艾恩費斯公司
• 主分類號: C08K5/55
• 分類號: C08K5/55;C07F5/02;C08L71/02;C08L75/08;C08L77/00;C08L25/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張萍;李炳愛

發明領域

本發明涉及能夠離子導電但具有熱塑性塑料的典型性能的無鹵素靜電耗散性聚合物共混物。

相關技術的描述

隨著電子工業產品的使用和制造增加，靜電放電(ESD)的防止和塑料中靜電的控制已經變得越來越重要。基于各種研究，已估計僅僅在電子制造工業中靜電相關的事件每年就造成超過250億美元的損失。該數字正隨著構件出于多種原因而對ESD變得更敏感而增加。在化學和食品工業散貨(bulk)包裝和處理中也存在著大的風險，其中ESD可以在裝貨和卸貨過程中引發貨物的爆炸。由于與ESD相關的爆炸，已經出現多起其中人類生命喪失的事件。靜電耗散性聚合物的另一個應用領域是例如在消費電器中和在汽車工業中（主要在轎車內飾中）的防塵。

可以通過在基礎塑料中添加細碎的導電炭黑、導電碳纖維或其他導電顆粒來制造導電塑料。妨礙聚合物和導電顆粒的復合材料的使用的重要因素之一是導電顆粒從該材料中排出(extraction)。這例如阻止了含有炭黑的材料在清潔房間環境中和食物包裝中的使用。這些導電顆粒或纖維必須連接并均勻分散在聚合物基體中，以便提供導電性。非常難以制造在所謂的靜電耗散范圍內（即，1E6-1E11歐姆表面電阻(IEC61340)）的這種復合材料，因為電導率的閾值水平是急劇的（sharp）（滲流曲線）。在導電聚合物中的另一個挑戰是對于ESD安全性而言，該材料必須總是接地的。如果喪失接地連接，該材料將變得十分不安全。

也已經試圖通過使用抗靜電材料（即，吸濕性雙極性低聚物）來使塑料導電。與這些材料相關的問題包括在加工期間和在產品本身中的滲移（migration）、非耐久性、導電性對相對濕度的高靈敏性和不穩定性。

也已經試圖基于例如聚苯胺來制造本征導電聚合物(ICP)。已知的導電聚合物由于其結構而在混合成熱塑性塑料時具有差的機械性能、具有毒性，并且另外它們的熱穩定性非常有限。

還稱為本征耗散性聚合物(IDP)的離子導電聚合物代表一個不同類型組的靜電控制聚合物。降低的電阻率基于在特定聚合物環境中的離子電荷移動。通常，離子導電是復雜現象，需要存在某種類型的離子絡合物和聚合物結構。所使用的聚合物骨架由例如聚醚構成。在該主題領域中已經發表了大量專利。在這些（專利）中，通常通過在聚合物中添加鋰鹽（例如LiClO₄）來產生離子導電性。其他可能的添加劑包括可以被電離的各種化合物，例如酸。

根據美國專利出版物5?928?565，通過將有機磺酸與聚苯胺混合來獲得導電聚合物。然而，這樣的添加劑使聚合物共混物變得非常暗，這限制了它們的應用。

進而在美國專利出版物6?149?840中聲明，可以通過向通常的聚合物中混入約50?%的量的氟代磺化聚苯胺，并通過借助于路易斯酸或有機鈦酸酯（鹽）將通常的聚合物并入其他聚合物中來使該通常的聚合物導電。

聚電解質的典型缺點包括差的機械性能和差的化學品耐性。此外，陰離子和陽離子可以從材料中排出（extract），這限制它們的使用，尤其是在通常使用的鹵素或鹵化離子的情況下導致環境問題。鋰離子變得排出在食品包裝應用中引起問題。

其他選擇包括使用離聚物。美國專利出版物5?369?179描述了聚醚酰胺和合適的共混聚合物（例如離聚物）的抗靜電混合物。根據美國專利出版物5?179?168,?Du?Pont，從兩種不同的離聚物制備的共混物可以通過將大量堿金屬陽離子與含有大量羧酸基團的離聚物的混合而具有抗靜電性能。離聚物的吸水性隨著中和度的增加而增加，高的中和度例如使加工復雜化。

在過去，大量的離子導電聚合物共混物或組合物已經獲得專利。然而，由于已知含氯或氟的鹽改善導電性，因此鹵素已經成為這些組合物的必需部分。

EP?0829520?(Ciba?Speciality?Chemicals)描述了含有離子導電聚合物、另一種相容性聚合物和鹵素鹽（即，高氯酸鈉）的共混物。EP出版物0?613?919?A1?(US?5?652?326),?Sanyo?Chemicals進一步描述了當將0.01?–?2.00質量%堿金屬鹵化物或堿土金屬鹵化物引入混合物中時如何從聚醚酯酰胺和堿金屬獲得導電塑料。根據實例，金屬鹽的推薦量為所制備的材料的至多5?–?30質量%。