[發明專利]封裝于修飾納米介孔材料中的負載型抗靜電劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201510940355.3
• 申請日: 2015-12-16
• 公開（公告）號: CN105585738B
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 唐萍;司晶晶;李銳
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: C08K9/12
• 分類號: C08K9/12;C08L25/06
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種新型長效抗靜電劑的制備方法及應用。本發明以孔壁修飾的納米介孔材料為載體，通過將傳統的已商業化的小分子表面活性劑型抗靜電劑分子封裝于孔壁修飾的納米介孔材料中，制備成一種新型長效負載型抗靜電劑，應用于高分子材料的抗靜電改性。該新負載型抗靜電劑不僅具有傳統小分子表面活性劑型抗靜電劑的優良抗靜電性能，同時，納米介孔材料的緩釋作用以及孔壁修飾官能團對小分子抗靜電劑的物理阻隔、氫鍵和靜電吸引等作用，使得負載型抗靜電劑具有優良的抗靜電持久性。該負載型抗靜電劑用于聚苯乙烯的抗靜電改性，有效降低聚苯乙烯的表面電阻率，且抗靜電性能在經過多次水洗滌后幾乎不下降。本發明制備負載型抗靜電劑的方法簡單，利于實際推廣應用。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種封裝于修飾納米介孔材料中的抗靜電劑及其制備方法和應用。

背景技術

通用高分子材料以其優異的加工性能、機械性能和質輕等優點，已在工業和生活等各方面得到廣泛應用。通用高分子材料通常具有極高的電阻率，在其使用過程中，因摩擦、外磁場感應等外部環境影響易于積聚靜電荷而導致器件表面吸塵、薄膜閉合、電子器件擊穿、電擊和爆炸等災害。為消除靜電災害，工業上一般將材料的表面電阻率（）限制在以下，常用的降低高分子材料的方法是在高分子材料基體中添加抗靜電劑，主要有導電材料和低分子量的表面活性劑型抗靜電劑。導電材料包括金屬及其氧化物、碳材料以及導電高分子等，通過在高分子材料基體中形成導電網絡以耗散靜電荷。但是，導電網絡的形成需要添加較大量的導電材料，會嚴重影響高分子材料的熱性能、機械性能和外觀等。目前工業上應用最多的是低分子量表面活性劑型抗靜電劑，通過其遷移至高分子材料制品表面并吸附周圍環境中的水分形成導電水膜以耗散靜電荷從而達到抗靜電的目的。表面活性劑型抗靜電劑的主要缺點在于抗靜電持久性差、不耐擦洗且對環境濕度的依賴性大，降低材料的耐熱溫度和表面特性，并且其從高分子基材脫離后對環境產生負面影響。因此，本發明的主要目的在于采取簡單有效的方式控制表面活性劑型抗靜電劑的遷移率。

納米介孔材料具有均一可調的介孔孔道(2~50 nm)、穩定的骨架結構、易于修飾的內表面及較高的比表面積。自1992年Mobil公司首次報道合成了有序介孔材料MCM-41以來，納米介孔材料已廣泛應用于催化、藥物緩控釋以及生物大分子傳遞等領域。納米介孔二氧化硅表面和空內壁有大量羥基，易于被修飾以實現納米介孔二氧化硅的功能化。有機硅烷功能化介孔二氧化硅如MCM、SBA和MSU型介孔二氧化硅等引起了各個領域研究者的廣泛興趣，如催化、放射療法、藥物轉運以及氣體分離等應用。如利用硅烷偶聯劑修飾的介孔二氧化硅吸附二氧化碳（），原理是與介孔二氧化硅表面的氨基反應形成氨基甲酸酯，的吸附量取決于與其接觸的氨基數目。介孔二氧化硅孔壁修飾后孔徑減小，且修飾基團與負載分子之間通過氫鍵、靜電吸引等相互作用，可延緩負載分子的釋放過程。

本發明采用硅烷偶聯劑對納米介孔材料進行功能化修飾，并將小分子表面活性劑型抗靜電劑封裝于修飾納米介孔材料中，通過偶聯劑分子的位阻作用以及氨基與抗靜電劑分子之間的氫鍵、靜電吸引等相互作用，延緩表面活性劑型抗靜電劑在高分子基體中的釋放和遷移速率，從而提高其抗靜電的持久性。通過超聲水洗測試負載型抗靜電劑改性高分子材料的耐水洗性能，表明這種新型負載型抗靜電劑能夠起到緩釋作用效果。

發明內容

本發明的目的在于提供一種表面活性高、抗靜電時效性長的封裝于修飾納米介孔材料中的負載型抗靜電劑，以及該負載型抗靜電劑的制備方法及其在高分子材料中的應用。

本發明所提供的封裝于修飾納米介孔材料中的負載型抗靜電劑的制備方法，具體制備步驟如下：

（1）將納米介孔材料超聲分散于無水乙醇中，超聲分散5~30分鐘，獲得濃度為10~50 mg/mL的納米介孔材料分散液；將硅烷偶聯劑溶解于無水乙醇中，獲得濃度為10~50 wt%的硅烷偶聯劑溶液；將硅烷偶聯劑溶液與納米介孔材料分散液混合后，回流10~50小時；冷卻至室溫后過濾、洗滌、干燥，得到孔壁修飾納米介孔材料；