[發(fā)明專利]一種高分子量親水兩性離子型抗靜電劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110408934.9
• 申請(qǐng)日: 2021-04-16
• 公開（公告）號(hào): CN113150209B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓宇豪;劉曙陽(yáng);陸體超;周小梅;姚偉;張芳芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京聚隆科技股份有限公司
• 主分類號(hào): C08F220/56
• 分類號(hào): C08F220/56;C08F220/34;C08L33/26
• 代理公司: 南京九致知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32307
• 代理人: 齊棠

本發(fā)明公開了一種高分子量親水兩性離子型抗靜電劑及其制備方法和應(yīng)用，該靜電劑以甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和溴代烷基酸為原料合成了兩性單體(2?甲基丙烯酰氧基)乙基二甲基烷基酸溴化銨，采用乳液法將兩性單體與丙烯酰胺進(jìn)行自由基共聚，合成出一種高分子量親水兩性離子型抗靜電劑。本發(fā)明制備出的親水兩性離子型抗靜電劑，相較于導(dǎo)電填料和陰離子型或陽(yáng)離子型高分子抗靜電劑，具有以下特點(diǎn)：表面電阻率低，可達(dá)到10⁷Ω；與高分子材料相容性好；抗靜電性能持久；對(duì)力學(xué)性能影響較小等特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及屬于新材料化學(xué)合成領(lǐng)域，涉及一種高分子量親水兩性離子型抗靜電劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

高分子材料一般都是通過穩(wěn)定的共價(jià)鍵結(jié)合，自身不能電離，因此分子鏈間存在很大的禁帶能級(jí)而使載流子無(wú)法運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致其表面電阻率高，一般在10¹²～10¹⁵Ω之間，作為非絕緣材料時(shí)，其表面一經(jīng)摩擦就容易產(chǎn)生靜電，且很難消除，易導(dǎo)致吸塵、電子器件擊穿、放電和燃燒等現(xiàn)象，存在嚴(yán)重的安全隱患。在熱塑性彈性體中添加抗靜電劑來(lái)避免此類問題的方法由于比較簡(jiǎn)便有效，因此被廣泛采用。

抗靜電劑的作用機(jī)理主要有以下四種：①離子型抗靜電劑增加制品表面的離子濃度，從而增加導(dǎo)電性。②抗靜電劑的親水基增加制品表面的吸濕性，形成導(dǎo)電膜。③介電常數(shù)大的抗靜電劑可增加摩擦體間隙的介電性。④增加制品表面的平滑性可降低其摩擦因數(shù)。抗靜電劑與高分子材料的相容性對(duì)其抗靜電性能有很大的影響。兩者相容性甚好，抗靜電劑分子難以進(jìn)行遷移，材料表面損失的抗靜電劑不能得到及時(shí)的補(bǔ)充，難以發(fā)揮作用；而相容性太差，抗靜電劑會(huì)大量析出，不僅影響制品外觀，而且抗靜電效果難以持久。抗靜電劑的添加量對(duì)材料的抗靜電性能影響也很大，當(dāng)抗靜電劑達(dá)到某一臨界濃度，在制品表面形成若干個(gè)導(dǎo)電分子層，才有良好的抗靜電效果。

現(xiàn)市場(chǎng)上常見的抗靜電劑主要分為兩種，即表面活性劑類抗靜電劑和永久性抗靜電劑。表面活性劑類抗靜電劑一般同時(shí)含有親油基團(tuán)和親水基團(tuán)。親油基團(tuán)通常為飽和長(zhǎng)碳鏈，親水基團(tuán)一般為羥基、羧基、磺酸基和醚鍵。根據(jù)親水基團(tuán)的電離情況，表面活性劑類抗靜電劑可分為陽(yáng)離子型抗靜電劑、陰離子抗靜電劑、兩性離子抗靜電劑、非離子型抗靜電劑。陰離子型抗靜電劑主要包括烷基磺酸鹽及磷酸鹽類化合物，與材料的相容性較差；陽(yáng)離子型抗靜電劑的抗靜電性能較好，對(duì)高分子材料表面的附著力較強(qiáng)，但熱穩(wěn)定性較差，在高溫加工條件下溶液變色，因此常作為外部涂敷型抗靜電劑使用；兩性型抗靜電劑的最突出的特點(diǎn)是在一定條件下既具有陽(yáng)離子活性劑的作用，又具陰離子活性劑的作用，且與材料的相容性較好，抗靜電性能類似于陽(yáng)離子型，但一般的兩性型抗靜電劑采用的是陰離子、陽(yáng)離子共聚的方法制備，分子無(wú)法達(dá)到電中性，帶電荷，會(huì)導(dǎo)致在進(jìn)行高分子物理改性時(shí)抗靜電劑團(tuán)聚、分散不均。非離子型抗靜電劑不帶電荷，自身無(wú)法泄漏電荷，故抗靜電性能比不上離子型抗靜電劑，但其毒性低，熱穩(wěn)定性好，腐蝕性小，也不易引起高分子材料的老化。永久性抗靜電劑是一類相對(duì)分子質(zhì)量大的親水性聚合物，它們與基體樹脂有較好的相容性，因而穩(wěn)定性和耐久性好。它們?cè)诟叻肿踊w樹脂中的分散性對(duì)其的抗靜電性能有顯著影響。親水性聚合物在基體高分子材料表面呈層狀分散結(jié)構(gòu)，而中心部分呈球狀分布，稱為“蕊殼”結(jié)構(gòu)。這種分散結(jié)構(gòu)能有效地降低共混物表面電阻率，并且具有永久的抗靜電性能，還不影響材料本身的熱性能和機(jī)械性能現(xiàn)有的兩性永久抗靜電劑基本是采用陰陽(yáng)離子共聚或者陰離子與陽(yáng)離子抗靜電劑組合使用，都會(huì)存在靜電吸附發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種高分子量親水兩性離子型抗靜電劑，該靜電劑通過引入長(zhǎng)碳鏈和增大抗靜電劑分子量，可以改善抗靜電劑與高分子材料的相容性，使高分子材料的表面電阻率大幅降低，降低抗靜電劑析出。

為達(dá)到以上技術(shù)目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。

一種高分子量親水兩性離子型抗靜電劑，其結(jié)構(gòu)式如下：

式中x、y為結(jié)構(gòu)單元百分?jǐn)?shù)，z為碳原子個(gè)數(shù)，x為60％～95％，y為5％～40％，z≧10。