一种抗静电母粒制备的混炼方法

技术领域

本发明涉及抗静电母粒技术领域，尤其涉及一种抗静电母粒制备的混炼方法。

背景技术

在实际的生产和生活中，因摩擦、离析或感应过程中在塑料制品表面容易产生静电荷，这些特性将有可能导致严重的潜在危险，如：塑料材料在做加工时，容易由静电荷的积聚引起的产品质量问题(如：印刷，热封，薄膜之间的粘连等等)在运输过程或工作环境中因塑料物件的互相碰撞、摩擦等造成物体表面的静电积聚产生静电火花引起燃爆等不安全隐患等。另外，从塑料食品、化妆品、容器或周转箱的静电吸附尘埃，产品表面粘连等的有害静电积累。传统的方法是通过在物体内部添加抗静电剂来降低或释放物体表面的静电荷积聚，如脂肪酸酯、脂肪酸胺、乙氧化胺、烷基磺酸盐、和聚合型抗静电剂等。这种抗静电剂是表面活性产品。作用机理是抗静电剂缓慢迁移到聚合物表面，并通过吸收周围空气中的水分形成抗静电层，使材料表面的抗静电值达到10

传统的抗静电母粒在混炼过程中，由于母粒的成分较为复杂，混炼过程中效率不高，且可能由于混炼方法造成抗静电效果不佳，故有必要研究一种抗静电母粒制备的混炼方法。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种抗静电母粒制备的混炼方法。

本发明的技术方案如下：

一种抗静电母粒制备的混炼方法，包括以下步骤：

A、将纳米氧化锌浸润于硅烷偶联剂水溶液中5-15min，取出浸润后的纳米氧化锌进行干燥；

B、将聚酯切片和上述经处理的纳米氧化锌置于开炼机中，在温度为205-215℃的条件下进行混炼，制成纳米氧化锌母粒；

C、依次将聚酯切片、纳米氧化锌母粒、混合抗静电剂、椰油酸甘油酯、硬脂酸锌、抗氧化剂按照上述比例投入开炼机中进行220-235℃混炼；

D、将混炼后的各原料加入到双螺杆挤出机中，制得熔融混合物；

E、所得的熔融混合物通过熔体泵增压和过滤器过滤后经过模头挤压得到条形的熔融物；将熔融物拉条通过水槽冷却，接着连续通过除水器和热风干燥除水，切粒、筛选得到抗静电母粒。

优选的，所述的抗静电母粒，由以下重量百分比的成分组成：纳米氧化锌母粒2-5％、混合抗静电剂8-12％、椰油酸甘油酯6-10％、硬脂酸锌3-5％、抗氧化剂5-8％和聚酯切片余量。

优选的，所述的步骤B中，所述的聚酯切片和经过处理的纳米氧化锌的重量比为聚酯切片∶纳米氧化锌＝75-85∶15-25。

优选的，所述的混合抗静电剂为聚酰胺类抗静电剂、聚醚受阻胺类抗静电剂和纳米抗静电剂的混合物。

进一步优选的，所述的混合抗静电剂由以下重量百分比的成分组成：纳米抗静电剂0.8-1.5％、聚酰胺类抗静电剂35-45％和聚醚受阻胺类抗静电剂余量。

优选的，所述的纳米抗静电剂为改性碳纳米管复合纤维。

进一步优选的，所述的改性碳纳米管复合纤维为改性碳纳米管/石墨烯-树脂导电纤维。

优选的，所述的改性碳纳米管复合纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)将石墨烯溶于溶剂中，得到石墨烯溶液，超声，然后加入酸化碳纳米管，继续超声处理，得到碳纳米管/石墨烯复合纺丝液；其中石墨烯和酸性碳纳米管的质量比为1：(3-5)；

(2)将上述碳纳米管/石墨烯复合纺丝液进行湿法纺丝，干燥，得到碳纳米管/石墨烯-树脂导电纤维；其中湿法纺丝所用凝固浴为聚乙烯醇树脂溶液；

(3)将上述碳纳米管/石墨烯-树脂导电纤维在拉伸条件下，采用液氮进行深冷处理，然后回温至室温再保温一段时间，得到改性碳纳米管/石墨烯-树脂导电纤维；

其中深冷处理参数为：降温速度为0.5℃/min-5℃/min；处理温度为恒温零下90℃至零下200℃；处理时间为3h-15h。

优选的，所述的步骤E中的筛选方法为：用四层滤网，滤网要求为80+250+250+120目。

本发明的有益之处在于：本发明的抗静电母粒制备的混炼方法，包括以下步骤：将纳米氧化锌浸润于硅烷偶联剂水溶液中5-15min，取出浸润后的纳米氧化锌进行干燥；将聚酯切片和上述经处理的纳米氧化锌置于开炼机中，在温度为205-215℃的条件下进行混炼，制成纳米氧化锌母粒；依次将聚酯切片、纳米氧化锌母粒、混合抗静电剂、椰油酸甘油酯、硬脂酸锌、抗氧化剂按照上述比例投入开炼机中进行220-235℃混炼；将混炼后的各原料加入到双螺杆挤出机中，制得熔融混合物；所得的熔融混合物通过熔体泵增压和过滤器过滤后经过模头挤压得到条形的熔融物；将熔融物拉条通过水槽冷却，接着连续通过除水器和热风干燥除水，切粒、筛选得到抗静电母粒。本发明的抗静电母粒首先将纳米氧化锌浸润于硅烷偶联剂水溶液中处理，干燥后与聚酯切片混炼得到纳米氧化锌母粒，然后将纳米氧化锌母粒与混合抗静电剂、椰油酸甘油酯、硬脂酸锌、抗氧化剂和聚酯切片混炼并采用双螺杆挤出机中，制得熔融混合物，最后通过冷却、干燥、切粒、筛选得到抗静电母粒。本发明制备的抗静电母粒，由于加入了多种抗静电成分，故混炼过程中需要先制成纳米氧化锌母粒，然后与聚酰胺类抗静电剂、聚醚受阻胺类抗静电剂和纳米抗静电剂的组成的混合抗静电剂及其他助剂共同混炼，该抗静电母粒不但抗静电效果好，而且可以适应PE、PP、PS、ABS、尼龙等多种不同的高分子材料。

具体实施方式

实施例1

一种抗静电母粒制备的混炼方法，包括以下步骤：

A、将纳米氧化锌浸润于硅烷偶联剂水溶液中12min，取出浸润后的纳米氧化锌进行干燥；

B、将聚酯切片和上述经处理的纳米氧化锌置于开炼机中，在温度为208℃的条件下进行混炼，制成纳米氧化锌母粒；

C、依次将聚酯切片、纳米氧化锌母粒、混合抗静电剂、椰油酸甘油酯、硬脂酸锌、抗氧化剂按照上述比例投入开炼机中进行217℃混炼；

D、将混炼后的各原料加入到双螺杆挤出机中，制得熔融混合物；

E、所得的熔融混合物通过熔体泵增压和过滤器过滤后经过模头挤压得到条形的熔融物；将熔融物拉条通过水槽冷却，接着连续通过除水器和热风干燥除水，切粒、筛选得到抗静电母粒。

所述的抗静电母粒，由以下重量百分比的成分组成：纳米氧化锌母粒3.5％、混合抗静电剂8.5％、椰油酸甘油酯8％、硬脂酸锌3.5％、抗氧化剂7％和聚酯切片余量。

所述的步骤B中，所述的聚酯切片和经过处理的纳米氧化锌的重量比为聚酯切片∶纳米氧化锌＝77∶23。

所述的混合抗静电剂为聚酰胺类抗静电剂、聚醚受阻胺类抗静电剂和纳米抗静电剂的混合物。所述的混合抗静电剂由以下重量百分比的成分组成：纳米抗静电剂1.2％、聚酰胺类抗静电剂38％和聚醚受阻胺类抗静电剂余量。

所述的纳米抗静电剂为改性碳纳米管复合纤维。所述的改性碳纳米管复合纤维为改性碳纳米管/石墨烯-树脂导电纤维。

所述的改性碳纳米管复合纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)将石墨烯溶于溶剂中，得到石墨烯溶液，超声，然后加入酸化碳纳米管，继续超声处理，得到碳纳米管/石墨烯复合纺丝液；其中石墨烯和酸性碳纳米管的质量比为1：4；

(2)将上述碳纳米管/石墨烯复合纺丝液进行湿法纺丝，干燥，得到碳纳米管/石墨烯-树脂导电纤维；其中湿法纺丝所用凝固浴为聚乙烯醇树脂溶液；

(3)将上述碳纳米管/石墨烯-树脂导电纤维在拉伸条件下，采用液氮进行深冷处理，然后回温至室温再保温一段时间，得到改性碳纳米管/石墨烯-树脂导电纤维；

其中深冷处理参数为：降温速度为2.5℃/min；处理温度为恒温170℃；处理时间为4h。

所述的步骤E中的筛选方法为：用四层滤网，滤网要求为80+250+250+120目。

实施例2

一种抗静电母粒制备的混炼方法，包括以下步骤：

A、将纳米氧化锌浸润于硅烷偶联剂水溶液中15min，取出浸润后的纳米氧化锌进行干燥；

B、将聚酯切片和上述经处理的纳米氧化锌置于开炼机中，在温度为215℃的条件下进行混炼，制成纳米氧化锌母粒；

C、依次将聚酯切片、纳米氧化锌母粒、混合抗静电剂、椰油酸甘油酯、硬脂酸锌、抗氧化剂按照上述比例投入开炼机中进行220℃混炼；

D、将混炼后的各原料加入到双螺杆挤出机中，制得熔融混合物；

E、所得的熔融混合物通过熔体泵增压和过滤器过滤后经过模头挤压得到条形的熔融物；将熔融物拉条通过水槽冷却，接着连续通过除水器和热风干燥除水，切粒、筛选得到抗静电母粒。

所述的抗静电母粒，由以下重量百分比的成分组成：纳米氧化锌母粒2％、混合抗静电剂12％、椰油酸甘油酯6％、硬脂酸锌5％、抗氧化剂5％和聚酯切片余量。

所述的步骤B中，所述的聚酯切片和经过处理的纳米氧化锌的重量比为聚酯切片∶纳米氧化锌＝85∶15。

所述的混合抗静电剂为聚酰胺类抗静电剂、聚醚受阻胺类抗静电剂和纳米抗静电剂的混合物。所述的混合抗静电剂由以下重量百分比的成分组成：纳米抗静电剂1.5％、聚酰胺类抗静电剂35％和聚醚受阻胺类抗静电剂余量。

所述的纳米抗静电剂为改性碳纳米管复合纤维。所述的改性碳纳米管复合纤维为改性碳纳米管/石墨烯-树脂导电纤维。

所述的改性碳纳米管复合纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)将石墨烯溶于溶剂中，得到石墨烯溶液，超声，然后加入酸化碳纳米管，继续超声处理，得到碳纳米管/石墨烯复合纺丝液；其中石墨烯和酸性碳纳米管的质量比为1：5；

(2)将上述碳纳米管/石墨烯复合纺丝液进行湿法纺丝，干燥，得到碳纳米管/石墨烯-树脂导电纤维；其中湿法纺丝所用凝固浴为聚乙烯醇树脂溶液；

(3)将上述碳纳米管/石墨烯-树脂导电纤维在拉伸条件下，采用液氮进行深冷处理，然后回温至室温再保温一段时间，得到改性碳纳米管/石墨烯-树脂导电纤维；

其中深冷处理参数为：降温速度为0.5℃/min；处理温度为恒温零下90℃；处理时间为15h。

所述的步骤E中的筛选方法为：用四层滤网，滤网要求为80+250+250+120目。

实施例3

一种抗静电母粒制备的混炼方法，包括以下步骤：

A、将纳米氧化锌浸润于硅烷偶联剂水溶液中5min，取出浸润后的纳米氧化锌进行干燥；

B、将聚酯切片和上述经处理的纳米氧化锌置于开炼机中，在温度为205℃的条件下进行混炼，制成纳米氧化锌母粒；

C、依次将聚酯切片、纳米氧化锌母粒、混合抗静电剂、椰油酸甘油酯、硬脂酸锌、抗氧化剂按照上述比例投入开炼机中进行235℃混炼；

D、将混炼后的各原料加入到双螺杆挤出机中，制得熔融混合物；

E、所得的熔融混合物通过熔体泵增压和过滤器过滤后经过模头挤压得到条形的熔融物；将熔融物拉条通过水槽冷却，接着连续通过除水器和热风干燥除水，切粒、筛选得到抗静电母粒。

所述的抗静电母粒，由以下重量百分比的成分组成：纳米氧化锌母粒5％、混合抗静电剂8％、椰油酸甘油酯10％、硬脂酸锌3％、抗氧化剂8％和聚酯切片余量。

所述的步骤B中，所述的聚酯切片和经过处理的纳米氧化锌的重量比为聚酯切片∶纳米氧化锌＝75∶25。

所述的混合抗静电剂为聚酰胺类抗静电剂、聚醚受阻胺类抗静电剂和纳米抗静电剂的混合物。所述的混合抗静电剂由以下重量百分比的成分组成：纳米抗静电剂0.8％、聚酰胺类抗静电剂45％和聚醚受阻胺类抗静电剂余量。

所述的纳米抗静电剂为改性碳纳米管复合纤维。所述的改性碳纳米管复合纤维为改性碳纳米管/石墨烯-树脂导电纤维。

所述的改性碳纳米管复合纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)将石墨烯溶于溶剂中，得到石墨烯溶液，超声，然后加入酸化碳纳米管，继续超声处理，得到碳纳米管/石墨烯复合纺丝液；其中石墨烯和酸性碳纳米管的质量比为1：3；

(2)将上述碳纳米管/石墨烯复合纺丝液进行湿法纺丝，干燥，得到碳纳米管/石墨烯-树脂导电纤维；其中湿法纺丝所用凝固浴为聚乙烯醇树脂溶液；

(3)将上述碳纳米管/石墨烯-树脂导电纤维在拉伸条件下，采用液氮进行深冷处理，然后回温至室温再保温一段时间，得到改性碳纳米管/石墨烯-树脂导电纤维；

其中深冷处理参数为：降温速度为5℃/min；处理温度为恒温零下200℃；处理时间为3h。

所述的步骤E中的筛选方法为：用四层滤网，滤网要求为80+250+250+120目。

实施例4

一种抗静电母粒制备的混炼方法，包括以下步骤：

A、将纳米氧化锌浸润于硅烷偶联剂水溶液中15min，取出浸润后的纳米氧化锌进行干燥；

B、将聚酯切片和上述经处理的纳米氧化锌置于开炼机中，在温度为210℃的条件下进行混炼，制成纳米氧化锌母粒；

C、依次将聚酯切片、纳米氧化锌母粒、混合抗静电剂、椰油酸甘油酯、硬脂酸锌、抗氧化剂按照上述比例投入开炼机中进行225℃混炼；

D、将混炼后的各原料加入到双螺杆挤出机中，制得熔融混合物；

E、所得的熔融混合物通过熔体泵增压和过滤器过滤后经过模头挤压得到条形的熔融物；将熔融物拉条通过水槽冷却，接着连续通过除水器和热风干燥除水，切粒、筛选得到抗静电母粒。

所述的抗静电母粒，由以下重量百分比的成分组成：纳米氧化锌母粒3.5％、混合抗静电剂8％、椰油酸甘油酯6％、硬脂酸锌5％、抗氧化剂8％和聚酯切片余量。

所述的步骤B中，所述的聚酯切片和经过处理的纳米氧化锌的重量比为聚酯切片∶纳米氧化锌＝81∶19。

所述的混合抗静电剂为聚酰胺类抗静电剂、聚醚受阻胺类抗静电剂和纳米抗静电剂的混合物。所述的混合抗静电剂由以下重量百分比的成分组成：纳米抗静电剂1.2％、聚酰胺类抗静电剂35％和聚醚受阻胺类抗静电剂余量。

所述的纳米抗静电剂为改性碳纳米管复合纤维。所述的改性碳纳米管复合纤维为改性碳纳米管/石墨烯-树脂导电纤维。

所述的改性碳纳米管复合纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)将石墨烯溶于溶剂中，得到石墨烯溶液，超声，然后加入酸化碳纳米管，继续超声处理，得到碳纳米管/石墨烯复合纺丝液；其中石墨烯和酸性碳纳米管的质量比为1：3；

(2)将上述碳纳米管/石墨烯复合纺丝液进行湿法纺丝，干燥，得到碳纳米管/石墨烯-树脂导电纤维；其中湿法纺丝所用凝固浴为聚乙烯醇树脂溶液；

(3)将上述碳纳米管/石墨烯-树脂导电纤维在拉伸条件下，采用液氮进行深冷处理，然后回温至室温再保温一段时间，得到改性碳纳米管/石墨烯-树脂导电纤维；

其中深冷处理参数为：降温速度为5℃/min；处理温度为恒温零下90℃；处理时间为15h。

所述的步骤E中的筛选方法为：用四层滤网，滤网要求为80+250+250+120目。

实施例5

一种抗静电母粒制备的混炼方法，包括以下步骤：

A、将纳米氧化锌浸润于硅烷偶联剂水溶液中5min，取出浸润后的纳米氧化锌进行干燥；

B、将聚酯切片和上述经处理的纳米氧化锌置于开炼机中，在温度为205℃的条件下进行混炼，制成纳米氧化锌母粒；

C、依次将聚酯切片、纳米氧化锌母粒、混合抗静电剂、椰油酸甘油酯、硬脂酸锌、抗氧化剂按照上述比例投入开炼机中进行228℃混炼；

D、将混炼后的各原料加入到双螺杆挤出机中，制得熔融混合物；

E、所得的熔融混合物通过熔体泵增压和过滤器过滤后经过模头挤压得到条形的熔融物；将熔融物拉条通过水槽冷却，接着连续通过除水器和热风干燥除水，切粒、筛选得到抗静电母粒。

所述的抗静电母粒，由以下重量百分比的成分组成：纳米氧化锌母粒5％、混合抗静电剂10％、椰油酸甘油酯8％、硬脂酸锌5％、抗氧化剂8％和聚酯切片余量。

所述的步骤B中，所述的聚酯切片和经过处理的纳米氧化锌的重量比为聚酯切片∶纳米氧化锌＝75∶25。

所述的混合抗静电剂为聚酰胺类抗静电剂、聚醚受阻胺类抗静电剂和纳米抗静电剂的混合物。所述的混合抗静电剂由以下重量百分比的成分组成：纳米抗静电剂0.8％、聚酰胺类抗静电剂35％和聚醚受阻胺类抗静电剂余量。

所述的纳米抗静电剂为改性碳纳米管复合纤维。所述的改性碳纳米管复合纤维为改性碳纳米管/石墨烯-树脂导电纤维。

所述的改性碳纳米管复合纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)将石墨烯溶于溶剂中，得到石墨烯溶液，超声，然后加入酸化碳纳米管，继续超声处理，得到碳纳米管/石墨烯复合纺丝液；其中石墨烯和酸性碳纳米管的质量比为1：5；

(2)将上述碳纳米管/石墨烯复合纺丝液进行湿法纺丝，干燥，得到碳纳米管/石墨烯-树脂导电纤维；其中湿法纺丝所用凝固浴为聚乙烯醇树脂溶液；

(3)将上述碳纳米管/石墨烯-树脂导电纤维在拉伸条件下，采用液氮进行深冷处理，然后回温至室温再保温一段时间，得到改性碳纳米管/石墨烯-树脂导电纤维；

其中深冷处理参数为：降温速度为3.5℃/min；处理温度为恒温零下160℃；处理时间为8h。

所述的步骤E中的筛选方法为：用四层滤网，滤网要求为80+250+250+120目。

对比例1

将实施例1中的纳米氧化锌母粒替换为纳米氧化锌，其余配比和制备方法不变。

对比例2

将实施例1中的改性碳纳米管/石墨烯-树脂导电纤维替换为改性碳纳米管，其余配比和制备方法不变。

测试例1

将实施例1-5和对比例1-2的方法制成的抗静电母粒用热压法制成直径100mm，厚1±0.1mm的圆片，测试其表面电阻率，得到如下检测结果，具体检测结果见表1。

表1：抗静电母粒用热压法制成圆片的表面电阻率；

测试例2

将实施例1-5和对比例1-2的方法制成的抗静电母粒按照以下比例制成材料(该材料中，按照重量百分比计算，所述抗静电母粒6％，PA66 22％，PA6 20％，HDPE 48％，相容剂4％；相容剂为马来酸酐接枝聚氧化乙烯和马来酸酐接枝HDPE按质量比1∶1.1的复合物；按重量配比称取原料放入高混机中混合8min，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒，加工温度在240-255℃，螺杆转数在40HZ)，测试材料的表面电阻率，得到如下检测结果，具体检测结果见表2。

由以上测试数据可以知道，本发明制备的抗静电母粒具有非常好的表面电阻率，且其应用后抗静电效果非常好。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。