一种永久抗静电挤出级尼龙材料的制备方法

技术领域

本发明涉及尼龙复合材料技术领域，特别是涉及一种永久抗静电挤出级尼龙材料的制备方法。

背景技术

目前抗静电性能的尼龙材料，分为短效抗静电和永久抗静电，大多是添加能导电的试剂。短效是添加易迁移到材料表面的表面活性剂，在表面吸湿后形成一层水膜，带走电荷，迁移完就失效，其用量较小，添加量一般为配方的1-2 wt%；永久抗静电则是在材料内部形成导电网络，如导电石墨、碳纳米管，以及聚醚和聚酰胺的共聚物等，其添加量一般较大，并且有可能影响尼龙材料本身的性能。理想的材料，其电阻一般可以控制在10的6至9次方。

对于抗静电尼龙材料的研究，一直本领域的热点之一。如CN104419198A公开了一种耐高温尼龙复合材料，其采用了一种具有特殊形态的氧化锌；CN101921473A公开了一种阻燃性耐高温尼龙，其基体为聚苯二胺；CN101864141A公开了一种改性ABS抗静电材料，其具有良好的电导率和电阻数据。然而，上述现有技术重心在于抗静电性的提升，却鲜有考虑加入抗静电剂对于材料本身力学性能的负面效果，以及长期使用的稳定性，造成材料其他性能方面的短板。

综上所述，现有技术中还未曾报道如何兼顾尼龙材料中抗静电性和其他性能方面的平衡，因此亟需研发一种新的技术方案，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

基于此，本发明开发了一种永久抗静电挤出级尼龙材料的制备方法，其通过尼龙聚合物与特定的抗静电剂进行复配，其中抗静电剂有两种，分别为复配的导电碳材料和硅烷偶联剂衍生物；其中导电碳材料选择多个材料，如石墨和碳纳米管，然后复配硅烷偶联剂衍生物可以同时提升材料的抗静电性能，以及相容性，使得材料在长期高温使用的过程中，力学性能不会有较大的下降，从而具有良好的应用前景。

本发明在于提供一种永久抗静电挤出级尼龙材料的制备方法，其包括如下步骤：

S1. 将尼龙聚合物、玻璃纤维、阻燃剂、助剂均匀混合、真空干燥，得到中间产物；

S2. 将抗静电剂导电碳材料、硅烷偶联剂衍生物，加入到所述中间产物中，球磨混合后，得到粗料；

S3. 将所述粗料进行熔融挤出造粒，得到产物。

进一步地，所述尼龙聚合物选自PA6、PA66、PA46、PA6T、PA9T、PA10T、PA13T中的一种或多种。

进一步地，所述阻燃剂选自次膦酸盐、多聚膦酸盐的一种或多种。

进一步地，所述助剂选自抗氧化剂、润滑剂、硅烷偶联剂的一种或多种。

进一步地，所述硅烷偶联剂衍生物选自三甲氧基硅烷氯化铵的衍生物。

进一步地，步骤S3中，所述熔融挤出所用设备为双螺杆挤出机。

进一步地，步骤S3中，所述双螺杆挤出机的熔融温度为220-350℃。

进一步地，步骤S3中，所述双螺杆挤出机的进料频率为20-30 Hz。

进一步地，步骤S2中，所述导电碳材料和硅烷偶联剂衍生物的质量比为1:0.3-1。

进一步地，步骤S2中，所述导电碳材料选自导电石墨、碳纳米管或碳纤维的一种或多种。

本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种永久抗静电挤出级尼龙材料的制备方法，其通过将尼龙聚合物和抗静电剂物理共混造粒，然后共同送入螺杆挤出机中，进行熔融后挤出，得到最终产品。其中，导电碳材料与硅烷偶联剂衍生物上的极性基团有较为明显的相互作用力，而尼龙又和硅烷偶联剂上的烷基部分相容性较好，因此共混后可以形成较为相容的共混相，不易出现团聚和分散不均的现象，从而使得该材料在极端环境测试下工作，依然能长时间维持良好的导电性能和力学性能。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，列举如下实施例。实施例中所出现的原料、反应和后处理手段，除非特别声明，均为市面上常见原料，以及本领域技术人员所熟知的技术手段。

本发明中的词语“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。

应当理解，除了在任何操作实例中，或者以其他方式指出的情况下，表示例如说明书和权利要求中使用成分的量或所有数字，应被理解为在所有情况下，被术语“约”修饰。因此，除非相反指出，否则在以下说明书和所附权利要求中阐述的数值参数是根据本发明所要获得的期望性能而变化的近似值。

本发明实施例所公开的尼龙聚合物为PA6，采购自东莞合创塑胶有限公司；

三甲氧基硅烷氯化铵的衍生物为三甲基[3-(三甲氧基硅烷基)丙基]氯化铵，采购自湖北恒景瑞化工有限公司；

导电碳材料（1）为导电石墨，型号为KS-6，采购自克拉玛尔试剂公司；

导电碳材料（2）为碳纳米管，型号为Tuball Matrix 822 beta，采购自奥克希艾尔贸易有限公司；

导电碳材料（1）和（2）的质量比为1:1；

玻璃纤维，为直径为10 μm的无碱玻璃纤维；

阻燃剂，为二乙基次膦酸盐，采购自华翔科洁。

本发明所涉及的份数，均指质量份数。

实施例1

一种永久抗静电挤出级尼龙材料的制备方法，其包括如下步骤：

S1. 将尼龙聚合物100份、玻璃纤维30份、阻燃剂25份、抗氧化剂三 (2,4- 二叔丁基苯基 ) 亚磷酸酯1份、润滑剂季戊四醇硬脂酸酯0.5份、硅烷偶联剂KH-550 1份，均匀混合、真空干燥，得到中间产物；

S2. 将抗静电剂导电碳材料18份、三甲基[3-(三甲氧基硅烷基)丙基]氯化铵6份，加入到所述中间产物中，球磨混合后，得到粗料；

S3. 将所述粗料以进料频率为20 Hz进料，在双螺杆挤出机中进行熔融（喂料温度180℃，熔融温度220℃，挤出温度180℃）挤出造粒，得到产物。

实施例2

一种永久抗静电挤出级尼龙材料的制备方法，其包括如下步骤：

S1. 将尼龙聚合物120份、玻璃纤维25份、阻燃剂20份、抗氧化剂三 (2,4- 二叔丁基苯基 ) 亚磷酸酯2份、润滑剂季戊四醇硬脂酸酯1份、硅烷偶联剂KH-550 1.5份，均匀混合、真空干燥，得到中间产物；

S2. 将抗静电剂导电碳材料20份、三甲基[3-(三甲氧基硅烷基)丙基]氯化铵10份，加入到所述中间产物中，球磨混合后，得到粗料；

S3. 将所述粗料以进料频率为20 Hz进料，在双螺杆挤出机中进行熔融（喂料温度185℃，熔融温度225℃，挤出温度185℃）挤出造粒，得到产物。

实施例3

一种永久抗静电挤出级尼龙材料的制备方法，其包括如下步骤：

S1. 将尼龙聚合物115份、玻璃纤维27份、阻燃剂30份、抗氧化剂三 (2,4- 二叔丁基苯基 ) 亚磷酸酯1.5份、润滑剂季戊四醇硬脂酸酯1份、硅烷偶联剂KH-550 2份，均匀混合、真空干燥，得到中间产物；

S2. 将抗静电剂导电碳材料20份、三甲基[3-(三甲氧基硅烷基)丙基]氯化铵15份，加入到所述中间产物中，球磨混合后，得到粗料；

S3. 将所述粗料以进料频率为30 Hz进料，在双螺杆挤出机中进行熔融（喂料温度185℃，熔融温度230℃，挤出温度185℃）挤出造粒，得到产物。

对比例1

对比例1与实施例1所用原料、原料份数以及制备方法均相同，唯一区别在于，对比例1中，将等质量份数的硅烷偶联剂KH-550，替换三甲基[3-(三甲氧基硅烷基)丙基]氯化铵。

对比例2

对比例2与实施例1所用原料、原料份数以及制备方法均相同，唯一区别在于，对比例2中，将三甲基[3-(三甲氧基硅烷基)丙基]氯化铵去除。

测试例

测试方法：

对实施例1和对比例1-2制备的尼龙复合材料样品，分别在常温下测试，以及在温度85℃、湿度为85%的环境下放置三个月，再分别对其进行性能测试。

采用Instron-5966试验机测试样品拉伸强度（ASTM D638）和弯曲强度（ASTMD790），采用IEC60093的测试方法，测定样品的体积电阻率。

测试结果如表1所示。

表1 性能测试结果

根据表1可以得出，本发明实施例1制备的永久抗静电挤出级尼龙材料具有优异的力学性能和抗静电性，在极端环境长期放置后，其耐用程度显著优于对比例。对比例1-2由于抗静电剂与尼龙聚合物相容性较差，从而影响了其使用寿命。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。