一种抗静电功能塑料及其制备方法与流程

本发明涉及高分子材料，具体涉及一种抗静电功能塑料及其制备方法。

背景技术：

1、塑料因其卓越的综合性能，在家用电器、交通运输、电子电气及国防工业等领域得到广泛应用，然而，随着环保意识的提高，塑料的环保与安全性问题日益受到关注。

2、塑料作为一种良好的电绝缘性材料，容易在使用过程中积聚静电，难以消除，这不仅会使塑料吸附空气中的灰尘，影响美观，还会在塑料的制造过程中导致黏附问题，另外，静电的积累不仅可能引发电击、设备故障，还可能引起火灾等安全隐患，因此，塑料的防静电问题变得至关重要；此外，塑料的分子结构中含有大量的碳、氢等可燃元素，使得塑料在遇火时容易燃烧，燃烧迅速且伴随着大量的有毒气体和烟雾的释放，对环境和人体健康造成严重的危害。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种抗静电功能塑料及其制备方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种抗静电功能塑料，包括以下重量份的原料：聚苯乙烯树脂80-100份、玻璃纤维10-20份、抗氧剂1-5份、光稳定剂2-8份、改性抗静电剂5-10份、改性阻燃剂0.3-0.6份；

4、所述的抗氧剂为二苯胺；

5、所述的光稳定剂为水杨酸苯酯。

6、所述改性抗静电剂由以下方法制备：

7、步骤a1：将4-二甲基氨基苯乙烯、1-氯己烷和甲醇混合，反应12h，冷却至室温后，在氮气保护下干燥，即为中间产物，反应路线可表示如下：

8、

9、进一步地，4-二甲基氨基苯乙烯、1-氯己烷、甲醇的用量比为1-2mo l：2-4mo l：2ml；

10、步骤a2：将马来酸酐和乙酸异戊酯混合，反应3h，在氮气保护下，加入偶氮二异丁腈、甲苯和中间产物搅拌均匀，70℃下反应6h，离心，过滤、洗涤，45℃真空干燥，即为改性抗静电剂，反应路线可表示如下：

11、

12、进一步地，马来酸酐、乙酸异戊酯、偶氮二异丁腈、甲苯、中间产物的用量比为0.2-1.5mo l：1.18-2.05g：0.25-0.36g：10ml：1.04-3.02g。

13、所述改性阻燃剂由以下方法制备：

14、步骤b1：将亚磷酸二甲酯、二乙胺、丙烯酰氯混合，40℃下搅拌30min，在氮气环境下，加入四氢呋喃和碘，油浴升温至60℃，过滤、洗涤，制得化合物；

15、进一步地，亚磷酸二甲酯、二乙胺、丙烯酰氯、四氢呋喃、碘的用量比为1.2-1.5mol：0.5-0.6mo l：0.3g：30ml：0.1-0.2g；

16、步骤b2：将9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、n，n-二甲基甲酰胺和化合物混合，150℃搅拌9h，过滤、洗涤，60℃下真空烘干24h，即为改性阻燃剂；

17、进一步地，9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、n，n-二甲基甲酰胺、化合物的用量比为0.15-0.25mo l：40-60ml：0.03-0.05mo l。

18、一种抗静电功能塑料的制备方法，具体包括以下步骤：

19、s1：按重量份称取原料，将聚苯乙烯树脂与玻璃纤维混合搅拌，制得预混合物料；

20、s2：将抗氧剂、光稳定剂、改性抗静电剂和改性阻燃剂加入预混合物料中，混合搅拌均匀，制得混合基础料；

21、s3：将混合基础料移至研磨机内研磨，再置于200℃-240℃双螺杆中挤出造粒，制得抗静电功能塑料。

22、本发明的有益效果：

23、本发明制得的改性抗静电剂，以其大分子聚合物的优势，展现出超越传统小分子抗静电剂的抗静电性能。改性抗静电剂中，先在催化剂甲醇作用下，利用1-氯己烷的氯原子，使4-二甲基氨基苯乙烯发生季铵盐化反应，形成带正电荷的中间产物，该产物不仅增强亲水性和吸湿性，还因季铵盐的静电消除特性及强吸附力，可有效消除塑料的静电；其次，将马来酸酐和乙酸异戊酯混合，利用引发剂偶氮二异丁腈，使中间产物的乙烯和马来酸酐反应，合成改性抗静电剂。制得的改性抗静电剂中，马来酸酐的酸酐基团在高温下，能够与塑料表面的活性基团发生脱水反应，形成导电层，显著提升塑料表面的导电性，使得电荷从塑料表面快速释放，有效减少静电积聚，另外，马来酸酐还可以改善塑料表面的亲水性，促进吸湿作用，吸湿后形成的水膜中的离子作为导电介质，进一步增强表面离子的导电效率，加速电荷的转移与消散，从而有效避免了静电对生产流程和产品质量的负面影响，此外，在燃烧时，马来酸酐通过吸热和催化作用，降低材料的燃烧温度和烟雾生成量，有效减缓燃烧速度，进一步抑制燃烧的进行。

24、本发明制得的改性阻燃剂中，先利用亚磷酸二甲酯的膦酸二酯、二乙胺的胺和丙烯酰氯的羰基缩合反应，再利用催化剂碘的作用，形成带有α-氨基烷基膦酸酯的化合物；其次，再由化合物的碳碳双键和9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物阻燃剂结合，形成改性阻燃剂；在燃烧过程中，α-氨基烷基膦酸酯化合物会分解产生含磷自由基，中断燃烧链式反应，阻止火焰蔓延，达到阻燃效果，另外，α-氨基烷基膦酸酯化合物还可以释放氮气，稀释氧气浓度，降低燃烧的温度，进而抑制燃烧；改性阻燃剂中9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，在燃烧过程中可以促进形成致密且连续的炭层，阻止热量和可燃气体的交换，与α-氨基烷基膦酸酯化合物协同阻燃，进一步提高阻燃效率；此外，本发明制得的改性阻燃剂无卤素，有助于减少对环境的污染和生态系统的破坏，对人体健康无害，实现可持续性发展。

25、本发明制得的抗静电功能塑料，不仅具有优异的抗静电功能，还具有良好的阻燃性能。抗静电功能塑料能够减少材料表面静电的积累，避免静电引起的电击、吸附灰尘，还减少有毒物质释放，提高安全性。其中，玻璃纤维可以增强塑料的分子结构，从而提高塑料的抗拉伸强度，使得加入玻璃纤维的塑料能够承受更大的载荷和压力。

技术特征：

1.一种抗静电功能塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种抗静电功能塑料的制备方法，其特征在于，所述改性抗静电剂由以下方法制备：

3.根据权利要求2所述的一种抗静电功能塑料的制备方法，其特征在于，步骤a1中4-二甲基氨基苯乙烯、1-氯己烷、甲醇的用量比为1-2mol：2-4mol：2ml。

4.根据权利要求2所述的一种抗静电功能塑料的制备方法，其特征在于，步骤a2中马来酸酐、乙酸异戊酯、偶氮二异丁腈、甲苯、中间产物的用量比为0.2-1.5mol：1.18-2.05g：0.25-0.36g：10ml：1.04-3.02g。

5.根据权利要求1所述的一种抗静电功能塑料的制备方法，其特征在于，所述改性阻燃剂由以下方法制备：

6.根据权利要求5所述的一种抗静电功能塑料的制备方法，其特征在于，步骤b1中亚磷酸二甲酯、二乙胺、丙烯酰氯、四氢呋喃、碘的用量比为1.2-1.5mol：0.5-0.6mol：0.3g：30ml：0.1-0.2g。

7.根据权利要求5所述的一种抗静电功能塑料的制备方法，其特征在于，步骤b2中9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、n，n-二甲基甲酰胺、化合物的用量比为0.15-0.25mol：40-60ml：0.03-0.05mol。

8.根据权利要求1所述的一种抗静电功能塑料的制备方法，其特征在于，抗氧剂是二苯胺。

9.根据权利要求1所述的一种抗静电功能塑料的制备方法，其特征在于，光稳定剂是水杨酸苯酯。

10.一种抗静电功能塑料，其特征在于，根据权利要求1-9中任一项所述制备方法制备。

技术总结本发明涉及一种抗静电功能塑料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。该抗静电功能塑料按照重量份计包括：聚苯乙烯树脂80‑100份、玻璃纤维10‑20份、抗氧剂1‑5份、光稳定剂2‑8份、改性抗静电剂5‑10份、改性阻燃剂0.3‑0.6份；改性抗静电剂中酸酐基团在高温下脱水形成导电层，有效减少静电积聚，与季铵盐的静电消除特性及强吸附力协同作用，同时，马来酸酐的吸热和催化作用显著减缓燃烧速度；改性阻燃剂中，α‑氨基烷基膦酸酯化合物分解产生含磷自由基，中断燃烧链，并释放氮气抑制燃烧，与DOPO协同阻燃，提升阻燃效率，本发明制得的抗静电功能塑料，不仅拥有良好的抗静电功能，还具有优异的阻燃和抗拉伸性能。技术研发人员：全星霖,李武受保护的技术使用者：东莞市中盛新材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6