抗静电弹性体材料及其制备方法与流程

本发明涉及弹性体材料技术领域，特别是指一种抗静电弹性体材料及其制备方法。

背景技术：

随着集成电路的快速发展和高分子材料的广泛应用，静电作为一种普遍的物理现象，其感应和放电现象引起的危害十分严重，因此抗静电材料的需求愈发迫切。小分子型抗静电剂作为添加剂的使用，在材料的使用过程中，只能起到短效的抗静电作用，因为其依赖小分子型抗静电剂迁移至材料表面才能起到抗静电作用，小分子的迁移会使得材料出现吐霜、泛白等问题，且随着表面小分子型抗静电剂的减少，材料会逐渐失去抗静电能力；不具有弹性的聚合物复合碱金属盐离子型聚合物永久抗静电剂，因其没有弹性，所以会大幅降低原有弹性体(比如传统橡胶)的弹性。

技术实现要素：

鉴于以上内容，有必要提供一种高弹性、长效抗静电热塑性弹性体材料及其制备方法。

本发明提供的技术方案为：一种抗静电弹性体材料，该抗静电弹性体材料的构成原料按重量份数计包括100份弹性体和1-150份高分子热塑性弹性体型抗静电剂，其中所述高分子热塑性弹性体型抗静电剂为聚醚的亲水性软链段共聚物，所述抗静电剂的共聚组分为聚酰胺硬段、聚乙烯硬段、聚酯硬段或聚丙烯硬段中的一种。

进一步的，所述弹性体为苯乙烯类弹性体、热塑性动态硫化类弹性体、聚烯烃类弹性体中的一种或多种共混物。

进一步的，所述苯乙烯类弹性体包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物中一种或多种；所述热塑性动态硫化类弹性体包括三元乙丙橡胶与聚丙烯的动态硫化物；所述聚烯烃类弹性体包括乙烯与丁烯或辛烯的共聚物，或丙烯与乙烯或丁烯或辛烯的共聚物。

进一步的，构成原料还包括质量份数不高于300份的填充油、质量份数不高于200份的塑化加工树脂、质量份数不高于100份的相容剂、质量份数不高于200份的无机填料及质量份数不高于10份的抗氧剂中的一种或多种。

进一步的，所述填充油为包括环烷烃油、直链烷烃油、芳香烃油中的一种或多种共混物的环保油，该环保油的闪点大于120℃，在40℃的条件下，运动粘度大于3mm²/s。

进一步的，所述塑化加工树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、苯乙烯与丁二烯共聚物中的一种或多种共混物。

进一步的，所述相容剂为苯乙烯类弹性体、聚烯烃类弹性体或聚酯类弹性体，与马来酸酐基团、酯基基团、环氧基团或者氨基基团的接枝聚合物。

进一步的，所述无机填料为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡及高岭土的一种或几种复配物；所述抗氧剂包括亚磷酸酯类辅助抗氧剂和受阻酚类主抗氧剂。

本发明还提供一种上述的抗静电弹性体材料的制备方法，包括以下步骤：

按重量份数称取所述弹性体和所述高分子热塑性弹性体型抗静电剂，均匀混合，得到预混物；

所述预混物经过挤出机的熔融、挤出、造粒得到所述抗静电弹性体材料，其中在挤出机末端利用真空泵进行抽真空处理。

进一步的，所述挤出机采用长径比为20:1-80:1的双螺杆挤出机或长径比为15:1-75:1的单螺杆挤出机，熔融挤出温度为160-250℃，其中首段温度控制在150℃以下。

进一步的，当构成原料还包括填充油时，所述按重量份数称取所述弹性体和所述高分子热塑性弹性体型抗静电剂，均匀混合，得到预混物的步骤包括：

按重量份数称取弹性体和填充油，搅拌0.1-10分钟，得到吸油均匀的弹性体混合物；

然后在所述弹性体混合物中依次按重量份数配比加入高分子热塑性弹性体型抗静电剂、以及塑化加工树脂、相容剂、无机填料及抗氧剂中一种或多种，以80-300转/分钟的速度搅拌0.1-8分钟，得到预混物。

与现有技术相比，本发明提供的抗静电弹性体材料采用高分子热塑性弹性体型抗静电剂为原料，所得材料既不析出小分子物质，能够长效抗静电，又对原弹性体的弹性基本无影响，是一种高弹性、长效抗静电弹性体材料，适于集成电路上，或防尘领域。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明抗静电弹性体材料的制备流程示意图。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明实施例。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明实施例的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明实施例，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明实施例保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明实施例。

本发明提供一种抗静电弹性体材料，可以适用于集成电路，防尘等领域。该抗静电弹性体材料的构成原料按重量份数计包括：

100份弹性体；

1-150份高分子热塑性弹性体型抗静电剂。

其中所述高分子热塑性弹性体型抗静电剂为聚醚的亲水性软链段共聚物，所述抗静电剂的共聚组分为聚酰胺硬段、聚乙烯硬段、聚酯硬段或聚丙烯硬段中的一种。

在具体实施方式中，所述高分子热塑性弹性体型抗静电剂可以是聚酰胺硬段与聚醚软段嵌段共聚物、聚乙烯硬段与聚醚软段嵌段共聚物、聚酯硬段与聚醚软段嵌段共聚物或聚丙烯硬段与聚醚软段嵌段共聚物；也可以是前述多种共聚物的混合，诸如聚酰胺硬段与聚醚软段嵌段共聚物和聚乙烯硬段与聚醚软段嵌段共聚物的组合，或者是聚酰胺硬段与聚醚软段嵌段共聚物和聚乙烯硬段与聚醚软段嵌段共聚物及聚丙烯硬段与聚醚软段嵌段共聚物的组合。

在具体实施方式中，所述弹性体包括苯乙烯类弹性体、热塑性动态硫化类弹性体、聚烯烃类弹性体中的一种或多种共混物。其中所述苯乙烯类弹性体包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物中一种或多种；所述热塑性动态硫化类弹性体包括三元乙丙橡胶与聚丙烯的动态硫化物；所述聚烯烃类弹性体包括乙烯与丁烯或辛烯的共聚物，或丙烯与乙烯或丁烯或辛烯的共聚物。

在本发明的其他实施方式中，构成原料还包括质量份数不高于300份的填充油、质量份数不高于200份的塑化加工树脂、质量份数不高于100份的相容剂、质量份数不高于200份的无机填料及质量份数不高于10份的抗氧剂中的一种或多种。所述填充油为包括环烷烃油、直链烷烃油(石蜡油)、芳香烃油中的一种或多种共混物的环保油，该环保油的闪点大于120℃，在40℃的条件下，运动粘度大于3mm²/s。所述塑化加工树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、苯乙烯与丁二烯共聚物中的一种或多种共混物。所述相容剂为苯乙烯类弹性体、聚烯烃类弹性体或聚酯类弹性体，与马来酸酐基团、酯基基团、环氧基团或者氨基基团的接枝聚合物。所述无机填料为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、高岭土等中的一种或几种复配物；所述抗氧剂包括亚磷酸酯类辅助抗氧剂和受阻酚类主抗氧剂。

请参阅图1，上述抗静电弹性体材料的制备过程如下：

步骤s1：按重量份数称取所述弹性体和所述高分子热塑性弹性体型抗静电剂，均匀混合，得到预混物；

步骤s2：所述预混物经过挤出机的熔融、挤出、造粒得到所述抗静电弹性体材料，其中在挤出机末端利用真空泵进行抽真空处理。

在具体实施方式中，所述挤出机采用长径比为20:1-80:1的双螺杆挤出机或长径比为15:1-75:1的单螺杆挤出机，熔融挤出温度为160-250℃，其中首段温度控制在150℃以下。

在一具体实施方式中，当构成原料还包括填充油时，所述按重量份数称取所述弹性体和所述高分子热塑性弹性体型抗静电剂，均匀混合，得到预混物的步骤包括：

步骤s11：按重量份数称取弹性体和填充油，搅拌0.1-10分钟，得到吸油均匀的弹性体混合物；

步骤s12：然后在所述弹性体混合物中依次按重量份数配比加入高分子热塑性弹性体型抗静电剂、以及塑化加工树脂、相容剂、无机填料及抗氧剂中一种或多种，以80-300转/分钟的速度搅拌0.1-8分钟，得到预混物。本步骤中组分的添加无需按照特定的顺序，可以同时加入或逐一加入等等方式。

下面举例说明本发明的抗静电弹性体材料的原料组成和制备成型过程。

实施例1

高弹性、长效抗静电热塑性弹性体材料的原料构成按重量份数配比如下：

制备过程中采用长径比为20:1-80:1的双螺杆挤出机，熔融挤出温度为180℃，其中首段温度控制在120℃。

实施例2

高弹性、长效抗静电热塑性弹性体材料的原料构成按重量份数配比如下：

制备过程中采用长径比为15:1-75:1的单螺杆挤出机，熔融挤出温度为180℃，其中首段温度控制在130℃。

实施例3

高弹性、长效抗静电热塑性弹性体材料的原料构成按重量份数配比如下：

制备过程中采用长径比为15:1-75:1的单螺杆挤出机，熔融挤出温度为200℃，其中首段温度控制在140℃。

实施例4

高弹性、长效抗静电热塑性弹性体材料的原料构成按重量份数配比如下：

制备过程中采用长径比为20:1-80:1的双螺杆挤出机，熔融挤出温度为220℃，其中首段温度控制在145℃。

实施例5

制备过程中采用长径比为20:1-80:1的双螺杆挤出机，熔融挤出温度为200℃，其中首段温度控制在135℃。

实施例6

制备过程中采用长径比为20:1-80:1的双螺杆挤出机，熔融挤出温度为200℃，其中首段温度控制在140℃。

实施例7

制备过程中采用长径比为20:1-80:1的双螺杆挤出机，熔融挤出温度为200℃，其中首段温度控制在135℃。

实施例8

高弹性、长效抗静电热塑性弹性体材料的原料构成按重量份数配比如下：

100份苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物

11份聚丙烯硬段与聚醚软段嵌段共聚物

20份碳酸钙

制备过程中采用长径比为20:1-80:1的双螺杆挤出机，熔融挤出温度为200℃，其中首段温度控制在140℃。

实施例9

高弹性、长效抗静电热塑性弹性体材料的原料构成按重量份数配比如下：

100份三元乙丙橡胶与聚丙烯的动态硫化物

9份聚丙烯硬段与聚醚软段嵌段共聚物

制备过程中采用长径比为20:1-80:1的双螺杆挤出机，熔融挤出温度为200℃，其中首段温度控制在140℃。

实施例10

高弹性、长效抗静电热塑性弹性体材料的原料构成按重量份数配比如下：

100份乙烯与辛烯共聚物弹性体

20份聚丙烯

11份聚丙烯硬段与聚醚软段嵌段共聚物

制备过程中采用长径比为20:1-80:1的双螺杆挤出机，熔融挤出温度为200℃，其中首段温度控制在140℃。

对比例1

原料构成按重量份数配比如下：

对比例2

原料构成按重量份数配比如下：

对比例3

原料构成按重量份数配比如下：

对比例4

原料构成按重量份数配比如下：

由上述实施例和对比例得到的高弹性、长效抗静电弹性体材料实验后的性能数据如下表：

体积电阻率：测试电压为500v，测试时间为1min，测量标准为astmd257-2007。

拉伸变形率：测试标准为沿长度方向拉伸长为10cm、宽0.5cm、厚0.2cm的弹性体样条至1.5倍长度时停留30s，然后让其自然回复，3分钟后测量长度变化率即为拉伸变形率；

表面析出：将造好粒的热塑性弹性体材料注塑为片材，与实验室环境下自然放置60天，肉眼观察表面有无析出、吐白现象。

以上性能测试结果表明：

1)本发明产品与对比例1、2和4产品表面均无析出现象(注：表面析出是针对长效高分子型抗静电剂和短效小分子型抗静电剂的测试表征)，其中对比例1未添加抗静电剂，析出为无；对比例2和4添加了离子型聚合物永久抗静电剂，为高分子型，故不析出；对比例3添加了小分子型短效抗静电剂，有析出；实施例1-10添加的为高分子型抗静电剂，也无析出；结合其他性能可以看出，添加抗静电剂后对材料的拉伸变形率有较大影响，对比例2和4与实施例1-10相比，前者的拉伸变形率远大于后者的，后者的与对比例1的更为接近，尤其是适量添加本发明选用的抗静电剂后产品的弹性基本不变，如实施例1-4，这就说明离子型聚合物永久抗静电剂对材料弹性的影响明显，而本发明的聚醚的亲水性软链段共聚的高分子热塑性弹性体型抗静电剂对材料弹性基本无影响。

2)本发明实施例1-10中产品的体积电阻率分别是5.93×10⁹ω·cm、8.75×10⁸ω·cm、4.69×10⁸ω·cm、5.17×10⁸ω·cm、3.05×10⁸ω·cm、2.23×10⁹ω·cm、1.06×10⁹ω·cm、8.98×10⁸ω·cm、9.87×10⁸ω·cm及9.04×10⁸ω·cm；对比例1为未添加抗静电剂，其产品的体积电阻率为3.23×10¹⁴ω·cm；对比例2和对比例4为添加了离子型聚合物永久抗静电剂，其产品的体积电阻率分别是6.69×10⁹ω·cm和9.71×10⁹ω·cm；以上对比结果显示，本发明产品的体积电阻率指标明显优于未添加抗静电剂的对比例1的和添加了离子型聚合物永久抗静电剂的对比例2和4的。根据本发明的实施例还可以看出，随着抗静电剂含量的增加，体积电阻率具有减小的趋势，更趋近于抗静电剂的本体体积电阻率(约10⁸ω·cm)，能够长久抗静电。根据本发明的实施例，制备的弹性体材料能够长久抗静电，对环境中的灰尘及带电粒子不产生吸附，因而该类产品具有防尘功能，可拓展应用于防尘领域，如用作防尘封装材料等等。

在其他实施例中，上述构成原料配方可以视实际性能要求设计而定，不限定为上述实施方式，诸如苯乙烯类弹性体与高分子热塑性弹性体型抗静电剂和填充油的组合，或者多种的弹性体与高分子热塑性弹性体型抗静电剂和相容剂的组合，或者含苯乙烯类弹性体的多种弹性体与高分子热塑性弹性体型抗静电剂和填充油及相容剂的组合等等，在此不做赘述。在其他实施例中，我们还试验了高分子热塑性弹性体型抗静电剂的重量组份大于150份及小于1份时产品的性能，前者影响原弹性体性能；后者无法满足抗静电性能的要求，性能提升不明显，达不到预期。在其他实施例中，抗氧化剂可以是现有市购的常用抗氧化剂，不限定为抗氧剂1010和抗氧剂168的组合，比如可以是单独的抗氧剂1010，或单独的抗氧剂168，或是其他本领域常见的抗氧剂，不限于酚类抗氧剂、磷类和硫类辅助抗氧剂以及金属离子钝化剂等。

综上，本发明的弹性体以高分子热塑性弹性体型抗静电剂为改性原料，制得材料不析出小分子物质，而且能够长效抗静电，特别是对原弹性体的弹性基本无影响。

以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。