聚醚酯酰胺永久型抗静电剂的制备与表征

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塑料越来越广泛地应用于家电、汽车、建筑、电子电器和信息技术等领域,但塑料大多电绝缘性好,在加工和使用过程中易产生静电而限制了其应用。添加抗静电剂是一种简便有效的塑料抗静电方法,与传统的小分子抗静电剂相比,高分子永久型抗静电剂具有抗静电效果稳定、持久,与基体树脂相容性好等优点,是目前抗静电剂领域的研究热点。本文研究了聚醚酯酰胺(PEBA)的合成方法、结构与性能,并以此为抗静电剂,考察了其对ABS树脂的抗静电效果。主要研究内容和结果包括:(1)以己内酰胺、二元酸A、聚醚B(PE-B)等为原料,采用两步法成功合成了具有交替型多嵌段结构的PEBAo第一步先合成双端羧基的PA6预聚体,反应温度为250℃,反应时间为2h。第二步缩聚反应为多相反应,以己二酸为PA6封端剂时,缩聚速率缓慢,最终产物的粘度低;以酸性更强的二元酸A代替己二酸作为PA6封端剂,可大大加速缩聚反应。第二步较佳的反应条件为:反应温度为260℃,催化剂C用量为聚醚用量的1wt%,反应3h后,在减压条件下(绝对压力:500-1000Pa)继续反应4h,产物的特性粘数可达1.27dL/g,沸水萃取率可低至1%。(2)对所合成的PEBA嵌段共聚物的结构和性能进行了研究,红外和核磁结果表明,产物中有酯键生成,证明PA6预聚体和聚醚反应生成了一种以酯键相连的嵌段聚合物,其较低的沸水萃取率也表明PEBA嵌段共聚物的生成。TGA结果表明,PEBA的分解温度大大高于常见树脂的成型加工和使用温度,具有良好的热稳定性。DSC结果表明,随着软硬段分子量的增大,软硬段的熔点和结晶度随之提高;随着聚醚组成的增加,共聚物中软硬段的相分离程度增加。表面电阻率测试结果表明,聚醚B链段分子量为1000g/mol,组成含量为50wt%的PEBA表面电阻率最低,达到4.75×109Q。力学性能测试结果表明,PEBA具有弹性体的特性。随着软段分子量的减小和软段组成含量的增加,PEBA的弹性模量和拉伸强度下降,断裂伸长率提高。(3)对ABS/PEBA共混试样的结构与性能的研究结果发现,ABS/PEBA(聚醚B链段分子量为1000g/mol,链段组成为50wt%,特性粘数为1.27dL/g)共混试样的表面电阻率随PEBA用量的增加而降低,当PEBA用量超过15wt%时,共混试样的表面电阻率下降到1012Ω数量级,具有了抗静电性能,并且不受水擦拭和环境相对湿度的影响,但其力学性能有所下降。在PEBA中添加少量的SDBS或KCl,能够增强PEBA抗静电剂的抗静电效果,降低PEBA的用量。SEM结果表明,PEBA在ABS基体中呈由表及里的梯度分布,在中心区域分布较少,粒子呈球状,而在表面区域分布较多,粒子呈筋状,并构成网络结构。
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