[发明专利]一种无卤环保阳离子型抗静电剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种季铵盐阳离子型抗静电剂，特别是涉及一种无卤环保阳离子型抗静电剂及其制备方法，该抗静电剂可用于涂料、塑料和合成纤维中抗静电。

背景技术

高分子材料具有质轻、耐磨、耐腐蚀、便于成型加工以及对电、热有很好的绝缘性等一系列优点，目前已广泛的应用于工业、农业、电力、日用品等国民经济和日常生活的各个领域。高分子材料通常具有很高的电阻率（10¹³～10¹⁷Ω·cm），经常被用作绝缘材料使用，但在加工及使用过程中由于摩擦而容易产生静电积累，不仅会影响制品的透明性和表面美观，还会造成静电吸尘、静电放电及短路等不良现象，甚至引起爆炸或火灾等事故，严重阻碍其在一些领域的应用，因此，研究开发抗静电剂来消除材料的静电以及研究开发具有抗静电的材料越来越受到大家的重视。

在众多的抗静电剂当中，季铵盐型阳离子抗静电剂是其中重要的一种，它对高分子材料具有较好的吸附能力，即使在浓度很稀时，也可被塑料和纤维吸收，抗静电效果较好，可应用于聚酯、聚乙烯薄膜、聚氯乙烯以及塑料制品的抗静电剂。目前，季铵盐型阳离子抗静电剂大多还是以胺（氨）与卤代烷（或环氧卤代烷）反应合成，这类抗静电剂中，有的对塑料或纤维具有较好的抗静电效果，但不耐温，有的耐温，但抗静电效果又不好，成本较高而影响了产品质量和推广使用。由于分子中含有卤原子，具有一定的毒性，对人及环境都有不同程度的影响，不安全也不环保，并且合成原料不廉价易得，成本较高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种具有稳定良好的抗静电剂效果的无卤环保季铵盐阳离子型抗静电剂，该抗静电剂对塑料、纤维都具有稳定、持久的抗静电效果；无毒，对环境具有良好的相容性；用量少，使用方便，不影响制品的各项性能。

本发明另一目的是提供了一种上述无卤环保阳离子抗静电剂的制备方法，该制备方法原料廉价易得，工艺简单易操作，成本较低。

一种无卤环保阳离子型抗静电剂，具有以下结构式：

式中R₁为C₈～C₁₈烷基中的一种；R₂为甲基或乙基。

所述的无卤环保阳离子型抗静电剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将烷基伯胺、溶剂和甲酸加入到反应釜中，在强力搅拌下加入甲醛溶液，在反应温度为50～100℃下反应5～25h，用质量浓度为5～40％的氢氧化钠溶液中和后，分出有机层，除溶剂，干燥后得烷基叔胺；所述烷基伯胺的烷基为C₈～C₁₈中的一种；烷基伯胺、甲酸和甲醛的摩尔比1∶1～5∶1～5；所述溶剂为甲苯、正己烷、环己烷、石油醚、异丙醇和正丁醇的至少一种；

（2）将所述烷基叔胺与硫酸二酯在反应温度为50～100℃下反应1～10h，即可制得阳离子型抗静电剂；所述烷基硫酸二酯为硫酸二甲酯和/或硫酸二乙酯；所述烷基叔胺与硫酸二酯的摩尔比为1∶0.95～1∶1.3。

为进一步实现本发明目的，步骤（1）中反应温度优选为60～80℃。

步骤（1）中反应的时间优选为10～20h。

步骤（1）中溶剂的用量为原料总质量的5％～25％。

步骤（2）反应温度优选为50～70℃。

步骤（2）中反应的时间为3～6h。

本发明烷基伯胺、甲酸和甲醛反应形成中间产物烷基叔胺A；烷基叔胺A再与硫酸二酯形成无卤环保阳离子型抗静电剂B。具体反应方程式为：

本发明的阳离子型抗静电剂的主要技术性能指标如下：

外观：无色或微黄色的粘稠液体

溶解性：溶于水、醇、氯仿等有机溶液剂

pH：6～8(2g/100ml的水溶液)

水含量：0～0.5％（质量）

游离胺：0.5～1.5％（质量）

体积电阻率：根据用量可达10⁷～10⁹Ω·cm

本发明的无卤环保阳离子型抗静电剂具有如下明显的优点：

（1）该抗静电剂为无卤环保型抗静电剂，用于涂料、聚氨酯（PU）制品能提供有效的抗静电性能，也可用于橡胶以及TPU、PET、聚烯烃、聚苯乙烯（PS）、PVC等塑料制品。

（2）制备工艺简单，容易操作，便于连续化工业生产；原料廉价易得，转化率高，选择性好；所得产品的活性物含量高，产品色泽浅，环境相容性好。