[发明专利]一种纳米介孔材料/表面活性剂型复合抗静电剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种纳米介孔材料/表面活性剂型复合抗静电剂及其制备方法和应用。

背景技术

通用高分子材料因其低廉的价格、出色的电绝缘性能、耐化学性能及良好的加工性能等而获得广泛应用。但在其使用过程中，因摩擦、外磁场感应等外部环境影响易于积聚静电荷，而导致器件表面吸尘、薄膜闭合、电子器件击穿、电击和爆炸等许多灾害。为消除静电灾害，工业上一般将材料的表面电阻率限制在10¹² ohm/sq以下。在高分子基材中添加抗静电剂是最常用的降低高分子材料表面电阻率的有效方法。但是，目前采用的低分子量表面活性剂型抗静电剂虽易迁移至表面达到抗静电的目的，但其主要缺点在于耐久性差、不耐擦洗且对环境湿度的依赖性大，降低材料的耐热温度和表面特性，并且其从高分子基材脱离后对环境产生负面影响。因此，本发明的主要目的在于如何简单有效地控制小分子表面活性剂型抗静电剂的迁移率。

介孔材料具有均一可调的介孔孔道(2-50 nm)、稳定的骨架结构、易于修饰的内表面及较高的比表面积。自1992 年Mobil 公司首次报道合成了有序介孔材料MCM-41以来，有序介孔材料目前广泛应用于生物活性酶的吸附固定、生物催化、蛋白质水解、气敏元件、DNA 传递释放以及药物控释等领域。

本发明借鉴纳米介孔材料在药物缓释中的作用原理，将小分子表面活性剂型抗静电剂封装于纳米介孔材料中，使其在高分子基材中缓慢释放，从而提高其抗静电的持久性。通过超声水洗测试表面活性剂型抗静电剂在高分子材料表面的耐洗性能，表明这种新型纳米介孔负载表面活性剂型抗静电剂能够起到缓释作用效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种表面活性高、抗静电时效性长的纳米介孔材料/表面活性剂型复合抗静电剂，以及该复合抗静电剂的制备方法和在高分子材料中的应用。

本发明所提供的纳米介孔材料/表面活性剂型复合抗静电剂的制备方法，其具体制备步骤如下：

（1）纳米介孔材料、表面活性剂型抗静电剂的干燥处理

将纳米介孔材料、表面活性剂型抗静电剂分别放入真空干燥箱中，恒温干燥12 ~ 48小时，温度45 ~ 80℃；

（2）表面活性剂型抗静电剂溶液的制备

将干燥后的表面活性剂型抗静电剂溶解于有机溶剂中，进行超声分散处理，超声时间15 ~ 120分钟，工作频率20 ~ 60KHZ，功率50 ~ 200W，温度20 ~ 70℃，优选：超声时间40~ 80分钟，工作频率30 ~ 50KHZ，功率80 ~ 150W，温度30 ~ 70℃；然后将该混合溶液持续搅拌溶解8-12小时，得到表面活性剂型抗静电剂有机溶液；

（3）纳米介孔材料/表面活性剂型抗静电剂制备复合抗静电剂

将干燥后的纳米介孔材料加入到表面活性剂型抗静电剂有机溶液中，再进行超声分散处理，超声15 ~ 120分钟，工作频率20 ~ 60KHZ，功率50 ~ 200W，温度20 ~ 70℃，优选：超声时间40~ 80分钟，工作频率30 ~ 50KHZ，功率80 ~ 150W，温度30 ~ 70℃；然后将该混合溶液持续搅拌溶解，搅拌时间0.5 ~ 130小时，搅拌温度20 ~ 150℃，搅拌速率50 ~ 2000rpm，优选，搅拌时间20 ~ 80小时，搅拌温度30 ~ 70℃，搅拌速率500 ~ 1000rpm，得到纳米介孔材料/表面活性剂型抗静电剂混合溶液；

随后将该混合溶液进行分离、洗涤，并于40 ~ 80℃温度下真空干燥12 ~ 60小时，最终获得纳米介孔材料/表面活性剂型复合抗静电剂。 

本发明中，步骤（1）中，所述表面活性剂型抗静电剂为包含烷烃链及其衍生物的亲油性（非极性）部分以及具有吸湿性基团的亲水性（极性）部分，包括阴离子型及非离子型；所述阴离子型为烷基磺酸盐；非离子型为脂肪酸多元醇酯。

本发明中，步骤（1）中，所述纳米介孔材料为：孔径在 2 ~ 50 nm 之间，孔径分布窄且具有规则孔道结构的无机多孔纳米尺度材料的硅基介孔材料；所述硅基介孔材料为 MCM-22、MCM-41及MCM-48。

本发明中，步骤（2）中，所述有机溶剂为无水乙醇，或者为表面活性剂型抗静电剂的良溶剂；所述搅拌为电磁搅拌或机械搅拌。

本发明中，步骤（3）中，所述分离方法为常压抽滤、真空减压干燥去除溶剂；所述洗涤方法为：将表面活性剂型抗静电剂的良溶剂以表面活性剂型抗静电剂溶解量1 ~ 10倍的定量，洗涤1 ~ 10次。