[发明专利]抗静电热塑性淀粉掺混物

说明书

本发明涉及热塑性淀粉和亲水的热塑性弹性体的掺混物作为抗静电添加剂的用途。该添加剂改进了聚合物基质的抗静电特性。

发明领域

本发明涉及热塑性淀粉和亲水的热塑性弹性体的掺混物(alloy)作为抗静电添加剂的用途。该添加剂改进了聚合物基质的抗静电特性。

发明背景

随着对于可持续性和环境的意识增加，天然聚合物已经是许多研究的焦点。许多研究已经针对形成由可再生生物材料制成的或衍生自可再生生物材料的聚合物材料。

淀粉是衍生自植物的丰富的、廉价的、再生的天然聚合物。纯干淀粉的玻璃化转变温度高于其分解温度，并且因此淀粉不软化和流动，使之难以加工。然而，可以用相对低水平(5-50重量百分比、优选地10-40重量百分比、并且最优选地从10至30重量百分比)的增塑剂增塑淀粉以产生热塑性淀粉(TPS)，该热塑性淀粉在高温下将流动。有用的增塑剂是能够与淀粉羟基氢键合的那些，如水和多元醇，像丙三醇、乙二醇、甘露醇和山梨糖醇。

虽然热塑性淀粉在高温下流动，但它是非常脆的材料，难以加工，并且这些特性在高湿度下是差的。TPS的这些特性可以通过与其他天然的以及合成的聚合物共混显著改进。不幸地，亲水的TPS难以与疏水性聚合物(如聚烯烃和其他石油衍生的聚合物)结合，导致了不连续、多级形态以及差的机械特性。US 2012/0022188描述了TPS与非常低密度聚烯烃的共混物。该共混物具有共连续相形态，并且需要乙烯丙烯酸共聚物作为增容剂。该共混物的薄膜被发现具有优良的抗静电特性。

热塑性淀粉与热塑性弹性体的共混物已经导致形成透气薄膜US 2012-0219781、FR 12.56142和FR 12.56143。

在大多数塑料表面形成和保持静电荷是已知的。例如，在热塑性薄膜上的静电的存在使得这些薄膜彼此粘贴，使得难以分离它们。在包装薄膜上的静电的存在可以引起粉尘在有待包装的物体上累积并且因此损害它们的用途。静电还可以损害电子电路的微处理器或部件。静电还可以引起易燃材料(例如像，包含戊烷的可膨胀聚苯乙烯珠粒)的燃烧或爆炸。

用于聚合物的抗静电剂总体上是添加至这些聚合物中的乙氧基化的胺或磺酸酯类型的离子表面活性剂。然而，结合这些表面活性剂的聚合物的抗静电特性取决于环境湿度并且它们因此不是永久的。这是因为这些表面活性剂具有迁移至这些聚合物的表面并且然后消失的倾向。

包含聚酰胺嵌段和亲水的嵌段的共聚物形成了抗静电剂，这些抗静电剂具有不迁移的优点。它们的抗静电特性是永久的并且独立于环境湿度。US 5,338,795、US 5,965,206和US 6,825,270都描述了聚合物基质，通过将包含聚醚嵌段和聚酰胺嵌段的共聚物添加至它们的组合物中使得这些聚合物基质抗静电。

热塑性弹性体(TPE)单独并且作为添加剂用于电子领域中，因为它们卓越的弹性回弹特性。在这种类型的应用中，这些零件必须能够经受高压和高温两者，以便不冒被损坏、变质或变形的风险，也不使它们的机械特性改变。

热塑性弹性体(包括具有聚醚嵌段和聚酰胺嵌段的嵌段共聚物如来自阿科玛公司(Arkema)的PEBAX树脂)具有良好的抗静电特性(10⁹的表面电阻率)。US 2012/0108694描述了使用有机盐改进PEBAX的抗静电特性(至10⁷)。然而，盐的使用可能不利于树脂在食品或医疗应用中的使用。

所希望的是提供具有改进的抗静电特性的热塑性塑料添加剂。现在已经出人意料地发现热塑性弹性体和TPS的掺混物可以提供与该单独的热塑性弹性体相比10倍更高水平的表面电阻率。此外，与该单独的TPE相比该TPS/TPE掺混物是有成本效益的，并且增加了最终产品的生物基含量。以从5至40重量百分比将该抗静电添加剂添加至聚合物基质中，提供了抗静电增强和机械增强两者。

发明概述