[发明专利]封装于修饰纳米介孔材料中的负载型抗静电剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种新型长效抗静电剂的制备方法及应用。本发明以孔壁修饰的纳米介孔材料为载体，通过将传统的已商业化的小分子表面活性剂型抗静电剂分子封装于孔壁修饰的纳米介孔材料中，制备成一种新型长效负载型抗静电剂，应用于高分子材料的抗静电改性。该新负载型抗静电剂不仅具有传统小分子表面活性剂型抗静电剂的优良抗静电性能，同时，纳米介孔材料的缓释作用以及孔壁修饰官能团对小分子抗静电剂的物理阻隔、氢键和静电吸引等作用，使得负载型抗静电剂具有优良的抗静电持久性。该负载型抗静电剂用于聚苯乙烯的抗静电改性，有效降低聚苯乙烯的表面电阻率，且抗静电性能在经过多次水洗涤后几乎不下降。本发明制备负载型抗静电剂的方法简单，利于实际推广应用。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种封装于修饰纳米介孔材料中的抗静电剂及其制备方法和应用。

背景技术

通用高分子材料以其优异的加工性能、机械性能和质轻等优点，已在工业和生活等各方面得到广泛应用。通用高分子材料通常具有极高的电阻率，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（）限制在以下，常用的降低高分子材料的方法是在高分子材料基体中添加抗静电剂，主要有导电材料和低分子量的表面活性剂型抗静电剂。导电材料包括金属及其氧化物、碳材料以及导电高分子等，通过在高分子材料基体中形成导电网络以耗散静电荷。但是，导电网络的形成需要添加较大量的导电材料，会严重影响高分子材料的热性能、机械性能和外观等。目前工业上应用最多的是低分子量表面活性剂型抗静电剂，通过其迁移至高分子材料制品表面并吸附周围环境中的水分形成导电水膜以耗散静电荷从而达到抗静电的目的。表面活性剂型抗静电剂的主要缺点在于抗静电持久性差、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采取简单有效的方式控制表面活性剂型抗静电剂的迁移率。

纳米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，纳米介孔材料已广泛应用于催化、药物缓控释以及生物大分子传递等领域。纳米介孔二氧化硅表面和空内壁有大量羟基，易于被修饰以实现纳米介孔二氧化硅的功能化。有机硅烷功能化介孔二氧化硅如MCM、SBA和MSU型介孔二氧化硅等引起了各个领域研究者的广泛兴趣，如催化、放射疗法、药物转运以及气体分离等应用。如利用硅烷偶联剂修饰的介孔二氧化硅吸附二氧化碳（），原理是与介孔二氧化硅表面的氨基反应形成氨基甲酸酯，的吸附量取决于与其接触的氨基数目。介孔二氧化硅孔壁修饰后孔径减小，且修饰基团与负载分子之间通过氢键、静电吸引等相互作用，可延缓负载分子的释放过程。

本发明采用硅烷偶联剂对纳米介孔材料进行功能化修饰，并将小分子表面活性剂型抗静电剂封装于修饰纳米介孔材料中，通过偶联剂分子的位阻作用以及氨基与抗静电剂分子之间的氢键、静电吸引等相互作用，延缓表面活性剂型抗静电剂在高分子基体中的释放和迁移速率，从而提高其抗静电的持久性。通过超声水洗测试负载型抗静电剂改性高分子材料的耐水洗性能，表明这种新型负载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、抗静电时效性长的封装于修饰纳米介孔材料中的负载型抗静电剂，以及该负载型抗静电剂的制备方法及其在高分子材料中的应用。

本发明所提供的封装于修饰纳米介孔材料中的负载型抗静电剂的制备方法，具体制备步骤如下：

（1）将纳米介孔材料超声分散于无水乙醇中，超声分散5~30分钟，获得浓度为10~50 mg/mL的纳米介孔材料分散液；将硅烷偶联剂溶解于无水乙醇中，获得浓度为10~50 wt%的硅烷偶联剂溶液；将硅烷偶联剂溶液与纳米介孔材料分散液混合后，回流10~50小时；冷却至室温后过滤、洗涤、干燥，得到孔壁修饰纳米介孔材料；