本發(fā)明屬于化工技術領域，具體地說是涉及一種用于聚乙烯樹脂的聚離子液體抗靜電劑及其制備方法。
背景技術：
聚乙烯(PE)是一種性能優(yōu)良的熱塑性合成樹脂，具有密度小、無毒、易加工、沖擊強度高、抗撓曲性以及電絕緣性好等優(yōu)點、具有廣泛的應用。但是聚乙烯在生產(chǎn)、加工和使用過程中由于摩擦會產(chǎn)生靜電現(xiàn)象，但聚乙烯的體積電阻和表面電阻率都很大，導電性能差，難以在短時間內(nèi)使電荷消除，這些電荷的積聚會影響產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用，造成吸塵、電擊，甚至產(chǎn)生火花發(fā)生爆炸的惡性事故。
對聚乙烯而言，防止靜電產(chǎn)生和積累的一種有效辦法是加入抗靜電改性劑改變樹脂的導電性能，特別是材料的表面導電性能，使靜電荷能夠很快地泄漏掉?？轨o電劑根據(jù)化學組成分類可分為表面活性劑型和高分子型。高分子類抗靜電劑由于具有永久抗靜電能力，是近年來的抗靜研究熱點。
一個“好”的高分子永久型抗靜電劑應該具有以下特點：(1)優(yōu)良的導電性能；(2)良好的熱穩(wěn)定性；(3)可控的遷移速率。從這幾個方面來說，離子液體及其衍生物是較適合的抗靜電劑材料。離子液體是由有機陽離子和無機或有機陰離子組成的在室溫下呈液態(tài)的離子化合物，而聚離子液體是將離子液體結(jié)構(gòu)引入到大分子結(jié)構(gòu)中的一種新型聚電解質(zhì)。(聚)離子液體都呈現(xiàn)出良好的化學、熱穩(wěn)定性和高的離子電導率等優(yōu)點，目前以聚離子液體代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電解質(zhì)是研究的熱點?；谏鲜鎏攸c，(聚)離子液體也被用于高分子材料的抗靜電劑使用，研究表明離子液體結(jié)構(gòu)的引入明顯的降低了材料的表面電阻，且當以離子液體作為抗靜電劑的時候，對環(huán)境的濕度要求不高。
不過對于聚烯烴材料來說，由于其表面極性非常低，當(聚)離子液體與聚乙烯共混時，由于(聚)離子液體的強極性，相容性會出現(xiàn)問題，在加工的過程中易出現(xiàn)噴霜的現(xiàn)象，難以控制(聚)離子液體的遷移速率，抗靜電效果難以持久，并影響制品的外觀。
技術實現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明提供了一種具有優(yōu)良抗靜電功能、側(cè)鏈同時含有長鏈烷烴結(jié)構(gòu)和離子液體型結(jié)構(gòu)的高分子永久型抗靜電劑及其制備方法。
一種聚離子液體抗靜電劑，所述抗靜電劑包括下述重量份的成分：a-烯烴10～50重量份、離子液體型單體10～40重量份、引發(fā)劑0.1～1重量份；
其中，所述a-烯烴為1-己烯、1-辛烯、1-庚烯、1-十四烯、1-十八烯中的一種或兩種以上的任意組合；
離子液體型單體為1-丙烯酰氧基己基-3-乙基咪唑-溴(AHEIm-Br)鹽離子液體單體、1-丙烯酰氧基己基-3-乙基咪唑-四氟硼酸(AHEIm-BF4)鹽離子液體單體、1-丙烯酰氧基己基-3-乙基咪唑-六氟磷酸(AHEIm-PF6)鹽離子液體單體、1-丙烯酰氧基己基-3-乙基咪唑-二(三氟甲基磺酰亞胺)(AHEIm-TFSI)鹽離子液體單體其中的一種；
引發(fā)劑為油溶性偶氮類引發(fā)劑，所述油溶性偶氮類引發(fā)劑為2,2’-偶氮二異丁腈(AIBN)、二叔丁基過氧化物(DTBP)、過氧化苯甲酸叔丁酯(TPBP)中的一種。
作為優(yōu)選，所述抗靜電劑包括下述重量百分比的成分：a-烯烴10～30重量份、離子液體型單體20重量份、引發(fā)劑0.2～0.5重量份。
作為優(yōu)選，所述抗靜電劑包括下述重量百分比的成分：1-十四烯30重量份、1-丙烯酰氧基己基-3-乙基咪唑-四氟硼酸20重量份、二叔丁基過氧化物0.25重量份。
一種聚離子液體抗靜電劑的制備方法，包括下述步驟：
(1)在氮氣的保護下，將a-烯烴分散在甲苯中，構(gòu)成質(zhì)量濃度為10～40％的甲苯溶液，調(diào)節(jié)溫度為50～140℃；
(2)將離子液體型單體溶于一定量溶劑中配成質(zhì)量濃度為10～40％的溶液后，與a-烯烴甲苯溶液混合；
(3)加入引發(fā)劑，反應一段時間后，用無水甲醇或者無水乙醇沉淀反應物，經(jīng)多次過濾后烘干得抗靜電劑。
本發(fā)明通過適宜的比例，在長鏈a-烯烴中加入離子液體型單體共聚，在引發(fā)劑作用下生成抗靜電劑。本發(fā)明所用甲醇、乙醇是為了沉淀最后的反應產(chǎn)物，用量視有沉淀物析出而定。
作為優(yōu)選，步驟(2)中，所述溶劑為甲苯、四氫呋喃、N,N-二甲基甲酰胺中的一種。
作為優(yōu)選，步驟(3)中，過濾次數(shù)為3～4次，烘干為50～60℃真空干燥。
本發(fā)明所用甲醇、乙醇是為了沉淀最后的反應產(chǎn)物，用量視有沉淀物析出而定。
作為優(yōu)選，步驟(3)中，引發(fā)劑滴加的速度為每2秒1滴。
作為優(yōu)選，所述的聚離子液體抗靜電劑的制備方法，包括下述步驟：
(1)在氮氣的保護下，將30g的1-十四烯溶于甲苯中，構(gòu)成質(zhì)量濃度為20％的甲苯溶液；
(2)將20g的1-丙烯酰氧基己基-3-乙基咪唑-溴鹽類離子液體單體溶于甲苯溶劑中，配成質(zhì)量濃度為20％的溶液后，與1-十四烯甲苯溶液混合；
(3)取0.2g 2,2’-偶氮二異丁腈溶于10mL甲苯中形成引發(fā)體系，將該引發(fā)體系每2秒1滴的滴速，滴入混合溶液中，反應20h后，用無水乙醇沉淀反應物，同時用乙醇過濾，反復3～4次后取出產(chǎn)物于真空60℃真空干燥12小時，得抗靜電劑。
本發(fā)明通過使離子液體型單體與a-烯烴單體共聚，構(gòu)成無規(guī)兩親性聚合物，以此來解決離子液體型單體均聚物與聚乙烯樹脂相容性差的弱點，達到適宜的親水親油比例以滿足相容性的需要，達到長期的抗靜電的效果。使用本發(fā)明的抗靜電劑，能夠使PE樹脂具有優(yōu)異的抗靜電能力。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明所要保護的范圍并不限于此。
實施例1
在氮氣的保護下，將30g的1-十四烯溶于甲苯中，其質(zhì)量濃度為20％，并裝入帶攪拌裝置和回流裝置的四口燒瓶中，設定溫度為70℃，將20g的1-丙烯酰氧基己基-3-乙基咪唑-溴(AHEIm-Br)鹽類離子液體單體溶于甲苯溶劑中(質(zhì)量濃度為20％)并倒入反應體系中，開始攪拌，30min后，將引發(fā)劑2,2’-偶氮二異丁腈甲苯溶液(取0.2g 2,2’-偶氮二異丁腈于10mL甲苯中)，裝入恒壓滴液漏斗中，以每2秒1滴的滴速，滴入混合溶液中，溶液粘度逐步增加，反應20小時后，停止反應。用乙醇沉沉淀產(chǎn)物，同時用乙醇過濾，反復3～4次后取出產(chǎn)物于真空50℃真空干燥12小時，即獲得所需抗靜電劑。
實施例2
在氮氣的保護下，將30g的1-辛烯溶于甲苯中，其質(zhì)量濃度為30％，并裝入帶攪拌裝置和回流裝置的250mL四口燒瓶中，設定溫度為100℃，將20g的1-丙烯酰氧基己基-3-乙基咪唑-溴(AHEIm-Br)鹽離子液體單體溶于甲苯(質(zhì)量濃度為30％)并倒入反應體系中，開始攪拌，30min后，將引發(fā)劑過氧化苯甲酸叔丁酯甲苯溶液(取0.5g過氧化苯甲酸叔丁酯于10mL甲苯中)，裝入恒壓滴液漏斗中，以每2秒1滴的滴速，滴入混合溶液中，溶液粘度逐步增加，反應15小時后，停止反應。用乙醇沉淀產(chǎn)物，同時用乙醇過濾，反復3～4次后取出產(chǎn)物于真空60℃真空干燥12小時，即獲得所需抗靜電劑。
實施例3
將20g的1-十四烯和10g的1-己烯溶于甲苯中，其質(zhì)量濃度為15％，并裝入帶攪拌裝置和回流裝置的250mL四口燒瓶中，同時通入N2，設定溫度為100℃，將20g的1-丙烯酰氧基己基-3-乙基咪唑-二(三氟甲基磺酰亞胺)(AHEIm-TFSI)鹽離子液體單體溶于甲苯(質(zhì)量濃度為15％)并倒入反應體系中，開始攪拌，30min后，將引發(fā)劑過氧化苯甲酸叔丁酯甲苯溶液(取0.5g過氧化苯甲酸叔丁酯10mL甲苯中)，裝入恒壓滴液漏斗中，以每2秒1滴的滴速，滴入混合溶液中，溶液粘度逐步增加，反應15小時后，停止反應。用乙醇沉淀產(chǎn)物，同時用乙醇過濾，反復3～4次后取出產(chǎn)物于真空60℃真空干燥12小時，即獲得所需抗靜電劑。
實施例4
將25g的1-十八烯溶于甲苯中，其質(zhì)量濃度為25％，并裝入帶攪拌裝置和回流裝置的250mL四口燒瓶中，同時通入N2，設定溫度為125℃，將15g的1-丙烯酰氧基己基-3-乙基咪唑-二(三氟甲基磺酰亞胺)(AHEIm-TFSI)鹽離子液體單體溶于甲苯并倒入反應體系中，開始攪拌，30min后，將引發(fā)劑二叔丁基過氧化物甲苯溶液(取0.3g二叔丁基過氧化物于10mL甲苯中)，裝入恒壓滴液漏斗中，以每2秒1滴的滴速，滴入混合溶液中，溶液粘度逐步增加，反應15小時后，停止反應。用乙醇沉淀產(chǎn)物，同時用乙醇過濾，反復3～4次后取出產(chǎn)物于真空60℃真空干燥12小時，即獲得所需抗靜電劑。
實施例5
將30g的1-十四烯溶于甲苯中，其質(zhì)量濃度為30％，并裝入帶攪拌裝置和回流裝置的250mL四口燒瓶中，同時通入N2，設定溫度為125℃，將20g的1-丙烯酰氧基己基-3-乙基咪唑-四氟硼酸(AHEIm-BF4)鹽離子液體單體溶于DMF(質(zhì)量濃度為20％)并倒入反應體系中，開始攪拌，30min后，將引發(fā)劑二叔丁基過氧化物甲苯溶液(取0.25g二叔丁基過氧化物(DTBP)于10mL甲苯中)，裝入恒壓滴液漏斗中，以每2秒1滴的滴速，滴入混合溶液中，溶液粘度逐步增加，反應20小時后，停止反應。用乙醇沉淀產(chǎn)物，同時用乙醇過濾，反復3～4次后取出產(chǎn)物于真空60℃真空干燥12小時，即獲得所需抗靜電劑。
實施例6
在氮氣的保護下，將40g的1-庚烯溶于甲苯中，其質(zhì)量濃度為30％，并裝入帶攪拌裝置和回流裝置的四口燒瓶中，設定溫度為80℃，將30g的1-丙烯酰氧基己基-3-乙基咪唑-二(三氟甲基磺酰亞胺)(AHEIm-TFSI)鹽類離子液體單體溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶劑中(質(zhì)量濃度為30％)并倒入反應體系中，開始攪拌，30min后，將引發(fā)劑2,2’-偶氮二異丁腈甲苯溶液(取1.0g 2,2’-偶氮二異丁腈于10mL甲苯中)，裝入恒壓滴液漏斗中，以每2秒1滴的滴速，滴入混合溶液中，溶液粘度逐步增加，反應20小時后，停止反應。用乙醇沉淀產(chǎn)物，同時用乙醇過濾，反復3～4次后取出產(chǎn)物于真空60℃真空干燥12小時，即獲得所需抗靜電劑。
實施例7
抗靜電性能檢測：
將由上述實施例獲得的抗靜電劑先與PE用捏合機混合，再用雙螺桿擠出機預造料后，在平板硫化機上壓制成型。改性后的PE樹脂的質(zhì)量百分比為：PE樹脂：85～90％，新型抗靜電劑：5～15％，壓制成型溫度為：200～240℃。
改性PE樹脂其抗靜電性能(所測試是環(huán)境濕度為60％)測試結(jié)果如表1所示：
表1
從表1的結(jié)果可以看出，本發(fā)明通過離子液體型單體與長鏈a-烯烴共聚生成無規(guī)共聚物，此無規(guī)聚合物調(diào)節(jié)了離子液體型單體與聚乙烯樹脂的相容性，可以提高PE樹脂的抗靜電性能，且能夠長時間保持優(yōu)良的抗電性能；另外可以降低材料的抗靜電性能對濕度的要求，同時，對PE的沖擊強度和拉伸強度等主要力學性能無明顯影響。