[发明专利]一种高性能抗静电聚酯材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高性能抗静电聚酯材料及其制备方法，属于聚合物加工与改性技术领域。本发明所述聚酯材料包括聚酯65～90份，弹性体5～35份，环氧化碳基粒子0.1～5份，扩链剂0.05～3份，功能性助剂0.01～5份。本发明的聚酯材料不仅具有优异的力学性能，还能在碳基粒子添加量很低的情况下获得抗静电性能，并且耐水解性能优异，制备方法简便，可广泛应用于塑料结构件、电器外壳等领域，前景广阔。

技术领域

本发明涉及一种高性能抗静电聚酯材料及其制备方法，属于聚合物加工与改性技术领域。

背景技术

聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料是两大常用的聚酯材料。因其强度高、耐疲劳性、尺寸稳定蠕变小、耐热老化、加工性能好，被广泛应用于汽车、电子电器、工业机械等领域。但PBT和PET也存在着明显的缺点，比如，对缺口十分敏感、缺口冲击强度低，这是它们作为工程塑料的主要缺点，韧性不足也成为推广应用的一大障碍。因此，对PBT和PET的增韧改性研究一直是PBT和PET高性能化的一个重要内容。与官能化弹性体熔融共混是改善聚酯韧性的一种简单、经济且有效的方法。因为官能化弹性体上的官能团会与聚酯上的端基(羧基或羟基)反应实现原位增容，从而提高增韧效率。专利CN201410779308和《低模温玻纤增强PET复合材料的制备与表征》中用官能化弹性体乙烯-丙烯酸正丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物来改性聚酯，《中空玻璃微珠含量对回收聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚碳酸酯基复合泡沫材料性能的影响》中用乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物来增韧PET，然而上述制备方法所得的聚酯材料的缺口冲击强度仍不能满足一些对应用要求较高的产品，且弹性体的加入会明显降低聚酯材料的拉伸强度。此外，PBT等聚酯材料由于存在端羧基、端羟基及大量的酯键，往往不耐水解，因而难以在湿度较大的环境下应用。

聚酯/弹性体共混材料中，弹性体的粒径和粒间距对增韧效率有显著的影响。在材料受到外力作用时，弹性体作为应力集中点，会在其周围产生应力场，并引发周围的基体产生塑性形变，而较小的粒径和粒间距有利于各个应力场的叠加，从而有利于塑性形变贯穿整个基体。因此，在一定的范围内，减小弹性体的粒径和粒间距是进一步提高弹性体对聚酯基体的增韧效率的关键。

另外，用于电器外壳等领域的聚酯材料在使用过程中，尤其是在低湿度的环境下，易在材料表面积累电荷，并在一定条件下会释放静电，对人体和电器造成伤害。专利CN102675836 A发明了一种导电/抗静电聚酯PET复合材料，但其碳纳米管的添加量多，且制备过程繁琐，不利于实现产业化生产。因此，很有必要发明一种导电碳基粒子添加量很低的抗静电聚酯材料，即电导率介于10^-11～10^-4S/cm的聚酯材料。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高性能抗静电聚酯材料。首先将环氧化碳基粒子和聚酯基体熔融共混，使碳基粒子上的环氧基团与聚酯的端羧基或端羟基充分反应，然后加入弹性体共混，使弹性体上的官能团与聚酯的端基也充分反应，实现原位反应增容。由于碳基粒子与聚酯基体的键合作用，碳基粒子会选择性地且均匀地分布在聚酯基体中。最后加入扩链剂继续熔融共混，扩大聚酯的分子量，从而提高聚酯基体的粘度，增大施加给弹性体的剪切力，使弹性体的粒径和粒间距显著减小，从而进一步提高弹性体对聚酯的增韧效果。同时，弹性体粒径和粒间距的减小，使选择性分散在聚酯基体中的碳基粒子也更容易形成网络导电结构，从而能够在碳基粒子的添加量很低的条件下使聚酯材料的电导率达到抗静电的范围。此外，由于聚酯基体分子量的增大和碳基粒子的增强作用，聚酯材料还能保持很高的拉伸强度。值得说明的是，由于环氧化碳基粒子、官能化弹性体和扩链剂与聚酯的端基反应，消耗了大量的端羧基和端羟基，聚酯材料的耐水解性也得到了显著的提升。本发明的聚酯材料不仅具有优异的力学性能，还具有优异的抗静电性，且导电碳基粒子的添加量很低，可广泛应用于塑料结构件、电器外壳等领域。

本发明的第一个目的是提供一种高性能抗静电聚酯材料，所述材料的配方，按照重量份配比，包括：聚酯65～90份，弹性体5～35份，环氧化碳基粒子0.1～5份，扩链剂0.05～3份，功能性助剂0.01～5份。