[发明专利]一种季铵盐超支化型抗静电剂及其制备方法

说明书

技术领域    

本发明涉及高分子材料抗静电剂技术领域，特别涉及一种季铵盐超支化型抗静电剂，还涉及所述季铵盐超支化型抗静电剂的制备方法。

背景技术   

随着高分子材料的不断发展，高分子产品有着越来越多的利用，高分子除了具有与无机材料相比质量较轻的特点，在强度等物理性能上也有着较好的性能。然而，由于普通高分子材料是一种很好的绝缘材质，表面由于摩擦易产生静电，如果这些静电不及时排出去，大量的静电会产生火花，这在不同领域会引起不同的危害。例如，塑料表面产生静电可能引起生产不能正常进行，发生火花导致爆炸和损坏电子设备的集成电路等问题。此外，在纺织加工和纤维制品的使用中已成为一种普遍存在静电问题。由于大多数合成纤维缺少亲水性基团导致其吸湿能力很差，且一般既不能电离，也不会产生自由电子，所以疏水性好而且电荷性高。如聚丙烯纤维和聚丙烯睛纤维都是非导电性材料，不仅导致其加工困难，还严重影响穿着舒适性，使穿着时易产生静电。

目前，消除高分子材料在生产、加工和使用过程中产生静电的起因在实际上是不可能的，而提高高分子材料的抗静电性能，使用抗静电剂以及其它方法将产生的电荷耗散是防止静电产生的基本方法。

抗静电剂也是一种表面活性剂，它具有吸湿性，在聚合物的表面吸收大气中的水分而形成一层很薄的导电薄膜，从而使静电迅速消除。在这一过程中水分起着重要的作用，随着大气湿度的提高，材料的表面导电能力也提高，使静电荷迅速流失，产生较好的抗静电性能。抗静电剂目前市场上应用的还主要是低分子抗静电剂，然而，低分子抗静电剂固有的一些缺点（迁移性、暂时性），注定了其必将被大分子型抗静电剂所取代。

超支化聚合物具有独特的三维结构，分子中含有大量活性基团，结构内部有大量空腔，表现出溶解性高、化学反应活性强和黏度低等特点。其独特的结构和性能特点以及可实现工业化生产的优点，很快成为研究的热点之一，在更多的科研领域有所研究。与线性高分子相比不同的是，超支化聚合物的活性受端基的影响很大，因此可以根据需要进行各种功能化改性。

发明内容   

为了解决以上现有技术中低分子抗静电剂的稳定性不好，与基体相容性差，易迁移等缺陷，本发明提供了一种与基体相容性好，能大大提高抗静电性能且基本不影响基体物理性能的季铵盐超支化型抗静电剂。

本发明还提供了所述季铵盐超支化型抗静电剂的制备方法。

本发明是通过以下措施实现的：

一种季铵盐超支化型抗静电剂，结构式如下：

，

其中，M代表端羟基超支化聚合物，m为端羟基超支化聚合物中端羟基的数量，n为发生取代的端羟基的数量。

所述的季铵盐超支化型抗静电剂，m为3-48，n为1-48。

所述的季铵盐超支化型抗静电剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）改性单体的合成：丙炔醇与丁二酸酐反应得到改性单体R₁，反应式如下式1所示；

（2）R₁与3-(二甲氨基)-1-丙硫醇反应得到改性单体R₂，反应式如下式2所示；

 （3）R₂与端羟基超支化聚合物反应，得到端二甲基胺超支化结构，见式3（以端羟基数量为12为例），然后与烷基氯反应得到季铵盐超支化型抗静电剂，见式4（以端羟基数量为12为例）。

 

 所述的制备方法，优选步骤（1）中丙炔醇与丁二酸酐的摩尔比为1:1。

所述的制备方法，优选步骤（2）中R₁与3-(二甲氨基)-1-丙硫醇的摩尔比为1:2。

所述的制备方法，优选步骤（3）中R₂与端羟基超支化聚合物中端羟基的摩尔比为1-1.5:1。

所述的制备方法，优选步骤（3）中R₂与烷基氯的摩尔比为1:2。

所述的制备方法，优选端羟基超支化聚合物是通过以下步骤得到的：

（1）将相同摩尔量的酸酐和二乙醇胺反应得到带有一个羧基和两个羟基的AB₂型单体；

（2）AB₂型单体与核分子反应得到端羟基超支化聚合物。

所述的制备方法，优选核分子为三羟甲基丙烷。