專利名稱：一種抗靜電板材及其成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子材料先進(jìn)加工技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，是涉及一種板材加工技術(shù)，特別是涉及一種抗靜電板材及成型方法。
背景技術(shù)：
隨著高分子復(fù)合材料發(fā)展速度的不斷加快，抗靜電材料越來(lái)越多地應(yīng)用于生產(chǎn)及生活中。尤其是在軍工廠、面粉廠、油氣田等場(chǎng)合及半導(dǎo)體材料加工制造、通信等領(lǐng)域，對(duì)于靜電防護(hù)的要求特別高，為了保證生產(chǎn)的安全性及信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性，需要裝飾材料及工作臺(tái)都具有很好的防靜電功能，以防止靜電災(zāi)害的發(fā)生。目前抗靜電復(fù)合板材主要有以下三種生產(chǎn)方法I.在聚合物原料成型前，加入抗靜電填料，一般通過(guò)混煉將抗靜電填料與聚合物原料共混，然后經(jīng)過(guò)擠出造粒，最終擠壓成型得到具有抗靜電功能的板材。此法有兩個(gè)缺點(diǎn)，一是板材的厚度較大，如果全部加入抗靜電填料，成本必將大大提高；二是大量抗靜電填料的加入，必然會(huì)使得材料的力學(xué)性能大大下降。2.在透明基板上，以電漿或?yàn)R鍍方式，鍍上ATO或ITO類透明材料，從而形成光學(xué)級(jí)抗靜電材料，此方法存在三個(gè)缺點(diǎn)，一是設(shè)備成本及材料成本太高；二是鍍膜尺寸會(huì)受到設(shè)備大小的限制；三是濺鍍方法大尺寸膜均勻度不好。3.以濕式方法制備，如在PC、PMMA或PET等高透明性板材表面上，以噴涂浸潰等方式涂上抗靜電劑，然后硬化后達(dá)到抗靜電效果。此法的主要缺點(diǎn)是，產(chǎn)品質(zhì)量受配方、涂布方式及設(shè)備、操作環(huán)境及加工參數(shù)的影響很大，因此產(chǎn)品質(zhì)量太差。以上三種方法中，方法2的成本是最高的，方法3的產(chǎn)品質(zhì)量不好控制。因此對(duì)于方法1，如果既能將其成本降低，又能夠使復(fù)合板材保持較好的力學(xué)性能，那么對(duì)于抗靜電復(fù)合板材制造領(lǐng)域?qū)⑹呛艽蟮募夹g(shù)突破。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提出一種抗靜電導(dǎo)電板材及其成型方法，不僅能解決現(xiàn)有抗靜電板材力學(xué)強(qiáng)度低、填料用量大等缺點(diǎn)，而且具有成本低、抗靜電效果好的優(yōu)點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種抗靜電板材，具有多層交替結(jié)構(gòu)，以聚合物或其復(fù)合材料作為基材，采用抗靜電填料填充的聚合物為抗靜電層，通過(guò)將基材層與抗靜電層交替多層復(fù)合，得到上下表層都為抗靜電層的多層抗靜電復(fù)合板材，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合確定抗靜電劑的添加量。本發(fā)明一種抗靜電板材，抗靜電層的厚度可以小于基材層的厚度，所有抗靜電層加入的抗靜電劑的總量小于或等于傳統(tǒng)抗靜電板材的抗靜電劑的總添加量，由于本發(fā)明一種抗靜電板材的抗靜電層的抗靜電劑比例高，使得板材整體的抗靜電效果好，特別是垂直于疊層厚度方向的截面間有多通道具有導(dǎo)電性，即使上下表面的抗靜電層受到破損，內(nèi)層不會(huì)受到影響。本發(fā)明一種抗靜電板材，基材層可采用高分子材料(如PA、PE、PP、ABS、PB、等)或它們的復(fù)合材料，抗靜電填料采用導(dǎo)電填料(如金屬粉末、炭黑、碳納米管等)。本發(fā)明一種抗靜電板材，層疊結(jié)構(gòu)可以是ABAB…ABBA (A代表抗靜電層，B代表基材層)，也可以是ABAB…BABA，只要既能滿足交替層疊，又能保證板材上下表面都為抗靜電 層即可。本發(fā)明一種抗靜電板材，板材層數(shù)可以根據(jù)分層裝置個(gè)數(shù)的多少來(lái)調(diào)節(jié)，可以為
八層、三十二層或一百二十八層等。本發(fā)明一種抗靜電板材的成型方法，其成型方法如下I.高分子材料或它們的復(fù)合材料(B層)、高分子材料或它們的復(fù)合材料與抗靜電填料的共混物(A層)分別加入兩臺(tái)擠出機(jī)中熔融塑化，高溫熔體向前輸送，在匯流器出匯合成I股AB雙層復(fù)合熔體；2. AB雙層復(fù)合熔體從匯流器擠出后進(jìn)入正分層裝置，被分成四股AB雙層熔體，經(jīng)過(guò)分層裝置后得到一股ABABABAB八層復(fù)合熔體；3.八層復(fù)合熔體隨后進(jìn)入反分層裝置，同樣被分成四股，擠出得到BABA……ABAB三十二層復(fù)合熔體，ABAB…結(jié)構(gòu)占整個(gè)厚度的一半，板材另一半的層的結(jié)構(gòu)為…BA BA，最終經(jīng)過(guò)口模定型，得到層疊抗靜電板材，板材的上下表面都為抗靜電層，內(nèi)層也有抗靜電層，最中間為兩層基材層的疊加。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)I.本發(fā)明一種抗靜電板材結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過(guò)將基材層與抗靜電層交替多層共擠出，巧妙得到具有雙面抗靜電功能的板材，在抗靜電填料總量不增多的情況下，抗靜電層含有的抗靜電劑比例高，所得制品的抗靜電效果更好。2.本發(fā)明一種抗靜電板材抗靜電填料的添加量較少，只有一部分層中添加抗靜電填料，節(jié)約了原料成本；基材層的存在，復(fù)合板材的力學(xué)性能受影響的程度降低。3.本發(fā)明一種抗靜電板材的成型方法所需設(shè)備簡(jiǎn)單，只需要將擠出機(jī)、匯流器、分層裝置及口模串聯(lián)起來(lái)即可，而不需要多臺(tái)擠出機(jī)，設(shè)備成本低，占空間少。


圖I是本發(fā)明一種抗靜電板材斷面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明一種抗靜電板材正分層裝置內(nèi)熔體分層原理圖。圖3是本發(fā)明一種抗靜電板材反分層裝置內(nèi)熔體分層原理圖。圖中I-抗靜電層；2_基材層；3-抗靜電板材；4_正分層裝置內(nèi)熔體；5_分層裝置內(nèi)熔體。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，一種抗靜電板材3，具有多層交替結(jié)構(gòu)，以單一聚合物材料作為基材層2 (記做符號(hào)B)，采用抗靜電填料填充的同種聚合物為抗靜電層I (記做符號(hào)A)，通過(guò)交替多層貼合而成。并且基材層2與抗靜電層I的層厚比可以為任意比例?？轨o電板材3的上下表層都為抗靜電層1，抗靜電板材3的體積電阻率可以小于106Ω · cm，滿足各種抗靜電要求。本發(fā)明一種抗靜電板材，基材層2(B)可采用任意通用樹(shù)脂[如尼龍(PA)、聚乙烯(PE)等]，抗靜電層I㈧填料采用導(dǎo)電填料(如炭黑、碳納米管等)。本發(fā)明一種抗靜電板材，抗靜電板材3的結(jié)構(gòu)為ABAB......ABBA,或
ABAB......BABA，只要既能滿足交替層疊，又能保證抗靜電板材3上下表面都為抗靜電層I即可。
本發(fā)明一種抗靜電板材，抗靜電板材3層數(shù)可以根據(jù)分層裝置個(gè)數(shù)的多少來(lái)調(diào)節(jié)，可以為八層、三十二層或一百二十八層等。本發(fā)明一種抗靜電板材的成型方法如下I.基材層2(B)原料以及抗靜電層UA)原料分別加入兩臺(tái)擠出機(jī)中熔融塑化，高溫熔體向前輸送，在匯流器出匯合成一股AB雙層復(fù)合熔體；2. AB雙層復(fù)合熔體從匯流器擠出后進(jìn)入正分層裝置，被分成四股AB結(jié)構(gòu)的雙層熔體，經(jīng)過(guò)分層裝置后得到一股ABABABAB結(jié)構(gòu)的八層正分層裝置內(nèi)熔體4，見(jiàn)圖2所示；3.八層正分層裝置內(nèi)熔體4隨后進(jìn)入反分層裝置，同樣被分成四股，擠出得到ABABAB…BABA結(jié)構(gòu)形式的三十二層反分層裝置內(nèi)熔體5，最終經(jīng)過(guò)口模定型，得到層疊抗靜電板材3。圖3所示為反分層裝置的層疊原理，AB雙層復(fù)合熔體從匯流器擠出后進(jìn)入反分層裝置，被分成四股AB結(jié)構(gòu)的雙層熔體，經(jīng)過(guò)反分層裝置后得到一股ABABBABA或ABABABBA結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)的表層都為抗靜電層。反分層可以占到整個(gè)板材的厚度的一半。實(shí)施例一為原料采用尼龍、聚乙烯和導(dǎo)電炭黑，導(dǎo)電層為聚乙烯和導(dǎo)電炭黑的共混料，基材層為尼龍。首先將干燥好的聚乙烯與15%的導(dǎo)電炭黑的混合料經(jīng)過(guò)雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒、干燥得到抗靜電層原料，然后抗靜電層原料與干燥好的尼龍分別加入到兩臺(tái)擠出機(jī)中進(jìn)行熔融塑化，擠出機(jī)各段溫度分別設(shè)定為尼龍和聚乙烯的加工溫度，根據(jù)層厚需要調(diào)整螺桿轉(zhuǎn)速為I : 1，擠出口模和層疊器設(shè)定溫度為240°C，口模厚度為3mm，所得AB雙層復(fù)合熔體從匯流器擠出后進(jìn)入一節(jié)四股正分層裝置層疊器后，再進(jìn)入一節(jié)四股反分層裝置層疊器節(jié)，最終經(jīng)過(guò)口模定型，得到三十二層抗靜電板材，基材層與抗靜電層的層厚相等，這樣不同物料經(jīng)過(guò)共擠出系統(tǒng)后，經(jīng)過(guò)冷卻定型，得到表層體積電阻率小于106 Ω · cm的三十二層抗靜電板材，完全符合實(shí)際應(yīng)用要求。
權(quán)利要求
1.一種抗靜電板材，其特征在于具有多層交替結(jié)構(gòu)，以聚合物或其復(fù)合材料作為基材，采用抗靜電填料填充的聚合物為抗靜電層，通過(guò)將基材層與抗靜電層交替多層復(fù)合，得到上下表層都為抗靜電層的多層抗靜電復(fù)合板材。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種抗靜電板材，其特征在于基材層為PE、PP、ABS、PB或者這些材料的復(fù)合材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種抗靜電板材，其特征在于抗靜電填料采用金屬粉末、炭黑或碳納米管。
4.權(quán)利要求I所述的一種抗靜電板材的成型方法，其特征在于首先，將抗靜電層材料、基材層聚合物分別加入兩臺(tái)擠出機(jī)中熔融塑化，高溫熔體向前輸送，在匯流器出匯合成I股結(jié)構(gòu)為AB形式的雙層復(fù)合熔體，A為抗靜電層，B為基材層； 其次，AB雙層復(fù)合熔體從匯流器擠出后進(jìn)入正分層裝置，被分成四股AB雙層熔體，經(jīng)過(guò)正分層裝置后得到一股ABABABAB八層復(fù)合熔體； 最后，八層復(fù)合熔體隨后進(jìn)入反分層裝置，同樣被分成四股，擠出得到ABAB……BABA三十二層復(fù)合熔體，ABAB…結(jié)構(gòu)占整個(gè)厚度的一半，板材另一半的層的結(jié)構(gòu)為…BABA，最終經(jīng)過(guò)口模定型，得到層疊抗靜電板材，板材的上下表面都為抗靜電層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種抗靜電板材的成型方法，抗靜電層為聚乙烯與15%的導(dǎo)電炭黑的混合料，基材層為尼龍，所得AB雙層復(fù)合熔體從匯流器擠出后進(jìn)入一節(jié)四股正分層裝置層疊器后，再進(jìn)入一節(jié)四股反分層裝置層疊器節(jié)，最終經(jīng)過(guò)口模定型，得到三十二層抗靜電板材。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種抗靜電板材及其成型方法，抗靜電板材具有多層交替結(jié)構(gòu)，有多層交替結(jié)構(gòu)，以聚合物或其復(fù)合材料作為基材，采用抗靜電填料填充的聚合物為抗靜電層，通過(guò)將基材層與抗靜電層交替多層復(fù)合，得到上下表層都為抗靜電層的多層抗靜電復(fù)合板材。本發(fā)明一種抗靜電板材的成型方法，先將抗靜電層原料、基材層原料分別加入兩臺(tái)擠出機(jī)中熔融塑化，高溫熔體向前輸送，在匯流器出匯合成一股復(fù)合熔體，復(fù)合熔體從匯流器擠出后進(jìn)入正分層裝置，隨后進(jìn)入反分層裝置，得到層疊抗靜電板材，板材的上下表面都為抗靜電層，該方法所需設(shè)備簡(jiǎn)單，只需要將擠出機(jī)、匯流器、分層裝置及口模串聯(lián)起來(lái)即可，而不需要多臺(tái)擠出機(jī)，設(shè)備成本低，占空間少。
文檔編號(hào)B29C47/06GK102615906SQ20121006931
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月15日
發(fā)明者丁玉梅, 楊衛(wèi)民, 王德禧, 王篤金, 田巖, 鐘雁 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)