[发明专利]软质导电聚氨酯泡沫塑料的制备

说明书

技术领域

本发明属于新型导电高分子材料技术领域，是一种制备含碳纳米管(Carbon Nanotubes，CNTs)的导电和抗静电的软质聚氨酯泡沫塑料的方法。

背景技术

由于具有多孔、密度低、耐腐蚀、保温隔热性能好等特点，软质聚氨酯泡沫 塑料被广泛应用于国防、工业、日常生活等领域。然而，普通的软质聚氨酯泡沫 塑料的体积电阻率在10¹³-10¹⁷Ωcm，材料表面很容易聚集大量的静电电荷，产 生很高的静电电压，从而引起爆炸和火灾等，造成巨大的经济损失。据不完全统 计，仅在电子工业，每年由于静电释放造成的损失，美国高达100亿美元，英国 为20亿英镑。随着电子工业的飞速发展，软质聚氨酯泡沫塑料已经广泛用作电 子元件、集成电路等电子产品包装材料。然而，在这些方面的应用要求材料具有 导电、抗静电甚至电磁屏蔽的性能。因此，需要将软质聚氨酯泡沫塑料的体积电 阻率降低到10¹⁰以下，以利于材料表面的静电电荷向周围环境中释放，从而保证 被包装的电子产品不因静电积累而遭到损坏。因此，国内外对静电敏感的易爆、 易损产品，都采用静电防护。近年来，世界各国无论是学术界还是产业界都投入 了大量人力、物力研究开发导电及抗静电聚合物泡沫材料。

由于泡沫材料密度低、呈多孔结构，尤其是软质聚氨酯泡沫塑料因其密度很 低、泡孔壁以及支柱尺寸很小，很难在其中形成有效的导电通路，改善其导电性 能更加困难。目前提高聚氨酯泡沫塑料导电性能的方法并不多，就目前国内外研 究现状来看，主要有以下方法。

传统的改善聚氨酯泡沫方法是在聚氨酯体系中加入抗静电剂，在使用过程 中，抗静电剂从聚氨酯基体内部逐渐向外部迁移，从而改善聚氨酯泡沫塑料的抗 静电性能，但随使用时间增加，聚氨酯泡沫塑料中的抗静电剂逐渐损耗，抗静电 性能变差甚至消失，故这种方法获得的泡沫塑料的抗静电稳定性很差。英国ABM 化学品公司(Davies，等.Resin Technol，1988，17(2)：7)自上世纪80年代以来， 开发了Catafor系列季铵盐类抗静电剂。低密度聚氨酯泡沫包装材料中加入2 wt％-3wt％的Catafor，可使表面电阻率和体积电阻率分别降到10¹¹Ω和10¹⁰- 10¹¹Ω·cm。如果进一步提高此抗静电剂的分子量，表面电阻率还可降至 1.45×10¹⁰Ω。日本花王石碱公司(日特开平4-298517(1992))自上世纪70年代以 来，采用一系列季铵盐类抗静电剂改善聚氨酯泡沫的抗静电性能，所得泡沫材料 试样的体积电阻率在1天和7天之后测量，分别为1.8×10⁷Ω·cm和1.5×10⁷Ω·cm， 具有良好的抗静电性能，但该泡沫塑料的电性能的稳定性较差，且随使用时间延 长抗静电性能逐渐丧失。德国Semperit公司(Ger Offen 2 423 116(1975))上世纪 70年代采用一系列季铵盐类抗静电剂改善预聚法聚氨酯泡沫材料抗静电性能， 所得泡沫塑料试样的表面电阻率也仅降至2×10⁹～10¹⁰Ω。国内，姜志国等(姜志 国，等.北京化工，1993，23(3)：10)在开孔硬质聚氨酯泡沫塑料中加入15wt％磷 酸酯类抗静电剂。制品的体积电阻率和表面电阻率分别为7.9×10⁹Ω·cm和 1.3×10¹⁰Ω，仅接近抗静电泡沫塑料的要求。