[发明专利]抗静电或导电聚氨酯，及其制备方法

说明书

本发明涉及包含导电碳纳米管的抗静电或导电热固性（duroplastisch）聚氨酯，特别是浇铸弹性体(Gieβelastomer)和浇铸树脂(Gieβharze)，它们的制备方法和它们用于制造例如涂料、辊(Rolle)、滚筒(Walze)和车轮(R?der)的用途。

聚氨酯是长期已知的并且特点在于它们极大的多样性。聚氨酯、它们的性能和应用的综述在例如由Prof. Dr. G.W. Becker和Prof. Dr. D. Braun (Carl-Hanser-Verlag, 慕尼黑, 维也纳)编辑的Kunststoffhandbuch, 第7卷, Polyurethane, 第3次修订版, 第193卷中给出。

除了柔性和刚性泡沫，未发泡的实心的聚氨酯例如浇铸弹性体和浇铸树脂也是让人感兴趣的。特别地，具有> 500 kg/m3体积密度的实心聚氨酯或聚氨酯用于其中不仅优良的材料性能而且抗静电或导电性能重要的领域。这里可以提及地板面层、轮胎、可涂漆的辊、滚筒和电浇铸材料。无论如何将避免带电，尤其是在一些高度敏感的工业设备中。像大多数其它聚合物那样，聚氨酯本身不导电。常规的表面电阻处于10¹³欧姆范围内。

许多添加剂用于降低该高电阻。非常早期，使用盐例如铵盐(例如得自Rhodia GmbH的Catafor^?)降低表面电阻。不幸的是，这些添加剂具有加快基于聚酯多元醇的聚氨酯水解的缺点。此外，迁移到表面并且与此相关的所谓的白垩是极大的缺点。另外，实现的效果比较小并且表面电阻仅仅降低10^2-3。

除了使用这些盐，使用导电炭黑(例如具有600－1200 m2/g的BET表面积的导电炭黑；例如得自Akzo Nobel Polymer Chemicals bv的Ketjenblack^?)或碳纤维也是已知的。导电炭黑的使用例如描述于EP-A 0 129 193和DE-A 3 528 597中。导电炭黑使得能够在发泡和未发泡的聚氨酯中实现良好表面电阻(降至10⁴欧姆)。然而，所需的导电炭黑的量总是导致反应组分非常高的粘度，以致于该体系不再能够使用常规聚氨酯机器加工。因此该体系几乎不能在工业中使用。如DE-A 19 858 825中所述，可以通过使用碳纤维实现显著更低的粘度。使用相对高的碳纤维浓度，在刚好可接受的加工粘度下实现低于10⁴欧姆的表面电阻。然而在使用中发现，在机械负荷的部件情形中纤维断裂和导电率降低非常迅速，直到再次获得非导电聚氨酯。该纤维的断裂在加工期间出现，以致于该PUR体系不能用于工业中。

此外，可考虑使用石墨(例如得自Graphit Kopfmühl AG的Cond 8/96)用于降低电阻。然而，为了获得可用的导电性，在聚氨酯反应体系中将需要将意味着显著粘度增加和因此排除工业加工可能性的浓度。

引入碳纳米管的缺陷是难以分散它们和高加工粘度。

因此本发明的目的是提供一种制备导电或抗静电聚氨酯的方法，借助于该方法可以工业加工用于制备聚氨酯的反应组分；特别地，由于应力和特别是将存在的碳纳米管的细均匀分布，因此反应混合物的粘度在加工期间将不会增加并且聚氨酯的导电率将不会随着时间降低。

令人惊奇地，使用特定量比的碳纳米管通过特定的分散工艺(根据转子-定子原理的工艺)实现了本目的。

本发明提供一种由热固性聚氨酯组成的抗静电或导电部件/制品的方法，其中聚氨酯能通过有机多异氰酸酯(A)与包含NCO反应性基团的化合物(B)任选地在使用催化剂并且任选地在加入发泡剂和助剂和/或添加剂情况下反应得到，特征在于

a)       基于多异氰酸酯(A)和包含NCO反应性基团的化合物(B)的反应混合物，在10² kW/m³－10¹⁴ kW/m³，优选10⁴ kW/m³－10¹³ kW/m³的功率密度下将碳纳米管以0.1－15重量%，优选1-10重量％的量混合到包含NCO反应性基团的化合物(B)和/或多异氰酸酯(A)中，

b)      将组分(A)和(B)彼此混合得到反应混合物，其中(A)和/或(B)由步骤a)而含有碳纳米管，

c)      将得自b)的反应混合物引入模具或施加到基材上，

d)      将该聚氨酯固化。