[发明专利]一种抗静电热塑性聚氨酯及其制备方法

说明书

本发明公开一种抗静电热塑性聚氨酯及其制备方法，属于聚氨酯制备技术领域。该方法包括：将聚合物二元醇加热后保温，将异氰酸酯、扩链剂分别加热至40～90℃保温；按重量份数计，将保温后的聚合物二元醇20～80份、扩链剂1.5～8.5份以及室温条件下的改性碳纳米管0.01～5份、催化剂0.001～0.5份、抗氧化剂0.1～8份、热稳定剂0.1～8份、水解稳定剂0.1～5份混合搅拌均匀后，倒入保温后的异氰酸酯，搅拌均匀后置于恒温环境中熟化，得到抗静电热塑性聚氨酯。本发明使用含有活性官能团的改性碳纳米管与聚合物二元醇、异氰酸酯等产生原位聚合反应，得到抗静电性能良好的热塑性聚氨酯，制备工艺更为简单易施。

技术领域

本发明涉及聚氨酯制备技术领域，具体涉及一种抗静电热塑性聚氨酯及其制备方法。

背景技术

聚氨酯是一种分子中含有大量的氨基甲酸酯基团的高分子合成材料，一般由聚合物多元醇作为软段、异氰酸酯以及小分子扩链剂作为硬段，通过逐步加成聚合反应制备而成，具有优良的力学性能。但是由于聚氨酯本身具有电绝缘特性，限制了其在电子通讯、智能传感器等领域的应用。

目前，抗静电热塑性聚氨酯常见的制备方法通常为向聚氨酯中添加抗静电剂，这些抗静电剂有离子型化合物和复合添加型抗静电剂，其中离子型化合物通常以涂敷到表面的方式或者共混到聚氨酯中，这些方法操作简单并且对聚氨酯材料本身的性能影响很小，但存在抗静电性能持续时间短，摩擦或水洗后抗静电剂容易流失的缺陷，使用效果无法达到预期要求。所以，现有技术中向聚氨酯中引入复合添加型抗静电剂是制备具有长时间抗静电效果的聚氨酯的可选途径之一。其中，碳纳米管因其具有良好热力学性能以及较高的电导率，也被应用于抗静电聚合物的制备。例如申请号为201510953026.2的中国发明专利提供了一种抗静电聚氨酯树脂及其应用，其抗静电聚氨酯树脂包含聚氨酯树脂A组分和聚氨酯树脂B组分，A组分的原料包括聚酯多元醇P1和导电色膏；而导电色膏，是以导电碳黑和碳纳米管为原料制备的。即该专利通过向聚氨酯中添加导电色膏的方法达到抗静电效果，克服了有机抗静电剂不断迁移的缺陷，但制备工艺较为复杂，若想制得抗静电聚氨酯，需要首先制备导电色膏：

(1)将1～3份碳纳米管、0.05～0.1份分散剂和50～100份增塑剂混合，在超声波振荡和机械搅拌共同作用下分散90～120min(超声震荡过程中会出现气泡，温度升高，应每隔半个小时静止冷却后继续超声震荡)，然后放入球磨机研磨120～150min，得到纳米管分散液；(2)将5～12份导电炭黑与步骤(1)得到的纳米管分散液混合，放入球磨机研磨240～300min，得到导电色膏；

然后，需要进一步制备聚氨酯树脂A组分：将聚酯多元醇P1、扩链剂、匀泡剂加入带有温控和搅拌装置的反应釜中，控制温度为45～55℃下混合2.5～3.5h后，降温至25～35℃再加入水、催化剂和导电色膏充分搅拌2～3h，混合均匀，即得聚氨酯树脂A组分；

而后，还需要制备聚氨酯树脂B组分：将聚酯多元醇P2、MDI和改性MDI加入带有温控和搅拌装置的反应釜中混合反应，反应温度为55～65℃，反应时间为2～3h，即得聚氨酯树脂B组分；

之后，还需要将温度为48～52℃的聚氨酯树脂A组分和温度为43～47℃的聚氨酯树脂B组分，在双组份浇注机中混合后，注入45～50℃模具中反应5～7min成型，脱模，在60～70℃烘箱中熟化22～24小时后，才能得到抗静电聚氨酯微孔弹性体；

可见，该专利预制得抗静电聚氨酯微孔弹性体，需经历导电色膏制备、聚氨酯树脂A组分制备、聚氨酯树脂B组分制备、A/B组分混合制备聚氨酯等几个必要步骤，制备过程相对复杂，制备周期较长，且需要使用超声波振荡设备、球磨机、双组份浇注机等设备，实现制备过程的设备成本较高。

发明内容

(一)技术问题

综上所述，如何提供一种通过引入复合添加型抗静电剂来制备抗静电性能优良的聚氨酯、且制备过程相对简单易施的制备方法，成为本领域技术人员需要解决的技术问题。