[发明专利]一种防静电水性聚氨酯涂层材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种防静电水性聚氨酯涂层材料及其制备方法。所述防静电水性聚氨酯涂层材料由包括水性聚氨酯溶液、水分散性无机纳米填料、水分散性导电有机填料的原料制备而成，水性聚氨酯、水分散性无机纳米填料、水分散性导电有机填料的质量比为100：0.1～5：0.1～5；将原料按所述比例混合均匀、脱泡、干燥后制得所述防静电水性聚氨酯涂层材料。所得防静电水性聚氨酯涂层材料力学性能较好，具有较高强度、同时具有较好的防静电性能。

技术领域

本发明涉及高分子复合材料制备领域，进一步地说，是涉及一种防静电水性聚氨酯涂层材料及其制备方法。

背景技术

水性聚氨酯以水替代有机溶剂作为分散介质，具有低毒、安全可靠、几乎无污染等特性，无毒无味，符合绿色、持续性发展的方针。水性聚氨酯的形成过程是聚氨酯在高速剪切的作用下被均匀分散在水中的分散乳液。相比溶剂型聚氨酯，水性聚氨酯有以下特点：(1)把水作为分散介质，无色无味无毒，与溶剂型聚氨酯相比绿色环保。(2)向反应体系引入乳化剂制备自乳化水性聚氨酯，可使水性聚氨酯乳化形成稳定乳液，参加反应的乳化剂还可看作是自身带有亲水性基团的扩链剂。(3)考虑到水性聚氨酯上活性基团的性质，可用其他树脂或无机填料对其进行改性，在一定程度上能降低成本及改善性能。

向高分子聚合物基体中加入纳米无机填料制备复合材料，是提高高分子材料综合性能的重要方法之一。纳米材料具有大的比表面积、较小的粒子间距、较高的表面能等结构特点，并具有化学活性、优异的机械性能等特性，将其运用在高分子聚合物中可以显著提高复合材料的力学特性。根据加入填料粒子的形状可以将其分为零维纳米材料(氧化锌、二氧化硅等)、一维纳米材料(纤维、碳纳米管等)、二维纳米材料(蒙脱土、石墨烯等)。加入填料粒子其目的不仅在于改善材料性能而且还节约成本。

聚氨酯可用于制备防静电材料，但水性聚氨酯材料力学性能较差，拉伸强度和断裂伸长率都不理想，现有技术中的防静电聚氨酯材料的拉伸强度在实际应用中受到限制，因此很少采用水性聚氨酯作为原料，同时防静电效果也亟待改进，因此需要研究一种水性聚氨酯的改性方法，不但要提高水性聚氨酯的力学性能，使其具有高强度，同时要有较好的防静电性能。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种防静电水性聚氨酯涂层材料及其制备方法。

针对水性聚氨酯力学性能较差的缺点，本发明提供了一种通过无机填料提高水性聚氨酯力学性能的改性方法，使涂层材料具有较高的拉伸强度；同时采用聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)来对水性聚氨酯进行改性，使其具有较好的防静电性能。

本发明的目的之一是提供一种防静电水性聚氨酯涂层材料。

所述防静电水性聚氨酯涂层材料由包括水性聚氨酯溶液、水分散性无机纳米填料、水分散性导电有机填料的原料制备而成；

水性聚氨酯、水分散性无机纳米填料、水分散性导电有机填料的质量比为100：0.1～5：0.1～5；质量比优选为100：0.1～0.5：0.1～0.5；水性聚氨酯指的是水性聚氨酯溶液中不包括水的水性聚氨酯的质量，水分散性无机纳米填料、水分散性导电有机填料如果是溶液的，指的是溶液中不包括溶剂的质量。

水分散性无机纳米填料可以提高水性聚氨酯涂层的力学性能，水分散性导电有机填料除了提高导电性能外，也能起到提高力学性能的作用。

本发明的一种优选的实施方式中，

所述水性聚氨酯溶液为阳离子型水性聚氨酯溶液或阴离子型水性聚氨酯溶液。

本发明的一种优选的实施方式中，

所述水性聚氨酯溶液的固含量为10％～25％；

水性聚氨酯溶液的固含量过高会容易导致团聚，不易分散，而固含量过低不易成膜，因此需要选定适当的固含量范围。