CN100445332C - 水性聚氨酯氟硅改性高分子导电乳液 - Google Patents
水性聚氨酯氟硅改性高分子导电乳液 Download PDFInfo
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Abstract
本发明水性聚氨酯氟硅改性高分子导电乳液主要选取了聚酯二元醇和聚醚二元醇分别与IPDI、HDI进行了共聚，然后用不同的扩链剂进行了扩链从而得到两种组分(A、B组分)。所得两组分按一定比例混合均匀后加入聚四氟乙烯、有机硅树脂、导电碳黑、助剂，进行搅拌、研磨、过滤得到不同导电率的水性聚氨酯氟硅改性高分子导电乳液，产品在120℃不会发生回粘，不污染硒鼓，达到了电脑耗材领域的产品使用要求。
Description
技术领域
本产品属C08L高分子化合物的组合物。主要涉及高分子领域，特别适用于激光打印机硒鼓内的导电辊、磁辊以及复印机的上、下辊等表面涂层等领域。
背景技术
水性导电乳液在国内主要用于抗静电领域，大部分属于丙烯酸体系。所带来的普遍问题是超过80℃膜会回粘，耐磨性不好、柔韧性太差、附着力差、硬度高但受热易软化，掉色等几个方面。但是用于电脑打印耗材如打印机硒鼓内的充电辊、磁辊和复印机内的上、下辊等产品的导电乳液因其工作温度的限制，要求高温不回粘，所需要的附着力、柔韧性、硬度等指标要求也比较高。丙烯酸体系的乳液不能或不完全适应该领域的使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种水性聚氨酯氟硅改性高分子导电乳液，在120℃不会发生回粘，不污染硒鼓，性能指标好。
本发明水性聚氨酯氟硅改性高分子导电乳液，其特征在于由A、B两组分按照一定比例混合而成，
所述A组分按照以下方法得到：
数均分子量为1000-2000的聚酯二元醇和数均分子量为1000-2000的聚四氢呋喃醚二醇脱水后与异氟尔酮二异氰酸酯在88～92℃下进行共聚反应，当聚合物NCO的质量百分比达到12-15％后加入二羟甲基丙酸和1，3-丁二醇在80～83℃进行扩链反应，然后加入氮甲基吡咯烷酮、有机锡催化剂、丙酮在55～65℃下反应至NCO质量含量达到2-3％，然后加入三乙胺中和，加入水分散，脱出丙酮，获得A组分产品；
所述B组分按照以下方法得到：
聚醚210脱水后与六亚甲基二异氰酸酯在88～92℃下进行共聚反应，然后与二羟甲基丙酸、一缩二乙二醇、丙酮在78～82℃下反应1～2小时，然后加入有机锡催化剂、丙酮反应至NCO质量含量达到2-3％，用三乙胺中和，加水分散，再加三乙烯二胺扩链反应，脱丙酮得B组分产品；
将A、B组分混合，加入聚四氟乙烯、有机硅树脂、导电碳黑、助剂，进行搅拌、研磨、过滤得到不同导电率的水性聚氨酯氟硅改性高分子导电乳液，其中以重量百分数计，A组分占30～60％、B组分占30～60％、聚四氟乙烯3～7％、有机硅树脂1～5％、导电碳黑1～5％、助剂0～2％。
根据产品情况可以选择不加或适当加入助剂，如常规的流平剂、分散剂、消泡剂或润湿剂，可以只添加一种，也可以添加两种或两种以上，对产品功能不产生影响。每一种助剂添加时，所占的重量百分数分别为，流平剂0.1～0.2％、分散剂0.5～0.6％、消泡剂0.6～0.8％、润湿剂0.3～0.4％。
根据用户对不同导电率的要求，可适当改变A、B组分和聚四氟乙烯、有机硅树脂的配比以及导电碳黑(特种导电粉)的添加量，则获得不同导电率及性能指标的产品。有机硅树脂采用水性耐高温有机硅树脂(最好耐温在300℃以上)，如德国迪高公司生产的水性耐高温有机硅树脂，品名为：
40/W，化学组成：非离子型苯基甲基聚硅氧烷树脂分散体。耐热达350℃。
所述导电碳黑主要选用的是粒径为30-300nm之间，比表面积为250-600之间，吸油值为150-300之间的产品。
本发明主要选取了聚酯二元醇和聚醚二元醇分别与IPDI、HDI进行了共聚，然后用不同的扩链剂进行了扩链从而得到两种组分。所得两组分按一定比例混合均匀后非常符合电脑耗材领域的产品使用要求。
本发明比较具体的制备方法为：
A组分按照以下方法得到：
聚酯二元醇33～36公斤、聚四氢呋喃醚二醇35～42公斤脱水后降温至58℃-62℃，加入异氟尔酮二异氰酸酯62-65公斤升温至88℃-92℃，保持搅拌2h-3h，降温，加入二羟甲基丙酸2.5-3公斤、1，3-丁二醇23.5-24.5公斤，丙酮11-13公斤在80℃-83℃保持搅拌1-2h，降温，加入辛酸亚锡催化剂100g-110g、N-甲基吡咯烷酮13.5-14.5公斤、丙酮59-60公斤，在55～65℃下保持搅拌2h-3h，然后降温，加入三乙胺12.3公斤中和搅拌1分钟，高速加入水500公斤，搅拌1h，然后脱出丙酮，过滤，得组分A；
B组分按照以下方法得到：
聚醚210，60～70公斤脱水后加入六亚甲基二异氰酸酯80～88公斤，升温至90℃±2搅拌下保温3～4h，然后降温，加入二羟甲基丙酸3.8～4.6公斤，二甘醇30～35公斤，丙酮40公斤在80℃±2下保持搅拌2-3h，降温，加入辛酸亚锡催化剂100g，丙酮80公斤，在55～65℃保持搅拌2-3h，测NCO的含量为2％-3％时降温在搅拌状态下加入三乙胺8公斤中和，然后快速加入水300-500公斤，再加入三乙烯二胺6公斤进行扩链，最后脱出丙酮，得到B组分。
本发明一种更为优选的制备方法为：
A组分按照以下方法得到：聚酯二元醇33公斤、聚四氢呋喃醚二醇38公斤，在120℃，-0.06mpa下脱水30分钟，然后降温至58℃-62℃，加入异氟尔酮二异氰酸酯62-65公斤升温至88℃-92℃，保持搅拌2h-3h，降温至60℃加入二羟甲基丙酸2.5-3公斤、1，3-丁二醇23.5-24.5公斤，丙酮11-13公斤在80℃-83℃左右保持搅拌1-2h，降温加入辛酸亚锡催化剂100g-110g、N-甲基吡咯烷酮13.5-14.5公斤，丙酮59-60公斤，在60℃下保持搅拌2h-3h，然后降温，加入三乙胺12.3公斤中和搅拌1分钟，高速加入水500公斤，搅拌1h，然后60℃、真空-0.06mpa下保持搅拌1h，脱出丙酮，过滤，得组分A；
B组分按照以下方法得到：
聚醚210，64公斤，在120℃，-0.06mpa条件下脱水0.5h，降温至60℃，加入六亚甲基二异氰酸酯84公斤，升温至90℃±2搅拌下保温3h，然后降温至40℃加入二羟甲基丙酸4.2公斤，二甘醇32公斤，丙酮40公斤在80℃±2下保持搅拌2h，降温至50℃，加入辛酸亚锡催化剂100g，丙酮80公斤，在60℃保持搅拌2-3h，测NCO的含量为2％-3％时降温在搅拌状态下加入三乙胺8公斤中和，然后快速加入水300-500公斤，再加入三乙烯二胺6公斤进行扩链，升温至55℃保持搅拌1h真空-0.06mpa下脱出丙酮，得到B组分。
本发明的优点：
本发明得到的产品在120℃不会发生回粘，不污染硒鼓，达到了电脑耗材领域的产品使用要求。
技术指标为：
| 项目 | 结果 | 项目 | 结果 |
| 柔韧性 | 0.1mm不断裂 | 耐温性 | 120℃烘烤不会粘 |
| 硬度 | H-2H | 耐磨性500g/100转 | 0.0088g |
| 电阻率 | 10<sup>9</sup>Ω | 附着力 | 0级 |
具体实施方式
实施例1：
A组分
数均分子量为1000的聚酯二元醇33公斤、数均分子量为1000的聚四氢呋喃醚二醇38公斤，在120℃，-0.06MPa下脱水30分钟，然后降温至58℃-62℃，加入异氟尔酮二异氰酸酯62-65公斤升温至88℃-92℃，保持搅拌2h-3h，降温至60℃加入二羟甲基丙酸2.5-3公斤、1，3-丁二醇23.5-24.5公斤，丙酮11-13公斤在80℃-83℃左右保持搅拌1-2h，降温加入辛酸亚锡催化剂100g-110g、N甲基吡咯烷酮13.5-14.5公斤和丙酮59-60公斤，在60℃下保持搅拌2h-3h，然后降温，加入三乙胺12.3公斤中和搅拌1分钟，高速加入水500公斤，搅拌1h，然后60℃、真空-0.06MPa下保持搅拌1h，脱出丙酮，过滤，得组分A。
B组分
聚醚210，64公斤，在120℃、-0.06MPa条件下脱水0.5h，降温至60℃，加入六亚甲基二异氰酸酯84公斤，升温至90℃±2搅拌下保温3h，然后降温至40℃加入二羟甲基丙酸4.2公斤，二甘醇32公斤，丙酮40公斤在80℃±2下保持搅拌2h，降温至50℃，加入有机锡催化剂100g，丙酮80公斤，在60℃保持搅拌2-3h，测NCO的含量为2％-3％时降温在搅拌状态下加入三乙胺8公斤中和，然后快速加入水300-500公斤，再加入三乙烯二胺6公斤进行扩链，升温至55℃保持搅拌1h真空-0.06MPa下脱出丙酮，得到B产品。
| 名称 | A | B | 水性聚四氟乙烯 | 水性有机硅耐高温树脂 | 导电碳黑 | 助剂(流平剂0.2％、分散剂0.6％、消泡剂0.8％、润湿剂0.4％) |
| 占总份数的百分比 | 60％ | 30％ | 5％ | 2％ | 1％ | 2％ |
助剂中的各成分可以选择常规的市售化学产品，如德国迪高公司生产的流平剂410(聚硅氧烷-聚醚共聚乳液)、消泡剂805(聚硅氧烷-聚醚共聚乳液)、润湿剂245(聚硅氧烷-聚醚共聚物)、分散剂760(含高颜料亲合性基团的改性聚合物水溶液)。本发明保护范围不受这些产品限制。
操作方法：将取A组分搅拌下加入B组分，搅拌10分钟后加入水性聚四氟乙烯和水性耐高温有机硅树脂(非离子型苯基甲基聚硅氧烷树脂分散体)，搅拌10分钟，加入导电碳黑、助剂，搅拌30分钟，研磨机研磨2-3遍，后再搅拌10分钟，静止、过滤、装桶。技术指标：
| 项目 | 结果 | 项目 | 结果 |
| 柔韧性 | 0.1mm不断裂 | 耐温性 | 120℃烘烤不会粘 |
| 硬度 | H-2H | 耐磨性：500g/100转 | 0.0088g |
| 电阻率 | 10<sup>9</sup>Ω | 附着力 | 0级 |
A、B组分中的制备原料虽然有的量采用了一个范围，但都适合，对结果影响不大。
实施例2：
将实施例1中的导电碳黑调整为5％，A为58％，B为28％。助剂采用消泡剂0.6％、流平剂0.1％。水性聚四氟乙烯6.3％。其它操作方法不变。结果：电阻率为105Ω，其它指标基本无变化。
实施例3：
实施例1中聚酯二元醇的数均分子量为2000，聚四氢呋喃醚二醇数均分子量为2000。
将实施例1中的A调整为30％，B调整为60％，水性有机硅耐高温树脂4％，不用助剂，其它不变。则电阻率为109Ω，柔韧性为0.05不断裂，耐磨为0.0068g，基本不变。
实施例4：
将实施例1中的A调整为28％，B调整为58％，导电碳黑调整为5％，则电阻率为105Ω，其它指标与实施例3相同。
实施例5：
将实施例1中的A调整为40％，B调整为50％，聚四氟乙烯调整为4％，有机硅树脂5％，导电碳黑1％。则耐磨性为0.0079g，其它指标与实施例3相同。
Claims (5)
1、一种水性聚氨酯氟硅改性高分子导电乳液，其特征在于由A、B两组分按照一定比例混合而成，
所述A组分按照以下方法得到：
数均分子量为1000-2000的聚酯二元醇和数均分子量为1000-2000的聚四氢呋喃醚二醇脱水后与异氟尔酮二异氰酸酯在88～92℃下进行共聚反应，当聚合物NCO的质量百分比达到12-15％后加入二羟甲基丙酸和1，3-丁二醇在80～83℃进行扩链反应，然后加入N-甲基吡咯烷酮、有机锡催化剂和丙酮在55～65℃下反应至NCO质量含量达到2-3％，然后加入三乙胺中和，加入水分散，脱出丙酮，获得A组分；
所述B组分按照以下方法得到：
聚醚210脱水后与六亚甲基二异氰酸酯在88～92℃下进行共聚反应，然后与二羟甲基丙酸、二甘醇和丙酮在78～82℃下反应2小时，然后加入有机锡催化剂和丙酮反应至NCO质量含量达到2-3％，用三乙胺中和，加水分散，再加三乙烯二胺扩链反应，脱丙酮得B组分；
将A、B组分混合，加入聚四氟乙烯、有机硅树脂、导电碳黑和助剂，进行搅拌、研磨、过滤得到不同导电率的水性聚氨酯氟硅改性高分子导电乳液，其中以重量百分数计，A组分占30～60％、B组分占30～60％、聚四氟乙烯3～7％、有机硅树脂1～5％、导电碳黑1～5％、助剂0～2％。
2、根据权利要求1所述的水性聚氨酯氟硅改性高分子导电乳液，其特征在于所述助剂为流平剂、分散剂、消泡剂或润湿剂中的一种或多种。
3、根据权利要求2所述的水性聚氨酯氟硅改性高分子导电乳液，其特征在于所述各助剂所占的重量百分数分别为，流平剂0.1～0.2％、分散剂0.5～0.6％、消泡剂0.6～0.8％、润湿剂0.3～0.4％。
4、根据权利要求1所述的水性聚氨酯氟硅改性高分子导电乳液，其特征在于所述A组分按照以下方法得到：
聚酯二元醇33～36公斤、聚四氢呋喃醚二醇35～42公斤脱水后降温至58℃-62℃，加入异氟尔酮二异氰酸酯62-65公斤升温至88℃-92℃，保持搅拌2h-3h，降温，加入二羟甲基丙酸2.5-3公斤、1，3-丁二醇23.5-24.5公斤和丙酮11-13公斤在80℃-83℃保持搅拌1-2h，降温，加入辛酸亚锡催化剂100g-110g、N-甲基吡咯烷酮13.5-14.5公斤和丙酮59-60公斤，在55～65℃下保持搅拌2h-3h，然后降温，加入三乙胺12.3公斤中和搅拌1分钟，高速加入水500公斤，搅拌1h，然后脱出丙酮，过滤，得组分A；
所述B组分按照以下方法得到：
聚醚210，60～70公斤脱水后加入六亚甲基二异氰酸酯80～88公斤，升温至90℃±2搅拌下保温3～4h，然后降温，加入二羟甲基丙酸3.8～4.6公斤，二甘醇30～35公斤和丙酮40公斤在80℃±2下保持搅拌2h，降温，加入辛酸亚锡催化剂100g和丙酮80公斤，在55～65℃保持搅拌2-3h，测NCO的含量为2％-3％时降温在搅拌状态下加入三乙胺8公斤中和，然后快速加入水300-500公斤，再加入三乙烯二胺6公斤进行扩链，最后脱出丙酮，得到B组分。
5、根据权利要求1所述的水性聚氨酯氟硅改性高分子导电乳液，其特征在于所述A组分按照以下方法得到：聚酯二元醇33公斤、聚四氢呋喃醚二醇38公斤，在120℃，-0.06mpa下脱水30分钟，然后降温至58℃-62℃，加入异氟尔酮二异氰酸酯62-65公斤升温至88℃-92℃，保持搅拌2h-3h，降温至60℃加入二羟甲基丙酸2.5-3公斤、1，3-丁二醇23.5-24.5公斤和丙酮11-13公斤在80℃-83℃保持搅拌1-2h，降温加入辛酸亚锡催化剂100g-110g、N-甲基吡咯烷酮13.5-14.5公斤和丙酮59-60公斤，在60℃下保持搅拌2h-3h，然后降温，加入三乙胺12.3公斤中和搅拌1分钟，高速加入水500公斤，搅拌1h，然后60℃、真空-0.06mpa下保持搅拌1h，脱出丙酮，过滤，得组分A；
所述B组分按照以下方法得到：
聚醚210，64公斤，在120℃，-0.06mpa条件下脱水0.5h，降温至60℃，加入六亚甲基二异氰酸酯84公斤，升温至90℃±2搅拌下保温3h，然后降温至40℃加入二羟甲基丙酸4.2公斤，二甘醇32公斤和丙酮40公斤在80℃±2下保持搅拌2h，降温至50℃，加入辛酸亚锡催化剂100g和丙酮80公斤，在60℃保持搅拌2-3h，测NCO的含量为2％-3％时降温在搅拌状态下加入三乙胺8公斤中和，然后快速加入水300-500公斤，再加入三乙烯二胺6公斤进行扩链，升温至55℃保持搅拌1h真空-0.06mpa下脱出丙酮，得到B组分。
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