CN101486890B - 一种抗静电剂及其抗静电聚氨酯弹性体材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗静电剂和含其的聚氨酯弹性体材料。本发明公开了一种抗静电剂，其特征在于其由下列重量份比的物质组成：乳化剂1～6；非极性溶剂1～6；季铵盐1～3；金属盐1～3。本发明还公开了含有本发明所述的0.5～3.5％抗静电剂的聚氨酯弹性体材料。采用本发明所述抗静电剂制备的聚氨酯弹性体材料具有良好的抗静电性能，其表面电阻率达到106～108Ω，抗静电高效、持久，而且该抗静电剂与聚氨酯弹性体制品的其它添加剂均有良好的相容性，能满足制品制造过程中的高温要求，并互不影响各自的物理化学性能。

Description

一种抗静电剂及其抗静电聚氨酯弹性体材料
技术领域
本发明涉及一种抗静电剂及其抗静电聚氨酯弹性体材料。
背景技术
聚氨酯弹性体是一种介于一般橡胶与塑料之间的新型合成材料。它具有极其优异的的高耐磨性能，故以耐磨橡胶著称。其硬度范围很广，在高硬度下具有较高的弹性，加上其高强度、高承载负荷、高撕裂强度以及优良的耐油、耐臭氧、耐辐射等性能结合起来使它能应用于实芯轮胎、胶带、胶辊衬里、油封、密封圈、模垫、电器元件灌封、粘合剂及涂层等方面。因此，聚氨酯弹性体是各个工业部门不可缺少的工程材料之一。聚氨酯弹性体可代替天然橡胶、丁腈橡胶和氯丁橡胶等，在某些方面，聚氨酯弹性体还可以代替塑料和金属部件。
聚氨酯弹性体属于电介质范畴，其面电阻率ρs和体电阻率ρv很大(ρs约为1011～1014Ω，ρv约为1013～1015Ω·m)，即电导率很小，所以很容易积聚大量电荷，这是其制品在电子工业中应用的一个严重缺陷。例如：这些静电会产生引力而吸附灰尘，对集成电路和半导体元件造成污染，大大降低电子产品的成品率；静电放电会引起电子设备的故障或误动作，造成电磁干扰；高压静电放电则会造成电击，引起爆炸和火灾，危及人身安全。因此如何减少和消除聚氨酯材料及其制品的静电危害已成为当前聚氨酯材料领域急需解决的重要技术课题。
为得到抗静电聚氨酯材料，普遍采用在聚氨酯中使用抗静电剂的方法，该方法简单有效。
我国抗静电剂开发始于20世纪70年代初，目前主要品种有季胺化合物、羟乙基烷基胺、烷基醇胺硫酸盐、多元醇脂肪酸酯及其衍生物等。国产抗静电剂无论在品种、生产能力、产量和质量上，都与国外有较大的差距。随着国内聚氨酯工业的发展，开发高效、多功能的抗静电剂越来越受到重视和关注，近年来也取得了一定进展。
目前国内普遍使用的抗静电剂是由Cl-为阴离子基团的季铵盐表面活性剂，但其存在着抗静电效果不佳、电性能不稳定以及耐热性能低等缺点，还不能完全满足对抗静电要求高的电子、电气工业的应用要求，需要进行改进。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种抗静电剂、含其的聚氨酯弹性体材料及其制备方法，用来克服现有材料的缺陷。
为此，一方面，本发明公开了一种抗静电剂，其特征在于其由下列重量份比的物质组成：
乳化剂        1～6；
非极性溶剂    1～6；
季铵盐        1～3；
金属盐        1～3。
其中，所述乳化剂选自十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、海藻酸丙二醇酯、烷基酚聚氧乙烯醚或聚乙烯醇中之一或任一组合；
所述非极性溶剂选自四氯化碳、醋酸乙酯、脂肪油、液状石蜡或肉豆蔻酸异丙酯中之一或任一组合；
所述季铵盐选自十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵、氰基季铵盐、聚氮杂环季铵盐、聚季铵盐或双季铵盐中之一或任一组合；
所述金属盐选自醋酸铅、氯化铜、氯化汞、硫酸铜、氯化铁、氯化锑、四氯化锡或硝酸银中之一或任一组合。
另一方面，本发明还公开了含有本发明所述的0.5～3.5％抗静电剂的聚氨酯弹性体材料。
在一些实施方式中，本发明的含有抗静电剂的聚氨酯弹性体材料，包含重量份数的组分：
低聚物多元醇        80～100
异氰酸酯            20～40
扩链剂        5～10
抗静电剂      1～3
所述低聚物多元醇包括聚醚多元醇、聚酯多元醇以及聚丁二烯二醇。其中，聚醚多元醇选自聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚氧化丙烯四醇、聚氧化丙烯五醇、聚氧化丙烯六醇、聚氧化丙烯八醇或聚四氢呋喃二醇；聚酯多元醇选自聚己二酸乙二醇酯二醇，聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇或聚己二酸蓖麻油酯二醇。
在一些实施方式中，低聚物多元醇优选聚氧化丙烯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚丁二烯二醇中之一或任一组合，其中最优选聚丁二烯二醇。
所述异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯(MDI)以及1，6-己二异氰酸酯(HDI)。
所述扩链剂包括乙醇胺，3，3-二氯-4，4-二苯基甲烷二胺(MOCA)以及烯丙基醚二醇。
上述的抗静电剂和聚氨酯弹性体材料的制备方法包括如下步骤：
(1)抗静电剂的制备：
将季铵盐、金属盐分散于非极性溶剂中，搅拌时间为1～3小时；再加入乳化剂，搅拌，获得一种稳定的分散液，搅拌时间为2～4小时，整个体系变为粘稠状物液体，即可得所需的抗静电剂。
(2)在三口烧瓶中加入80～100g多元醇和20～40g异氰酸酯，升温至60～90℃，反应1～3h，得预聚体；于90～110℃下抽真空，脱气10～30min后取样分析异氰酸根含量；加入5～10g扩链剂和1～3g抗静电剂，迅速搅拌均匀后，浇注到100℃预热钢制模具中，并将模具置于烘箱中，脱气10～20min，然后移入平板硫化机中硫化2～4h，脱模，置于室温下24h，即得本发明的抗静电聚氨酯弹性体。
采用该抗静电剂制备的聚氨酯弹性体材料具有良好的抗静电性能，其表面电阻率达到106～108Ω，抗静电高效、持久，而且该抗静电剂与聚氨酯弹性体制品的其它添加剂均有良好的相容性，能满足制造制品过程中的高温要求，并互不影响各自的物理化学性能。
具体实施方式
以下结合具体实施例，进一步阐明本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。比例和百分比基于重量或/和体积，除非特别说明。
对比例1
在三口烧瓶中加入80g聚氧化丙烯二醇和20g TDI，升温至60℃，反应1h，得预聚体；于90℃下抽真空，脱气10min后取样分析异氰酸根含量；加入5g乙醇胺，迅速搅拌均匀后，浇注到100℃预热钢制模具中，并置于烘箱中脱气10min，然后移入平板硫化机中硫化2h，脱模，置于室温下24h，得普通聚氨酯弹性体。
按照GB11210-89标准进行表面电阻率测试，结果如表1。
对比例2
在三口烧瓶中加入90g聚己二酸乙二醇酯二醇和30g MDI，升温至75℃，反应2h，得预聚体；于100℃下抽真空，脱气20min后取样分析异氰酸根含量；加入8g MOCA，迅速搅拌均匀后，浇注到100℃预热钢制模具，置于烘箱中脱气15min，然后移入平板硫化机中硫化3h，脱模，置于室温下24h，得普通聚氨酯弹性体。
按照GB11210-89标准进行表面电阻率测试，结果如表1。
对比例3
在三口烧瓶中加入100g聚丁二烯二醇和40g HDI，升温至90℃，反应3h，得预聚体，于110℃下抽真空，脱气30min后分析异氰酸根含量；加入10g烯丙基醚二醇，迅速搅拌均匀后，浇注到100℃预热钢制模具中，并置于烘箱中脱气20min，然后移入平板硫化机中硫化4h，脱模，置于室温下24h，得普通聚氨酯弹性体。
按照GB11210-89标准进行表面电阻率测试，结果如表1。
实施例1
将10g十二烷基三甲基氯化铵、10g氯化铜分散于40g四氯化碳溶剂中，搅拌1小时；再加入40g十二烷基磺酸钠，搅拌，获得一种稳定的分散液，搅拌时间为2小时，整个体系变为粘稠状物液体，即得所需的抗静电剂。
在三口烧瓶中加入80g聚氧化丙烯二醇和20g TDI，升温至60℃，反应1h，得预聚体；于90℃下抽真空，脱气10min后取样分析异氰酸根含量；加入5g乙醇胺和1g抗静电剂，迅速搅拌均匀后，浇注到100℃预热钢制模具中，并置于烘箱中脱气10min，然后移入平板硫化机中硫化2h，脱模，置于室温下24h，即得本发明的抗静电聚氨酯弹性体。
按照GB11210-89标准进行表面电阻率测试，结果如表1。
实施例2
将20g十二烷基二甲基苄基氯化铵、20g氯化锑分散于40g醋酸乙酯溶剂中，搅拌2小时；再加入40g十二烷基苯磺酸钠，搅拌，获得一种稳定的分散液，搅拌时间为3小时，整个体系变为粘稠状物液体，即得所需的抗静电剂。
在三口烧瓶中加入90g聚己二酸乙二醇酯二醇和30g MDI，升温至75℃，反应2h，得预聚体；于100℃下抽真空，脱气20min后取样分析异氰酸根含量；加入8g MOCA和2g抗静电剂，迅速搅拌均匀后，浇注到100℃预热钢制模具，置于烘箱中脱气15min，然后移入平板硫化机中硫化3h，脱模，置于室温下24h，即得本发明的抗静电聚氨酯弹性体。
按照GB11210-89标准进行表面电阻率测试，结果如表1。
实施例3
将30g聚氮杂环季铵盐、30g硝酸银分散于40g肉豆蔻酸异丙酯溶剂中，搅拌3小时；再加入40g聚乙烯醇，搅拌，获得一种稳定的分散液，搅拌时间为4小时，整个体系变为粘稠状物液体，即得所需的抗静电剂。
在三口烧瓶中加入100g聚丁二烯二醇和40g HDI，升温至90℃，反应3h，得预聚体，于110℃下抽真空，脱气30min后分析异氰酸根含量；加入10g烯丙基醚二醇和3g抗静电剂，迅速搅拌均匀后，浇注到100℃预热钢制模具中，并置于烘箱中脱气20min，然后移入平板硫化机中硫化4h，脱模，置于室温下24h，即得本发明的抗静电聚氨酯弹性体。
按照GB11210-89标准进行表面电阻率测试，结果如表1。
表1
  对比例1   对比例2   对比例3   实施例1   实施例2   实施例3
  表面电阻率/Ω 5.0×1010 3.0×1010 1.0×1010 3.5×108 4.5×107 6.5×106
本发明的范围不受所述具体实施方案的限制，所述实施方案只欲作为阐明本发明各个方面的单个例子，本发明范围内还包括功能等同的方法和组分。实际上，除了本文所述的内容外，本领域技术人员参照上文的描述和附图可以容易地掌握对本发明的多种改进。所述改进也落入所附权利要求书的范围之内。

Claims (1)

1.一种抗静电聚氨酯弹性体，其特征在于，在三口烧瓶中加入100g聚丁二烯二醇和40g HDI，升温至90℃，反应3h，得预聚体，于110℃下抽真空，脱气30min后分析异氰酸根含量；加入10g烯丙基醚二醇和3g抗静电剂，迅速搅拌均匀后，浇注到100℃预热钢制模具中，并置于烘箱中脱气20min，然后移入平板硫化机中硫化4h，脱模，置于室温下24h，即得抗静电聚氨酯弹性体；
所述抗静电剂由以下方法制备而成：将30g聚氮杂环季铵盐、30g硝酸银分散于40g肉豆蔻酸异丙酯溶剂中，搅拌3小时；再加入40g聚乙烯醇，搅拌，获得一种稳定的分散液，搅拌时间为4小时，整个体系变为粘稠状物液体，即得所需的抗静电剂。
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