CN101844666A

CN101844666A - 纺织行业用高抗静电热塑性聚氨酯弹性体输送带及其制法

Info

Publication number: CN101844666A
Application number: CN 201010164717
Authority: CN
Inventors: 陆晓理; 刘晶晶; 史佩浩
Original assignee: SHANGHAI YONGLI TRANSPORT SYSTEM CO Ltd; SHANGHAI YONGLI BELTING CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI YONGLI TRANSPORT SYSTEM CO Ltd; SHANGHAI YONGLI BELTING CO Ltd
Priority date: 2010-05-06
Filing date: 2010-05-06
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2030-05-06
Also published as: CN101844666B

Abstract

本发明涉及一种纺织行业用高抗静电热塑性聚氨酯弹性体输送带及其制造方法，面层织物的上表面自下而上依次涂覆有PU底涂层、TPU面层以及碳纳米管改性TPU面层，在面层的织物下表面涂覆有PU底涂层；底层织物为含导电纤维的织物，上表面自下而上依次涂覆导电液涂层、PU底涂层和TPU贴合层，其中，导电液为碳纳米管改性TPU在有机溶剂中的溶液。制造方法为：面层织物上表面涂覆PU底涂层、涂覆TPU面层、涂覆碳纳米管改性TPU面层，下表面涂覆PU底涂层；底层织物上表面涂覆导电液涂层、涂覆PU底涂层、涂覆TPU热定型构成贴合层；织物上下叠置复合，制成输送带。优点是：输送带表面电阻达到10³Ω，底面电阻达到10⁵Ω，充分满足纺织行业需求。

Description

纺织行业用高抗静电热塑性聚氨酯弹性体输送带及其制法

技术领域

本发明属于纺织领域，尤其是纺织行业用高抗静电热塑性聚氨酯弹性体输送带及其制法。

背景技术

TPU(热塑性聚氨酯弹性体)是一种新兴的高分子材料，具有高弹性、较高的杨氏模量、良好的挠曲性以及耐磨、耐候、耐油酯、耐溶剂、环保等优良性能，因此广泛应用于船舶、车辆、航空、轻工、纺织等部门。

基于聚氨酯材料的以上优点决定了用该材料制作的输送带在对挠曲和耐磨有很高要求的纺织机械行业有着广泛的用途；纺织机械由于传动装置需要高速运转，输送带在与机械摩擦过程中会产生大量的电荷积累，同时纤维在输送过程中要迅速与输送带分离，这就要求输送带正反两面都要具有较好的高抗静电性能(输送带表面的表面电阻要求达到10³Ω，底面的表面电阻要求达到10⁵Ω左右)。但是TPU材料自身的抗静电性能较差，直接限制了其在纺织机械行业的应用。

目前这一领域的产品被个别欧洲公司所垄断，而且国外的同类产品大多采用在TPU粉中掺入一定量的导电炭黑来实现TPU材料的抗静电性能，但是由于导电炭黑的掺入直接影响材料的流动性，给涂覆工艺造成一定困难，导致制品表面不平整，外观较差，难以满足客户的高端要求。

随着纳米技术的不断发展，尤其是自碳纳米管(CNTs)发现以来，由于碳纳米管优异的力学性能、导电特性和导热性能等，被广泛应用到聚合物填充改性中以提高聚合物的性能，碳纳米管按照石墨烯片的层数分类可分为：单壁碳纳米管(SWNTs)和多壁碳纳米管(MWNTs)，利用碳纳米管的性质可以制作出很多性能优异的复合材料，从而为TPU材料的改性提供了一种新的途径。利用碳纳米管材料对TPU材料进行改性，制得的碳纳米管改性热塑性聚氨酯弹性体除了优异的力学性能和热性能外，还在于通过碳纳米管的改性提高了TPU的抗静电性能。同时采用流动性较好的TPU基材进行碳纳米管掺杂改性，也解决了不易加工和表面不平整的问题。

中国公开号CN101440208公开了一种功能碳纳米管改性聚氨酯弹性体的制备方法，采用溶液共混的方法将碳纳米管溶于热塑性聚氨酯弹性体TPU溶液中，或者也可采用熔融加工的方法，将碳纳米管直接与热塑性聚氨酯弹性体TPU共混挤出成型。

但是仅凭碳纳米管改性热塑性聚氨酯弹性体本身的抗静电性能只能满足纺织行业高抗静电TPU输送带表层的抗静电要求，即抗静电指数能达到10³Ω，对于底面10⁵Ω的指标还不能直接达到。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种纺织行业用高抗静电热塑性聚氨酯弹性体输送带，通过碳纳米管改性热塑性聚氨酯弹性体的应用以及对输送带中面层和底层的不同层状结构设计，使输送带的面层和底层分别达到不同的抗静电要求。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供上述纺织行业用高抗静电热塑性聚氨酯弹性体输送带的制造方法，通过涂覆工艺来生产满足表面底面不同抗静电要求的纺织行业用高抗静电TPU输送带。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种纺织行业用高抗静电热塑性聚氨酯弹性体输送带，由织物制成的面层和底层复合而成输送带骨架，在面层织物的上表面自下而上依次涂覆有聚氨酯底涂层、热塑性聚氨酯弹性体面层以及碳纳米管改性热塑性聚氨酯弹性体面层，在面层的织物下表面涂覆有聚氨酯底涂层；在底层织物为含导电纤维的织物，在底层的上表面自下而上依次涂覆导电液涂层、聚氨酯底涂层和热塑性聚氨酯弹性体贴合层，其中，所述的导电液为碳纳米管改性热塑性聚氨酯弹性体在有机溶剂中的溶液。

本发明所用的碳纳米管改性热塑性聚氨酯弹性体为市售的通用材料。本发明针对纺织行业高抗静电TPU输送带对表面和底面不同的抗静电要求(表面电阻要求达到10³Ω，底面表面电阻要求达到10⁵Ω左右)进行合理设计，二布二胶结构，通过对面层织物和底层织物进行不同的涂覆制成层状结构的输送带。

在上述方案的基础上，所述的导电液按重量百分比计包括下述组分：

碳纳米管改性热塑性聚氨酯弹性体 20％～25％

二甲基甲酰胺 20％～30％

丁酮 50％～60％。

具体的，碳纳米管改性热塑性聚氨酯弹性体的含量可以为20、21、22、23、24或25％；

二甲基甲酰胺(DMF)的含量可以为20％、22％、24％、26％、28％或30％；

丁酮的含量可以为50％、52％、54％、56％、58％或60％。

在上述方案的基础上，所述的底层织物中，导电纤维的掺杂量为总质量的5％～10％。

具体的，导电纤维的掺杂量可以为总质量的5、6、7、8、9或10％。

针对上述的纺织行业用高抗静电热塑性聚氨酯弹性体输送带的制造方法，包括下述步骤：

面层织物的涂覆：

第一步：面层织物定型；

第二步：在面层织物的上表面涂覆聚氨酯底涂层，加工温度为170℃～190℃；

第三步：在底涂层上涂覆热塑性聚氨酯弹性体面层，加工温度为190℃～220℃；

第四步：在面层上涂覆碳纳米管改性热塑性聚氨酯弹性体面层，加工温度为190～220℃；

第五步：在面层织物的下表面涂覆聚氨酯底涂层，加工温度为170～190℃；

底层织物的涂覆：

第一步：按配方制备导电液；

第二步：底层织物定型；

第三步：在底层织物的上表面涂覆导电液涂层，加工温度为170～190℃，导电液渗透入底层织物内；

第四步：在导电液涂层上涂覆聚氨酯底涂层，加工温度为170～190℃；

第五步：在底涂层上涂覆热塑性聚氨酯弹性体，加工温度为190～220℃，构成贴合层；

将涂覆后的面层织物与底层织物上下叠置复合，制成双织物双胶涂覆的输送带，其中，面层、底层的制造以及两者复合均在红外加热条件下进行。

由于碳纳米管改性热塑性聚氨酯弹性体材料本身能够满足产品要求，抗静电指数能达到10³Ω，所以产品的表层可以只利用该材料自身的性能就可以满足要求；而对于制品底面的表面电阻要求，除了采用带导带纤维的织物(基材织物中掺杂质量百分含量5～10％的导电纤维)外，还要在织物的贴合层一面(即上表面)底涂一层由碳纳米管改性热塑性聚氨酯弹性体配制的导电液，这样利用导电液的渗透性，可以使制品底面的表面电阻降低到10⁵Ω左右。

而为了降低产品的成本，在面层制作时，先涂覆一层普通的热塑性聚氨酯弹性体(TPU)材料，然后再在表面涂覆碳纳米管改性热塑性聚氨酯弹性体材料，该碳纳米管改性热塑性聚氨酯弹性体材料的涂覆量以在达到厚度要求的基础上，形成该材料的连续分布所需的尽可能少的量为宜。

本发明所涉及到的导电PU溶液的配方组成为：碳纳米管改性热塑性聚氨酯弹性体20～25wt％；二甲基甲酰胺(DMF)20～30wt％；丁酮50～60wt％，搅拌30～60min，转速为60～70r/min，使碳纳米管改性热塑性聚氨酯弹性体充分溶解。

本发明的有益效果是：

1、本发明为纺织行业提供一种耐磨、耐曲挠、抗静电效果好的一种TPU输送带，输送带表面的表面电阻达到10³Ω，底面的表面电阻达到10⁵Ω，充分满足纺织行业的需求；

2、由于碳纳米管的使用，改进了TPU材料的电学性能，拓宽了TPU材料的使用范围，且性能更加优良；

3、该发明打破了个别欧洲公司在该产品上的垄断地位，具有较强的市场竞争力，为市场提供更加便宜，价格约为国外产品价格的65％；

附图说明

图1为本发明高抗静电TPU输送带的层状结构图。

图2为本发明高抗静电TPU输送带的工艺流程图。

附图中标号说明

1-面层织物 2-聚氨酯弹性体面层

3-碳纳米管改性热塑性聚氨酯弹性体面层

4-底层织物 5-导电液涂层

6-热塑性聚氨酯弹性体贴合层

具体实施方式

一种纺织行业用高抗静电热塑性聚氨酯弹性体输送带的制造方法，包括下述步骤：

面层织物1的涂覆：

第一步：面层织物1定型；

第二步：在面层织物1的上表面涂覆聚氨酯底涂层(图中未示)，加工温度为170℃～190℃；

第三步：在底涂层上涂覆热塑性聚氨酯弹性体面层2，加工温度为190℃～220℃；

第四步：在面层上涂覆碳纳米管改性热塑性聚氨酯弹性体面层3，加工温度为190℃～220℃；

第五步：在面层织物1的下表面涂覆聚氨酯底涂层(图中未示)，加工温度为170℃～190℃；

底层织物的涂覆：

第一步：将质量百分含量20～25％的碳纳米管改性热塑性聚氨酯弹性体加入20～30％二甲基甲酰胺与50～60％丁酮的混合有机溶剂中，搅拌30～60min，转速为60～70r/min，使碳纳米管改性热塑性聚氨酯弹性体充分溶解在溶剂中，制成导电液；

第二步：底层织物4定型；

第三步：在底层织物4的上表面涂覆导电液涂层5，加工温度为170℃～190℃导，导电液渗透入底层织物4内；

第四步：在导电液涂层上涂覆聚氨酯底涂层(图中未示)，加工温度为170℃～190℃；

第五步：在底涂层上涂覆热塑性聚氨酯弹性体，加工温度为190℃～220℃，构成热塑性聚氨酯弹性体贴合层6；

将涂覆后的面层织物1与底层织物4上下叠置复合，制成双织物双胶涂覆的输送带，其中，面层织物1、底层织物4的涂覆以及两者复合均在红外加热条件下进行。

TPU输送带的导电性能测试结果如表1所示：

表1

注：试样规格为300mm×300mm；室温25℃；相对湿度为65％。

Claims

1.一种纺织行业用高抗静电热塑性聚氨酯弹性体输送带，由面层织物和底层织物复合构成输送带骨架，其特征在于：在面层织物的上表面自下而上依次涂覆有聚氨酯底涂层、热塑性聚氨酯弹性体面层以及碳纳米管改性热塑性聚氨酯弹性体面层，在面层的织物下表面涂覆有聚氨酯底涂层；在底层织物为含导电纤维的织物，在底层的上表面自下而上依次涂覆导电液涂层、聚氨酯底涂层和热塑性聚氨酯弹性体贴合层，其中，所述的导电液为碳纳米管改性热塑性聚氨酯弹性体在有机溶剂中的溶液。

2.根据权利要求1所述的纺织行业用高抗静电热塑性聚氨酯弹性体输送带，其特征在于：所述的导电液按重量百分比计包括下述组分：

碳纳米管改性热塑性聚氨酯弹性体 20％～25％

二甲基甲酰胺 20％～30％

丁酮 50％～60％。

3.根据权利要求1所述的纺织行业用高抗静电热塑性聚氨酯弹性体输送带，其特征在于：所述的底层织物中，导电纤维的掺杂量为总质量的5％～10％。

4.针对权利要求1至3之一所述的纺织行业用高抗静电热塑性聚氨酯弹性体输送带的制造方法，其特征在于包括下述步骤：

面层织物的涂覆：

第一步：面层织物定型；

第三步：在底涂层上涂覆热塑性聚氨酯弹性体面层，加工温度为190℃～220℃：

第四步：在面层上涂覆碳纳米管改性热塑性聚氨酯弹性体面层，加工温度为190℃～220℃；

第五步：在面层织物的下表面涂覆聚氨酯底涂层，加工温度为170℃～190℃；

底层织物的涂覆：

第一步：按配方制备导电液；

第二步：底层织物定型；

第三步：在底层织物的上表面涂覆导电液涂层，加工温度为170℃～190℃导，电液渗透入底层织物内；

第四步：在导电液涂层上涂覆聚氨酯底涂层，加工温度为170℃～190℃；

第五步：在底涂层上涂覆热塑性聚氨酯弹性体，加工温度为190℃～220℃，构成贴合层；

将涂覆后的面层织物与底层织物上下叠置复合，制成双织物双胶涂覆的输送带，其中，面层织物、底层织物的涂覆以及两者复合均在红外加热条件下进行。

5.根据权利要求4所述的纺织行业用高抗静电热塑性聚氨酯弹性体输送带的制造方法，其特征在于：将质量百分含量20％～25％的碳纳米管改性热塑性聚氨酯弹性体加入20％～30％二甲基甲酰胺与50％～60％丁酮的混合有机溶剂中，搅拌30min～60min，转速为60r/min～70r/min，使碳纳米管改性热塑性聚氨酯弹性体充分溶解在溶剂中，制成导电液。