CN103265808A - 一种抗静电的聚氨酯弹性体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗静电的聚氨酯弹性体及其制备方法，它由组分A和组份B制成，所述组分A的原料由以下重量百分比的物质组成：聚醚多元醇60-70%、甲苯二氰酸酯20%-35%、抗氧剂(双[β(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸]三甘醇酯)1%，组分B的原料由以下重量百分比的物质组成：聚醚多元醇60-85%、固化剂12-30%、催化剂0.05%-1%、抗老化剂0.8%、抗静电剂4%，本发明得到的抗静电的聚氨酯弹性体，不仅物理机械性能优越，而且制品表面电阻可达到107-8Ω,体积电阻可达到106-7Ω，抗静电性能优越。
Description
技术领域
本发明涉及聚氨酯技术领域，具体涉及一种抗静电的聚氨酯弹性体及其制备方法。
背景技术
聚氨酯弹性体是一种性能介于橡胶与塑胶之间的高分子合成材料，其特点是硬度调整范围宽；既有橡胶的弹性又有塑胶的硬度；并具良好的机械性，耐磨性及回弹性，因此聚氨酯弹性体得到广泛应用。
如申请号为200910201089.7的中国发明专利申请介绍了一种热塑性聚氨酯弹性体及其制造方法，其配方如下:4,4’-二苯基甲烷-二异氰酸酯20-40%；聚己二酸丁二醇酯(分子量1000或2000)15-70%；聚己二酸丁二醇乙二醇酯(分子量2000)0-50%；1,4-丁二醇5-15%；乙二醇0-5%；抗氧化剂0.1-1.0%；润滑剂0.1-1.0%；环保催化剂0.001-0.1%；紫外线吸收剂0.1-1.0%；光稳定剂0.1-1.0%；耐水解剂0.1-1.0%。
上述聚氨酯弹性体抗静电性能差,不能用于特定的需要静电要求的设备或者产品中使用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种物理机械性能好、抗静电能力强的聚氨酯弹性体。
本发明的另一目的是提供了一种抗静电的聚氨酯弹性体的制备方法，该制备方法工艺简单、成本低。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种抗静电的聚氨酯弹性体，它由重量比为100/65的组分A和组份B制成，
所述组分A的原料由以下重量百分比的物质组成：
聚醚多元醇 60-70%
甲苯二氰酸酯 20%-38%
抗氧剂 1-2%，
所述组分A中各物质重量百分比之和为100%；
其中，所述组分A中抗氧剂为(双[β(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸]三甘醇酯)，俗称抗氧剂245，是一种高效的非污染性、非对称立体受阻酚类抗氧剂，用于HIPS、AS、MBS、ABS等苯乙烯聚合物，POM、PA等工程塑料以及氨纶等聚氨酯的加工和长期热稳定性的改进；
所述组分B的原料由以下重量百分比的物质组成：
聚醚多元醇 61-85%
固化剂 12-35%
催化剂 0.05%-1%
抗老化剂 0.8%
抗静电剂 4%，
所述组分B中各物质重量百分比之和为100%；
所述组分B中固化剂为二乙基甲苯二胺；
所述组分B中催化剂为N,N-二[3-(二甲氨基)丙基]-N',N'-二甲基-1,3-丙二胺；
所述组分B中抗老化剂为{2-(2’-羟基-3’,5’-二［1,1-二甲基苯基］) –苯并三唑）-5-氯化苯并三唑}，有超强的紫外线吸收能力，大幅度提高产品的抗老化性能。与不饱和树脂的相容性良好，兼具长效抗氧、抗黄变作用性能，可与一般抗氧剂并用；
所述组分B中抗静电剂为十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐，为阳离子表面活性剂，在室温下易溶于水和丙酮、丁醇、苯、氯仿、二甲基甲酰胺，二氧六环、乙二醇、甲基（乙基或丁基）。
优选的，所述组分A的原料由以下重量百分比的物质组成：
聚醚多元醇 60-68%
甲苯二氰酸酯 20%-33%
抗氧剂 1%，
所述组分B的原料由以下重量百分比的物质组成：
聚醚多元醇 65-80%
固化剂 12-25%
催化剂 0.05%-1%
抗老化剂 0.8%
抗静电剂 4%。
优选的，所述组分A的原料由以下重量百分比的物质组成：
聚醚多元醇 60-65%
甲苯二氰酸酯 20%-32%
抗氧剂 1%，
所述组分B的原料由以下重量百分比的物质组成：
聚醚多元醇 80-85%
固化剂 20-30%
催化剂 0.5%-1%
抗老化剂 0.8%
抗静电剂 4%。
更为优选的，所述组分A的原料由以下重量百分比的物质组成：
聚醚多元醇 65%
甲苯二氰酸酯 33%
抗氧剂 2%，
所述组分B的原料由以下重量百分比的物质组成：
聚醚多元醇 70%
固化剂 25%
催化剂 0.05%
抗老化剂 0.95%
抗静电剂 4%。
更为优选的，所述组分A的原料由以下重量百分比的物质组成：
聚醚多元醇 67%
甲苯二氰酸酯 32%
抗氧剂 1%，
所述组分B的原料由以下重量百分比的物质组成：
聚醚多元醇 80%
固化剂 15%
催化剂 0.2%
抗老化剂 0.8%
抗静电剂 4%。
优选的，所述组分A中聚醚多元醇为官能度为2, 数均分子量在1000-3000范围内的聚醚多元醇。
优选的，所述组分A中聚醚多元醇为环氧丙烷型聚醚多元醇。
优选的，所述组分B中聚醚多元醇为官能度为3、数均分子量为5000以上的聚醚多元醇。
一种抗静电的聚氨酯弹性体的制备方法，它包括以下制备步骤：
步骤一、制备组份A：将组分A的原料聚醚多元醇、甲苯二氰酸酯、抗氧剂依次加到容器内，在67-75℃的条件下反应2-3小时,得到组份A；
步骤二、制备组份B: 将组分B的原料聚醚多元醇、固化剂、催化剂、抗老化剂、抗静电剂依次加到容器内，在温度为50℃、真空度为-0.095MPa的条件下脱水，直至水份质量含量小于0.05%，得到组份B；
步骤三、将组份A和组份B混合：组份A和组份B按重量比为100/65的比例，搅拌均匀，灌入模具中烘烧硬化，即得一种抗静电的聚氨酯弹性体。
控制步骤一组份A的异氰根的质量百分含量为4.2%-7.2%。
所述步骤三是在25-45℃的条件下搅拌均匀，在80-100℃下烘烧硬化40-50分钟。
本发明的有益效果为：本发明采用两种不同活性的聚醚多元醇，并选用与之相适应的其它各组分，通过调整配比，克服了抗氧剂、抗老化剂、抗静电剂等各种添加剂对制品物理机械性能的不利影响，最终不仅得到了制品表面电阻可达到107-8Ω,体积电阻可达到106-7Ω，抗静电性能优越的聚氨酯弹性体，而且本发明的硬度、拉伸强度、伸长率、撕裂强度、回弹性都大大优于普通聚氨酯弹性体。本发明的抗静电的聚氨酯弹性体的制备方法，工艺简单、生产效率高、成本低。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1。
一种抗静电的聚氨酯弹性体的制备方法，它包括以下制备步骤：
步骤一、将官能度为2, 数均分子量1000的聚醚多元醇70㎏、甲苯二氰酸酯28㎏、抗氧剂(双[β(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸]三甘醇酯) 2㎏依次加到容器内，在67℃容器内反应3小时，得到异氰根质量含量为5.2%的组份A；
步骤二、将官能度为3、数均分子量为5000以上的聚醚多元醇61㎏、固化剂二乙基甲苯二胺33㎏、催化剂N,N-二[3-(二甲氨基)丙基]-N',N'-二甲基-1,3-丙二胺1㎏、抗老化剂{2-(2’-羟基-3’,5’-二［1,1-二甲基苯基］) –苯并三唑）-5-氯化苯并三唑}1㎏、抗静电剂十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐4㎏依次加到容器内，在温度为50℃、真空度为-0.095MPa的条件下脱水，直至水份质量含量小于0.05%，得到组份B；
步骤三、将组份A和组份B混合：组份A和组份B按重量比为100/65的比例，在25-℃的条件下搅拌均匀、灌入模具中在100℃下烘烧硬化45分钟，即得一种抗静电的聚氨酯弹性体。
实施例2。
一种抗静电的聚氨酯弹性体的制备方法，它包括以下制备步骤：
步骤一、将官能度为2, 数均分子量1500的聚醚多元醇65㎏、甲苯二氰酸酯33㎏、抗氧剂(双[β(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸]三甘醇酯) 2㎏依次加到容器内，在70℃容器内反应2小时,得到异氰根质量含量为7.2%的组份A；
步骤二、将官能度为3、数均分子量为5000以上的聚醚多元醇70㎏、固化剂二乙基甲苯二胺25㎏、催化剂N,N-二[3-(二甲氨基)丙基]-N',N'-二甲基-1,3-丙二胺0.05㎏、抗老化剂{2-(2’-羟基-3’,5’-二［1,1-二甲基苯基］) –苯并三唑）-5-氯化苯并三唑}0.95㎏、抗静电剂十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐4㎏依次加到容器内，在温度为50℃、真空度为-0.095MPa的条件下脱水，直至水份质量含量小于0.05%，得到组份B；
步骤三、将组份A和组份B混合：组份A和组份B按重量比为100/65的比例，在30℃的条件下搅拌均匀、灌入模具中在90℃下烘烧硬化45分钟，即得一种抗静电的聚氨酯弹性体。
实施例3。
一种抗静电的聚氨酯弹性体的制备方法，它包括以下制备步骤：
步骤一、将官能度为2, 数均分子量3000的聚醚多元醇64㎏、甲苯二氰酸酯35㎏、抗氧剂(双[β(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸]三甘醇酯) 1㎏依次加到容器内，在70℃容器内反应3小时,得到异氰根质量含量为7.0%的组份A；
步骤二、将官能度为3、数均分子量为5000以上的聚醚多元醇82㎏、固化剂二乙基甲苯二胺12㎏、催化剂N,N-二[3-(二甲氨基)丙基]-N',N'-二甲基-1,3-丙二胺0.5㎏、抗老化剂{2-(2’-羟基-3’,5’-二［1,1-二甲基苯基］) –苯并三唑）-5-氯化苯并三唑}1.5㎏、抗静电剂十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐4㎏依次加到容器内，在温度为50℃、真空度为-0.095MPa的条件下脱水，直至水份质量含量小于0.05%，得到组份B；
步骤三、将组份A和组份B混合：组份A和组份B按重量比为100/65的比例，在45℃的条件下搅拌均匀、灌入模具中在100℃下烘烧硬化45分钟，即得一种抗静电的聚氨酯弹性体。
实施例4。
一种抗静电的聚氨酯弹性体的制备方法，它包括以下制备步骤：
步骤一、将官能度为2, 数均分子量在2500的聚醚多元醇67㎏、甲苯二氰酸酯32㎏、抗氧剂(双[β(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸]三甘醇酯) 1㎏依次加到容器内，在72℃容器内反应3小时,得到异氰根质量含量为4.2%的组份A；
步骤二、将官能度为3、数均分子量为5000以上的聚醚多元醇80㎏、固化剂二乙基甲苯二胺15㎏、催化剂N,N-二[3-(二甲氨基)丙基]-N',N'-二甲基-1,3-丙二胺0.2㎏、抗老化剂{2-(2’-羟基-3’,5’-二［1,1-二甲基苯基］) –苯并三唑）-5-氯化苯并三唑}0.8㎏、抗静电剂十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐4㎏依次加到容器内，在温度为50℃、真空度为-0.095MPa的条件下脱水，直至水份质量含量小于0.05%，得到组份B；
步骤三、将组份A和组份B混合：组份A和组份B按重量比为100/65的比例，在25℃的条件下搅拌均匀、灌入模具中在80℃下烘烧硬化45分钟，即得一种抗静电的聚氨酯弹性体。
实施例5。
一种抗静电的聚氨酯弹性体的制备方法，它包括以下制备步骤：
步骤一、将官能度为2, 数均分子量在3000的聚醚多元醇64㎏、甲苯二氰酸酯35㎏、抗氧剂(双[β(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸]三甘醇酯) 1㎏依次加到容器内，在67℃容器内反应3小时,得到异氰根质量含量为6.8%的组份A；
步骤二、将官能度为3、数均分子量为5000以上的聚醚多元醇78㎏、固化剂二乙基甲苯二胺16㎏、催化剂N,N-二[3-(二甲氨基)丙基]-N',N'-二甲基-1,3-丙二胺1㎏、抗老化剂{2-(2’-羟基-3’,5’-二［1,1-二甲基苯基］) –苯并三唑）-5-氯化苯并三唑}1㎏、抗静电剂十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐4㎏依次加到容器内，在温度为50℃、真空度为-0.095MPa的条件下脱水，直至水份质量含量小于0.05%，得到组份B；
步骤三、将组份A和组份B混合：组份A和组份B按重量比为100/65的比例，在30℃的条件下搅拌均匀、灌入模具中在95℃下烘烧硬化45分钟，即得一种抗静电的聚氨酯弹性体。
实施例6。
一种抗静电的聚氨酯弹性体的制备方法，它包括以下制备步骤：
步骤一、将官能度为2, 数均分子量在2000范围内的聚醚多元醇68㎏、甲苯二氰酸酯30㎏、抗氧剂(双[β(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸]三甘醇酯) 2㎏依次加到容器内，在70℃容器内反应3小时,得到异氰根质量含量为5.2%的组份A；
步骤二、将官能度为3、数均分子量为5000以上的聚醚多元醇75㎏、固化剂二乙基甲苯二胺20㎏、催化剂N,N-二[3-(二甲氨基)丙基]-N',N'-二甲基-1,3-丙二胺0.5㎏、抗老化剂{2-(2’-羟基-3’,5’-二［1,1-二甲基苯基］) –苯并三唑）-5-氯化苯并三唑}0.5㎏、抗静电剂十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐4㎏依次加到容器内，在温度为50℃、真空度为-0.095MPa的条件下脱水，直至水份质量含量小于0.05%，得到组份B；
步骤三、将组份A和组份B混合：组份A和组份B按重量比为100/65的比例，在40℃的条件下搅拌均匀、灌入模具中在90℃烘烧硬化45分钟，即得一种抗静电的聚氨酯弹性体。
实施例1-6制得的抗静电的聚氨酯弹性体的性能测试，如表1。
从以上表中，可以看出本发明制得的抗静电的聚氨酯弹性体不仅抗静电性（表面电阻和体积电阻）都优于普通的聚氨酯弹性体，而且其硬度、拉伸强度、伸长率、撕裂强度、回弹性都优于普通聚氨酯弹性体。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种抗静电的聚氨酯弹性体，它由重量比为100/65的组分A和组份B制成，其特征在于：
所述组分A的原料由以下重量百分比的物质组成：
聚醚多元醇 60-70%
甲苯二氰酸酯 20%-38%
抗氧剂 1-2%，
其中，所述组分A中抗氧剂为(双[β(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸]三甘醇酯)；
所述组分B的原料由以下重量百分比的物质组成：
聚醚多元醇 61-85%
固化剂 12-35%
催化剂 0.05%-1%
抗老化剂 0.8%
抗静电剂 4%
所述组分B中固化剂为二乙基甲苯二胺；
所述组分B中催化剂为N,N-二[3-(二甲氨基)丙基]-N',N'-二甲基-1,3-丙二胺；
所述组分B中抗老化剂为{2-(2’-羟基-3’,5’-二［1,1-二甲基苯基］) –苯并三唑）-5-氯化苯并三唑}；
所述组分B中抗静电剂为十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐。
2.根据权利要求1所述的一种抗静电的聚氨酯弹性体，其特征在于：
所述组分A的原料由以下重量百分比的物质组成：
聚醚多元醇 60-68%
甲苯二氰酸酯 20%-33%
抗氧剂 1%，
所述组分B的原料由以下重量百分比的物质组成：
聚醚多元醇 65-80%
固化剂 12-25%
催化剂 0.05%-1%
抗老化剂 0.8%
抗静电剂 4%。
3.根据权利要求1所述的一种抗静电的聚氨酯弹性体，其特征在于：
所述组分A的原料由以下重量百分比的物质组成：
聚醚多元醇 60-65%
甲苯二氰酸酯 20%-32%
抗氧剂 1%，
所述组分B的原料由以下重量百分比的物质组成：
聚醚多元醇 80-85%
固化剂 20-30%
催化剂 0.5%-1%
抗老化剂 0.8%
抗静电剂 4%。
4.根据权利要求1所述的一种抗静电的聚氨酯弹性体，其特征在于：
所述组分A的原料由以下重量百分比的物质组成：
聚醚多元醇 67%
甲苯二氰酸酯 32%
抗氧剂 1%，
所述组分B的原料由以下重量百分比的物质组成：
聚醚多元醇 80%
固化剂 15%
催化剂 0.2%
抗老化剂 0.8%
抗静电剂 4%。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种抗静电的聚氨酯弹性体，其特征在于：所述组分A中聚醚多元醇为官能度为2, 数均分子量在1000-3000范围内的聚醚多元醇。
6.根据权利要求1-4任一项所述的一种抗静电的聚氨酯弹性体，其特征在于：所述组分A中聚醚多元醇为环氧丙烷型聚醚多元醇。
7.根据权利要求1-4任一项所述的一种抗静电的聚氨酯弹性体，其特征在于：所述组分B中聚醚多元醇为官能度为3、数均分子量为5000以上的聚醚多元醇。
8.权利要求1-7任一项所述的一种抗静电的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：它包括以下制备步骤：
步骤一、制备组份A：将组分A的原料聚醚多元醇、甲苯二氰酸酯、抗氧剂依次加到容器内，在67-75℃的条件下反应2-3小时,得到组份A；
步骤二、制备组份B: 将组分B的原料聚醚多元醇、固化剂、催化剂、抗老化剂、抗静电剂依次加到容器内，在温度为45-55℃、真空度为-0.095MPa的条件下脱水，直至水份质量含量小于0.05%，得到组份B；
步骤三、将组份A和组份B混合：组份A和组份B按重量比为100/65的比例，搅拌均匀，灌入模具中烘烧硬化，即得一种抗静电的聚氨酯弹性体。
9.根据权利要求8所述的一种抗静电的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：控制步骤一组份A的异氰根的质量百分含量为4.2%-7.2%。
10.根据权利要求8所述的一种抗静电的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：所述步骤三是在25-45℃的条件下搅拌均匀，在80-100℃下烘烧硬化40-50分钟。
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