CN111187447A - 聚氨酯用抗静电剂、聚氨酯复合材料及其制备方法 - Google Patents

聚氨酯用抗静电剂、聚氨酯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚氨酯用抗静电剂、聚氨酯复合材料及其制备方法，以含有离子液体和碳材料的二元复合物ILxCy作为聚氨酯材料的抗静电添加剂，通过溶液涂膜法制得聚氨酯薄膜。本发明方法步骤：制备离子液体‑碳材料复合物，将碳材料和离子液体充分研磨，随后用去离子水分散，得到离子液体‑碳材料的悬浮液，随后烘干，最终得到离子液体‑碳材料复合物；配制离子液体‑碳材料/聚氨酯溶液；将离子液体‑碳材料/聚氨酯溶液在基材上成膜，干燥后得到聚氨酯薄膜。本发明中离子液体和碳材料的二元体系能整合优势，使复合材料具有更高的抗静电稳定性和导电性。本发明方法操作简便，工艺设备简单，原料易得，反应周期短，可重复性高。

Description

聚氨酯用抗静电剂、聚氨酯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种抗静电添加剂、聚氨酯材料及其制备方法，特别是涉及一种抗静电添加剂、聚氨酯复合材料及其制备方法，应用于复合材料及其制备工艺技术领域。
背景技术
聚氨酯由于具有耐磨性、耐油性、耐腐蚀及结构可设计性好等优异的性能，已在医疗器械、航空航天领域中得到广泛应用。同时因其较高的电阻率，达到1012-1015Ω，也被经常用作电子器件的封装材料。然而，聚氨酯材料的高电阻率使其在应用过程中摩擦产生的静电荷容易在表面积累且难以及时传导出去，从而造成静电放电危害，以至于引起灰尘吸附现象甚至有发生火灾、爆炸的危险，这严重限制了它的应用。
通常认为材料的表面电阻率低于1010Ω可以达到抗静电效果。迄今为止，多种添加剂已被研究用于降低聚氨酯材料的表面电阻率，例如：炭黑、表面活性剂、本征导电聚合物等。在这些材料中，无机填料与基体聚合物相容性差，易在基体中团聚缠结，而有机添加剂的抗静电效果依赖于环境湿度，且需要添加大量的抗静电剂才能形成连续的传导通路。相比于传统的抗静电添加剂，在室温或接近室温下呈液态，完全由阴阳离子组成的离子液体因其低的玻璃化转变温度和结构可设计性，已经引起了研究者的广泛关注。然而，基于离子液体掺杂的聚氨酯薄膜存在抗静电稳定性不佳的问题，Takuya Iwata等将离子液体掺杂的聚氨酯薄膜超声洗涤10min后，材料的表面电阻率由107Ω增加到109Ω，参见Macromol.Mater. Eng，2014,299（7），第794-798页。采用单一离子液体用作抗静电剂，稳定性不够理想，这成为亟待了解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种聚氨酯用抗静电剂、聚氨酯复合材料及其制备方法，以含有离子液体和碳材料的二元复合物ILxCy作为聚氨酯材料的抗静电添加剂，通过溶液涂膜法制得聚氨酯薄膜。离子液体和碳材料的二元体系能整合优势，使复合材料具有更高的抗静电稳定性。
为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：
一种聚氨酯用抗静电剂，该抗静电剂是下式(1)所示的离子液体与碳材料的二元复合物：
ILxCy (1)
其中，IL为离子液体，C为导电碳材料； x，y为正数且满足关系式0＜x/y≤50 ，x/y 为质量比。
优选上述式（1）中的IL为羟基功能化咪唑类离子液体和烷基咪唑类离子液体中的任一一种或者二者的混合物。
优选上述式（1）中的IL为1-羟乙基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐和1-乙基-2，3-二甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐中的任意一种或者二者的混合物。
优选上述式（1）中的C为碳纳米管、石墨烯、导电炭黑、乙炔黑中的任意一种或者几种的混合材料。C最好为碳纳米管。
优选上述式（1）中x、y满足关系式0.1≤x/y≤50。进一步优选10≤x/y≤50。
一种含有聚氨酯用抗静电剂的聚氨酯复合材料，将本发明上述二元复合物作为添加剂组分，形成抗静电聚氨酯材料。制备聚氨酯复合材料的原料包括抗静电剂、聚氨酯预聚体、扩链剂组分；所述抗静电剂为所述的二元复合物ILxCy。
一种含有本发明聚氨酯用抗静电剂的聚氨酯复合材料的制备方法，采用溶液涂膜法制备抗静电聚氨酯薄膜，包括以下步骤：
步骤一：制备离子液体-碳材料复合物：首先将碳材料和离子液体材料于研钵中研磨均匀，随后在去离子水中进行机械搅拌和超声分散，得到离子液体-碳材料的悬浮液，随后将其放入真空干燥箱中，干燥至恒重，得到干燥后的离子液体-碳材料复合物，作为聚氨酯用抗静电剂；
步骤二：配制离子液体-碳材料/聚氨酯混合溶液：将扩链剂和聚氨酯预聚体于真空干燥箱中除去水分，得到干燥后的预聚体及扩链剂，然后将步骤一制得的离子液体-碳材料复合物溶于溶剂中，磁力搅拌器搅拌均匀，得到混合溶液A,备用。然后将干燥后的预聚体及扩链剂与混合溶液A混合，机械搅拌均匀，得到混合溶液B，离子液体-碳材料/聚氨酯溶液；
步骤三：将在所述步骤二中制备的离子液体-碳材料/聚氨酯溶液在基材上进行成膜，涂布的厚度为50～500μm；然后置于真空干燥箱中干燥，即得离子液体-碳材料/聚氨酯薄膜成品。
作为本发明优选的技术方案，聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：在制备离子液体-碳材料复合物时，首先将碳材料和离子液体材料以质量比为1:（10-50）的比例于研钵中研磨均匀，随后在去离子水中进行机械搅拌和超声分散，得到离子液体-碳材料的悬浮液，随后将其放入真空干燥箱中，在60-200℃下干燥2-24h至恒重，得到干燥后的离子液体-碳材料复合物，作为聚氨酯用抗静电剂；
步骤二：将扩链基团与异氰酸酯摩尔比为1：1～1：1.5的扩链剂和聚氨酯预聚体于真空干燥箱中，除去水分，得到干燥后的预聚体及扩链剂；然后按照离子液体-碳材料复合物与聚氨酯预聚体质量之比为1:100～1:20的比例称取离子液体-碳材料复合物，溶于溶剂中，磁力搅拌器搅拌均匀，得到混合溶液A,备用。然后将干燥后的预聚体及扩链剂与混合溶液A混合，机械搅拌均匀，得到混合溶液B，离子液体-碳材料/聚氨酯溶液。
步骤三：将在所述步骤二中制备的离子液体-碳材料/聚氨酯溶液在基材上进行成膜，涂布的厚度为50-500μm；然后置于真空干燥箱中，在70-150℃下进行干燥处理4-12h，得离子液体-碳材料/聚氨酯薄膜成品。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤一中，碳材料优选采用多壁碳纳米管。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤一中，碳材料和离子液体的质量之比优选1:（10～50）；
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤一中，采用干燥温度为60～200℃，优选70-150℃；更优选为80℃，采用干燥时间为2～24h，优选6～15h，更优选为8～12h；
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤二中，所述聚氨酯预聚体优选采用聚醚型预聚体、聚酯型预聚体中任意一种材料或者二者混合材料；进一步优选聚醚型预聚体；
所述扩链剂优选采用醇类扩链剂如乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-已二醇、三乙二醇、新戊二醇等；胺类扩链剂如乙二胺、已二胺、肼、水合肼、哌嗪、1，4．二氨基环已烷、4，4’-二氨基环已基甲烷、二甲硫基甲苯二胺等中的任意一种助剂或者任意几种的混合助剂；进一步优选二甲硫基甲苯二胺；
所述溶剂优选采用二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、环己酮、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的任意一种溶剂或者二者的混合溶剂，进一步优选丙酮。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤二中，在配制离子液体-碳材料/聚氨酯溶液时，采用如下原料配比：
采用扩链剂所含扩链基团与聚氨酯预聚体所含异氰酸酯的摩尔比为1：1～1.5，优选1：1.2；
优选离子液体-碳材料与聚氨酯预聚体的质量之比为1:（20～100）；
采用溶剂与离子液体-碳材料的体积之比为1：1及以上，优选3：1。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤二中，采用干燥温度为50～120℃，优选干燥温度为60～100℃，更优选为70℃，采用干燥时间为3-12h，优选3-8h。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤三中，采用涂布的厚度为50～500μm，优选50-200μm；
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤三中，采用干燥温度为70～150℃，优选干燥温度为70～100℃，更优选为80℃，采用干燥处理时间为4～12h，优选5～8h。
一种采用本发明方法制得的含有聚氨酯用抗静电剂的聚氨酯复合材料。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1. 本发明将离子液体-碳材料复合物用作抗静电剂，通过溶液涂膜法制得聚氨酯薄膜。离子液体和碳材料的二元体系可以整合优势，使复合材料具有更高的抗静电稳定性；最终制得的离子液体-碳材料/聚氨酯薄膜在经过10分钟超声洗涤后，表面电阻率几乎保持不变；相较于单一离子液体用作抗静电剂，稳定性明显提高；
2. 本发明方法采用简单的溶液涂膜法合成具有高抗静电稳定性的聚氨酯材料，合成方法简单，操作简便，条件温和；
3. 本发明离子液体-碳材料/聚氨酯薄膜制备过程中，所有试剂均为商业产品，不需要进一步处理；本发明方法简单易行，成本低，适合推广使用。
附图说明
图1是本发明制备方法的流程示意图。
图2是本发明实施例一所制备离子液体-碳纳米管复合材料和纯碳纳米管的拉曼光谱图。
图3是本发明实施例一所制备离子液体-碳纳米管/聚氨酯材料的红外光谱图。
图4是本发明实施例一所制备离子液体-碳纳米管/聚氨酯材料的抗静电稳定性。
图5所示为实施例一和对比实施例一、二中的聚氨酯膜抗静电性能的稳定性曲线。图中A为1-乙基-2，3-二甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐用作抗静电剂；图中B为1-羟乙基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐用作抗静电剂；图中C为本发明实施例一所制备的离子液体-碳纳米管复合材料用作抗静电剂。
具体实施方式
以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
实施例一：
在本实施例中，参见图1，一种聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：在制备离子液体-碳材料复合物时，先将碳材料和离子液体材料以质量比为1:10的比例于研钵中研磨均匀，随后在去离子水中进行机械搅拌和超声分散，得到离子液体-碳材料的悬浮液，随后将其放入真空干燥箱中，在80℃下干燥12h至恒重，得到离子液体-碳材料复合物；其中，碳材料采用多壁碳纳米管，离子液体采用1-羟乙基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐；
步骤二：将反应官能团摩尔比为1：1.2的扩链剂和聚氨酯预聚体于真空干燥箱中，在70℃进行干燥3h，除去水分，得到干燥后的预聚体及扩链剂；然后按照离子液体-碳材料复合物与聚氨酯预聚体质量之比为1: 20的比例称取离子液体-碳材料复合物，溶于体积比1：3的溶剂中，磁力搅拌器搅拌均匀，得到混合溶液A,备用。然后将干燥后的预聚体及扩链剂与混合溶液A混合，机械搅拌均匀，得到混合溶液B，得到离子液体-碳材料/聚氨酯溶液。其中，扩链剂采用二甲硫基甲苯二胺，聚氨酯预聚体采用聚醚型预聚体，溶剂采用丙酮；
步骤三：将所述步骤二中制备的离子液体-碳材料/聚氨酯溶液在基材上进行成膜，涂布的厚度为200μm；然后置于真空干燥箱中，在80℃温度下进行干燥处理6h，得离子液体-碳材料/聚氨酯薄膜成品。
实验测试分析：
将本实施例制备的离子液体-碳材料/聚氨酯薄膜成品作为试验样品，进行物理性质检验，如图2-图5所示。图2是本实施例一所制备离子液体-碳纳米管复合材料和纯碳纳米管的拉曼光谱图。由图2可知纯碳纳米管的D峰和G峰分别位于1345 cm-1和1580cm-1，其中D峰反映了碳纳米管的无序度与缺陷，G峰反映了其有序程度。D 峰与 G 峰的强度比（ID/IG）是碳纳米管无序和缺陷程度的度量，强度比值越大，碳纳米管的无序度和缺陷密度越高。更进一步地，从图中可以看出，IL-MCNT和MCNT相比D峰与G峰的位置几乎没有发生位移。这表明，IL-MCNT中离子液体并未破坏碳纳米管的表面结构。此外,纯MCNT的ID/IG值为0.68，IL-MCNT的D 峰与 G 峰的强度比值为0.87，与纯MCNT相比有所增大，这说明1-羟乙基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐的加入提高了碳纳米管的无序程度，使其缺陷增多。
图3是本实施例一所制备离子液体-碳纳米管/聚氨酯材料的红外光谱图。由图3可知3280 cm-1为N-H振动吸收峰；2950-2850 cm-1与C-H振动吸收峰相对应；1725 cm-1处为C=O的特征吸收峰；而1440 cm-1处为C-O cm-1的特征吸收峰；对比反应前后的红外光谱，其中3445 cm-1处对应的O-H与2280-2240 cm-1处对应的-NCO特征吸收峰的消失，说明-OH与-NCO发生了反应，离子液体成功固定在了聚氨酯薄膜中。
图4是本实施例一所制备离子液体-碳纳米管/聚氨酯材料的抗静电稳定性。由图4可知IL-MCNT/PU膜的抗静电稳定性显著提高，在经过10分钟的超声处理后，表面电阻率几乎没有变化，聚氨酯薄膜的表面电阻率由2.7ⅹ107Ω变化2.9ⅹ107Ω，都表现出优异的抗静电稳定性。
图5为实施例一和对比实施例一、二中的聚氨酯膜抗静电性能的稳定性曲线。图中A为1-乙基-2，3-二甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐用作抗静电剂；图中B为1-羟乙基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐用作抗静电剂；图中C为本实施例一所制备的离子液体-碳纳米管复合材料用作抗静电剂。由图5可知经过10分钟的超声洗涤后，含有烷基化的1-乙基-2，3-二甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐的聚氨酯薄膜，其表面电阻率变化明显，由7.2ⅹ108Ω增加到了6.3ⅹ1010Ω；羟基功能化的1-羟乙基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐固定聚氨酯薄膜的抗静电稳定性较好，由6.2ⅹ108Ω增为1.7ⅹ109Ω。相比之下，离子液体-碳纳米管/聚氨酯膜的抗静电稳定性最佳，其表面电阻率仅由2.7ⅹ108Ω变化为2.9ⅹ108Ω。
本实施例将离子液体-碳材料复合物用作抗静电剂，通过溶液涂膜法制得聚氨酯薄膜。离子液体和碳材料的二元体系能整合优势，使复合材料具有更高的抗静电稳定性及更强的导电性。最终制得的离子液体-碳材料/聚氨酯薄膜在经过10分钟超声洗涤后，表面电阻率几乎保持不变。与现有技术的单一组分离子液体用作抗静电剂相比，本实施例制备的离子液体-碳材料/聚氨酯薄膜具有更高的抗静电稳定性。本实施例采用简单的溶液涂膜法合成具有高抗静电稳定性的聚氨酯材料，合成方法简单，操作简便，条件温和。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，参见图1，一种聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：在制备离子液体-碳材料复合物时，先将碳材料和离子液体材料以质量比为3:50的比例于研钵中研磨均匀，随后在去离子水中进行机械搅拌和超声分散，得到离子液体-碳材料的悬浮液，随后将其放入真空干燥箱中，在80℃下干燥12h至恒重，得到离子液体-碳材料复合物；其中，碳材料采用多壁碳纳米管，离子液体材料采用1-羟乙基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐；
步骤二：将反应官能团摩尔比为1：1.2的扩链剂和聚氨酯预聚体于真空干燥箱中，在70℃进行干燥3h，除去水分，得到干燥后的预聚体及扩链剂；然后按照离子液体-碳材料复合物与聚氨酯预聚体质量之比为1: 20的比例称取离子液体-碳材料复合物，溶于体积比1：3的溶剂中，磁力搅拌器搅拌均匀，得到混合溶液A,备用。然后将干燥后的预聚体及扩链剂与混合溶液A混合，机械搅拌均匀，得到混合溶液B，离子液体-碳材料/聚氨酯溶液。其中，扩链剂采用二甲硫基甲苯二胺，聚氨酯预聚体采用聚醚型预聚体，溶剂采用丙酮；
步骤三：将在所述步骤二中制备的离子液体-碳材料/聚氨酯溶液在基材上进行成膜，涂布的厚度为200μm；然后置于真空干燥箱中，在80℃温度下进行干燥处理6h，得离子液体-碳材料/聚氨酯薄膜成品。
实验测试分析：
将本实施例制备的离子液体-碳材料/聚氨酯薄膜成品作为试验样品，进行物理性质检验，本实施例方法制得的离子液体-碳材料/聚氨酯薄膜在经过10分钟超声洗涤后，表面电阻率几乎保持不变。与现有技术的单一组分离子液体用作抗静电剂相比，本实施例制备的离子液体-碳材料/聚氨酯薄膜具有更高的抗静电稳定性。本实施例方法操作简便，工艺设备简单，原料易得，反应周期短，可重复性高，制得的聚氨酯薄膜具有优异的抗静电稳定性。
实施例三：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，参见图1，一种聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：在制备离子液体-碳材料复合物时，先将碳材料和离子液体材料以质量比为1:50的比例于研钵中研磨均匀，随后在去离子水中进行机械搅拌和超声分散，得到离子液体-碳材料的悬浮液，随后将其放入真空干燥箱中，在80℃下干燥12h至恒重，得到离子液体-碳材料复合物；其中，碳材料采用多壁碳纳米管，离子液体材料采用1-羟乙基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐；
步骤二：将反应官能团摩尔比为1：1.2的扩链剂和聚氨酯预聚体于真空干燥箱中，在70℃进行干燥3h，除去水分，得到干燥后的预聚体及扩链剂；然后按照离子液体-碳材料复合物与聚氨酯预聚体质量之比为1: 20的比例称取离子液体-碳材料复合物，溶于体积比1：3的溶剂中，磁力搅拌器搅拌均匀，得到混合溶液A,备用。然后将干燥后的预聚体及扩链剂与混合溶液A混合，机械搅拌均匀，得到混合溶液B，离子液体-碳材料/聚氨酯溶液。其中，扩链剂采用二甲硫基甲苯二胺，聚氨酯预聚体采用聚醚型预聚体，溶剂采用丙酮；
步骤三：将在所述步骤一中制备的离子液体-碳材料/聚氨酯溶液在基材上进行成膜，涂布的厚度为200μm；然后置于真空干燥箱中，在80℃温度下进行干燥处理6h，得离子液体-碳材料/聚氨酯薄膜成品。
实验测试分析：
将本实施例制备的离子液体-碳材料/聚氨酯薄膜成品作为试验样品，进行物理性质检验，本实施例方法制得的离子液体-碳材料/聚氨酯薄膜在经过10分钟超声洗涤后，表面电阻率几乎保持不变。与现有技术的单一组分离子液体用作抗静电剂相比，本实施例制备的离子液体-碳材料/聚氨酯薄膜具有更高的抗静电稳定性。本实施例方法操作简便，工艺设备简单，原料易得，反应周期短，可重复性高，制得的聚氨酯薄膜具有优异的抗静电稳定性。
实施例四：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，参见图1，一种聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：在制备离子液体-碳材料复合物时，先将碳材料和离子液体材料以质量比为1:10的比例于研钵中研磨均匀，随后在去离子水中进行机械搅拌和超声分散，得到离子液体-碳材料的悬浮液，随后将其放入真空干燥箱中，在150℃下干燥12h至恒重，得到离子液体-碳材料复合物；其中，碳材料采用多壁碳纳米管，离子液体材料采用1-羟乙基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐；
步骤二：将摩尔比为1：1.5的扩链剂和聚氨酯预聚体于真空干燥箱中，在120℃进行干燥3h，除去水分，得到干燥后的预聚体及扩链剂；然后按照离子液体-碳材料复合物与聚氨酯预聚体质量之比为1: 20的比例称取离子液体-碳材料复合物，溶于体积比1：5的溶剂中，磁力搅拌器搅拌均匀，得到混合溶液A,备用。然后将干燥后的预聚体及扩链剂与混合溶液A混合，机械搅拌均匀，得到混合溶液B，得到离子液体-碳材料/聚氨酯溶液。其中，扩链剂采用二甲硫基甲苯二胺，聚氨酯预聚体采用聚醚型预聚体，溶剂采用丙酮；
步骤三：将在所述步骤一中制备的离子液体-碳材料/聚氨酯溶液在基材上进行成膜，涂布的厚度为500μm；然后置于真空干燥箱中，在150℃温度下进行干燥处理12h，得离子液体-碳材料/聚氨酯薄膜成品。
实验测试分析：
将本实施例制备的离子液体-碳材料/聚氨酯薄膜成品作为试验样品，进行物理性质检验，本实施例方法制得的离子液体-碳材料/聚氨酯薄膜在经过10分钟超声洗涤后，表面电阻率几乎保持不变。与现有技术的单一组分离子液体用作抗静电剂相比，本实施例制备的离子液体-碳材料/聚氨酯薄膜具有更高的抗静电稳定性。本实施例方法操作简便，工艺设备简单，原料易得，反应周期短，可重复性高，制得的聚氨酯薄膜具有优异的抗静电稳定性。
实施例五：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，参见图1，一种聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：在制备离子液体-碳材料复合物时，先将碳材料和离子液体材料以质量比为1:10的比例于研钵中研磨均匀，随后在去离子水中进行机械搅拌和超声分散，得到离子液体-碳材料的悬浮液，随后将其放入真空干燥箱中，在70℃下干燥24h至恒重，得到离子液体-碳材料复合物；其中，碳材料采用多壁碳纳米管，离子液体材料采用1-羟乙基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐；
步骤二：将反应官能团摩尔比为1：1.5的扩链剂和聚氨酯预聚体于真空干燥箱中，在50℃进行干燥12h，除去水分，得到干燥后的预聚体及扩链剂；然后按照离子液体-碳材料复合物与聚氨酯预聚体质量之比为1: 100的比例称取离子液体-碳材料复合物，溶于体积比1：1的溶剂中，磁力搅拌器搅拌均匀，得到混合溶液A,备用。然后将干燥后的预聚体及扩链剂与混合溶液A混合，机械搅拌均匀得到混合溶液B，离子液体-碳材料/聚氨酯溶液。其中，扩链剂采用二甲硫基甲苯二胺，聚氨酯预聚体采用聚醚型预聚体，溶剂采用丙酮；
步骤三：将在所述步骤一中制备的离子液体-碳材料/聚氨酯溶液在基材上进行成膜，涂布的厚度为50μm；然后置于真空干燥箱中，在80℃温度下进行干燥处理4h，得离子液体-碳材料/聚氨酯薄膜成品。
实验测试分析：
将本实施例制备的离子液体-碳材料/聚氨酯薄膜成品作为试验样品，进行物理性质检验，本实施例方法制得的离子液体-碳材料/聚氨酯薄膜在经过10分钟超声洗涤后，表面电阻率几乎保持不变。与现有技术的单一组分离子液体用作抗静电剂相比，本实施例制备的离子液体-碳材料/聚氨酯薄膜具有更高的抗静电稳定性。本实施例方法操作简便，工艺设备简单，原料易得，反应周期短，可重复性高，制得的聚氨酯薄膜具有优异的抗静电稳定性。
对比实施例一：
根据实施例一制备聚氨酯薄膜，区别仅在于采用1-乙基-2，3-二甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐用作抗静电剂；
对比实施例二：
根据实施例一制备聚氨酯薄膜，区别仅在于采用1-羟乙基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐用作抗静电剂。
上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明聚氨酯用抗静电剂、聚氨酯复合材料及其制备方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种聚氨酯用抗静电剂，其特征在于：
该抗静电剂是下式(1)所示的离子液体与碳材料的二元复合物：
ILxCy (1)
其中，IL为离子液体，C为导电碳材料； x，y为正数且满足关系式0＜x/y≤50 ，x/y 为质量比。
2.根据权利要求1所述聚氨酯用抗静电剂，其特征在于：所述式（1）中的IL为羟基功能化咪唑类离子液体和烷基咪唑类离子液体中的任一一种或者二者的混合物。
3.根据权利要求2所述聚氨酯用抗静电剂，其特征在于：所述式（1）中的IL为1-羟乙基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐和1-乙基-2，3-二甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐中的任意一种或者二者的混合物。
4.根据权利要求1所述聚氨酯用抗静电剂，其特征在于：所述式（1）中的C为碳纳米管、石墨烯、导电炭黑、乙炔黑中的任意一种或者几种的混合材料。
5.根据权利要求4所述聚氨酯用抗静电剂，其特征在于：所述式（1）中的C为碳纳米管。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述聚氨酯用抗静电剂，其特征在于：所述式（1）中x、y满足关系式0.1≤x/y≤50。
7.根据权利要求1～6中任意一项所述聚氨酯用抗静电剂，其特征在于：所述式（1）中x、y满足关系式10≤x/y≤50。
8.一种含有权利要求1~7所述聚氨酯用抗静电剂的聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于：采用溶液涂膜法制备抗静电聚氨酯薄膜，包括以下步骤：
步骤一：制备离子液体-碳材料复合物：首先将碳材料和离子液体材料于研钵中研磨均匀，随后在去离子水中进行机械搅拌和超声分散，得到离子液体-碳材料的悬浮液，随后将其放入真空干燥箱中，干燥至恒重，得到干燥后的离子液体-碳材料复合物，作为聚氨酯用抗静电剂；
步骤二：配制离子液体-碳材料/聚氨酯混合溶液：将扩链剂和聚氨酯预聚体于真空干燥箱中除去水分，得到干燥后的预聚体及扩链剂，然后将步骤一制得的离子液体-碳材料复合物溶于溶剂中，磁力搅拌器搅拌均匀，得到混合溶液A,备用。然后将干燥后的预聚体及扩链剂与混合溶液A混合，机械搅拌均匀，得到混合溶液B，离子液体-碳材料/聚氨酯溶液；
步骤三：将所述步骤二中制备的离子液体-碳材料/聚氨酯溶液在基材上进行涂膜，涂膜厚度50-500μm；然后置于真空干燥箱中干燥，即得离子液体-碳材料/聚氨酯薄膜成品。
9.根据权利要求8所述聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于：
在所述步骤二中，所述聚氨酯预聚体采用聚醚型预聚体、聚酯型预聚体中任意一种材料或者二者混合材料；
和/或，所述扩链剂采用醇类扩链剂如乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、一缩二乙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、1,6-已二醇、三乙二醇、新戊二醇等；胺类扩链剂如乙二胺、已二胺、肼、水合肼、哌嗪、1，4-二氨基环已烷、4，4’-二氨基环已基甲烷、二甲硫基甲苯二胺等中的任意一种助剂或者任意几种的混合助剂；
和/或，所述溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、环己酮、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯等中的任意一种或者任意几种的混合溶剂。
10.根据权利要求9所述聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤二中，所述聚氨酯预聚体采用聚醚型预聚体；
和/或，所述扩链剂采用二甲硫基甲苯二胺；
和/或，所述溶剂采用丙酮。
11.根据权利要求8~10中所述聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤一中，碳材料和离子液体的质量比为1:（10～50）；
和/或，干燥温度为60～200℃，干燥时间为2～24h；
在所述步骤二中，扩链剂所含扩链基团和聚氨酯预聚体所含异氰酸酯摩尔比为1：（1～1.5）；
和/或，干燥温度为50～120℃，干燥时间为3～12h；
和/或，离子液体-碳材料复合物与聚氨酯预聚体质量之比为1:（20～100）；
溶剂与离子液体-碳材料的体积之比为1：1及以上；
在所述步骤三中，薄膜的涂膜厚度为50～500μm；
和/或，干燥温度为70～150℃，干燥时间为4～12h。
12.一种采用权利要求1~11所述方法制得的含有聚氨酯用抗静电剂的聚氨酯复合材料。
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