CN114133726B - 一种导电聚氨酯弹性体组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种导电聚氨酯弹性体组合物及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114133726B
CN114133726B CN202111496670.3A CN202111496670A CN114133726B CN 114133726 B CN114133726 B CN 114133726B CN 202111496670 A CN202111496670 A CN 202111496670A CN 114133726 B CN114133726 B CN 114133726B
Authority
CN
China
Prior art keywords
polyurethane elastomer
conductive
elastomer composition
hot melt
melt adhesive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111496670.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114133726A (zh
Inventor
杨万庆
杨洁
付小亮
何勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wanhua Chemical Group Co Ltd
Original Assignee
Wanhua Chemical Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wanhua Chemical Group Co Ltd filed Critical Wanhua Chemical Group Co Ltd
Priority to CN202111496670.3A priority Critical patent/CN114133726B/zh
Publication of CN114133726A publication Critical patent/CN114133726A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114133726B publication Critical patent/CN114133726B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L75/00—Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L75/04—Polyurethanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L77/00—Compositions of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L77/06—Polyamides derived from polyamines and polycarboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/001—Conductive additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/04—Antistatic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00—Applications
    • C08L2203/20—Applications use in electrical or conductive gadgets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2207/00—Properties characterising the ingredient of the composition
    • C08L2207/04—Thermoplastic elastomer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明提供一种导电聚氨酯弹性体组合物及其制备方法和应用，所述导电聚氨酯弹性体组合物以重量份计包括如下组分：热塑性聚氨酯弹性体10‑60份，热熔胶20‑80份，导电填料0.1‑35份，离子型化合物0.2‑15份。所述导电聚氨酯弹性体组合物通过组分的复配，具有多温度敏感性，存在至少两个导电敏感温度区间，在具有良好的机械性能、优异的导电性能和抗静电性能的同时，还具有灵敏度高、响应性好的多温敏性能。所述导电聚氨酯弹性体组合物的制备方法简单、生产高效，成本低，导电性和多温敏性能可靠，可用于智能家电、智能穿戴、工业仪器设备等行业的温敏导电元器件或耗材中。

Description

一种导电聚氨酯弹性体组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于聚合物材料技术领域，具体涉及一种导电聚氨酯弹性体组合物及其制备方法和应用。
背景技术
热塑性聚氨酯弹性体(TPU)具有高弹性、高强度、硬度范围宽、透明度高等特点，被广泛应用于民品、化工、煤炭、电子、计算机、无线电通讯等领域。一般TPU材料的体积电阻率高达1012至1015Ωm，阻碍了TPU在特殊的导电场景中的应用。导电热塑性聚氨酯产品是一种功能化的TPU，通过添加导电填料实现材料在电压下的电荷定向移动而具有导电性，该类材料的出现填补了TPU材料在导电领域的应用空白。
目前导电热塑性聚氨酯是将聚氨酯与导电填料混合，通过常规的高分子加工方法制备得到，常用的导电填料包括碳材料、金属粉末或纤维等。例如CN106046752A公开了一种TPU/碳纳米管导电母粒，制备原料包括：TPU聚合物基体材料70-95质量份，活性碳纳米管0.01-30质量份；所述活性碳纳米管是分散剂改性后的碳纳米管，其作为导电填充剂添加至TPU材料基体中，使得到的种TPU/碳纳米管导电母粒可用于制备抗静电制品。CN105733243A公开了一种导电塑料表带材料，包括以下重量份数的原料：TPU 70-85份，不锈钢纤维10-20份，碳纳米微管2-8份，石墨烯1-4份；还包括分散润滑剂、增韧剂、稳定剂、抗氧化剂等；该材料具有导电性能，同时耐高温效果好，增强了导电塑料的机械性能。CN105273162A公开了一种具有导电性能的聚氨酯弹性体，由预聚体组分和固化剂组分组成，两种组分的质量比为100：(60-70)，所述预聚体组分包括二异氰酸酯、聚醚多元醇和抗氧剂，所述固化剂组分包括聚醚多元醇、固化剂、导电填充料和催化剂；所述导电填充料为镍包铜粉。该聚氨酯弹性体的导电性能良好，且更为稳定，长期使用中具有较好的力学性能。
随着电子器件和电子设备的智能化发展，对材料的性能有了新的要求，不仅要求材料具有导电性，而且要求材料的导电性能对外界刺激(如温度等)具有响应，即材料的导电性能随温度或其他外界刺激的变化而发生改变，从而满足在智能家电、智能可穿戴设备、传感器件等领域的应用要求。但是，目前导电热塑性聚氨酯产品的研究主要聚焦于聚合物复合材料的导电性能和力学机械性能的平衡方面，很少研究导电性能在外界刺激(如温度)下的敏感度和响应性，更缺乏具有温度敏感性、温度响应性和导电性能的弹性体材料。
因此，开发一种具有导电性能和温度敏感性的聚合物复合材料，是本领域的研究重点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种导电聚氨酯弹性体组合物及其制备方法和应用，所述导电聚氨酯弹性体组合物通过热熔胶、离子型化合物、导电填料和热塑性聚氨酯弹性体的复配，赋予其优异的导电性能，且表现出灵敏的多温度刺激响应性，导电性能具有至少两个导电敏感温度区间，使所述导电聚氨酯弹性体组合物随温度改变而发生灵敏度高、响应性好的的导电性能的变化。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种导电聚氨酯弹性体组合物，所述导电聚氨酯弹性体组合物以重量份计包括如下组分：
Figure BDA0003400956360000021
Figure BDA0003400956360000031
本发明提供的导电聚氨酯弹性体组合物中，采用热熔胶、离子型化合物、导电填料与热塑性聚氨酯(TPU)弹性体的复配体系，使组分中引入相形态不同的结晶-非晶聚合物和离子型化合物，搭配导电填料后，使体系中存在可导电的电子-离子源，通过聚合物的熔融-结晶的转变促进导电填料的运动和导电网络的改变，通过相变过程和离子源的活化使所述导电聚氨酯弹性体组合物具有多温度敏感性，使其电性能具有明显的多温度刺激响应性，即导电性能随温度的变化而发生改变，并具有两个或两个以上的导电敏感温度区间，使所述导电聚氨酯弹性体组合物具有良好的力学机械性能、优异的导电性能和抗静电性能的同时，还具有灵敏度高、响应性好的多温敏特性，是一种性能良好的温度敏感型导电材料。
本发明中，所述热塑性聚氨酯弹性体为10-60份，例如可以为15份、20份、25份、30份、35份、40份、45份、50份或55份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，优选15-50份。
所述热熔胶为20-80份，例如可以为25份、30份、35份、40份、45份、50份、55份、60份、65份、70份或75份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，优选30-70份。
所述导电填料为0.1-35份，例如可以为0.5份、1份、3份、5份、8份、10份、12份、15份、18份、20份、22份、25份、28份、30份、32份或34份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，优选1-20份。
所述离子型化合物为0.2-15份，例如可以为0.5份、1份、3份、5份、7份、9份、10份、11份、13份或14份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，优选1-10份。
本发明中，所述导电聚氨酯弹性体组合物中离子型化合物为0.2-15份，优选1-10份，其与其他组分相互协同，使导电聚氨酯弹性体组合物具有优异的导电性能和多温度敏感性；如果离子型化合物的含量过低，不仅会影响材料的导电性能，而且使温度敏感和变化的区间单一，无法实现多温度敏感；如果离子型化合物的含量过高，不仅成本升高，而且组分的相容性欠佳，影响组合物的机械性能和加工性。
优选地，所述热塑性聚氨酯弹性体选自聚酯型热塑性聚氨酯弹性体、聚醚型热塑性聚氨酯弹性体、聚碳酸酯型热塑性聚氨酯弹性体或聚己内酯型热塑性聚氨酯弹性体中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述热塑性聚氨酯弹性体的数均分子量为20000-200000g/mol，例如可以为30000g/mol、50000g/mol、70000g/mol、90000g/mol、100000g/mol、110000g/mol、130000g/mol、150000g/mol、170000g/mol或190000g/mol，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，进一步优选60000-150000g/mol。
优选地，所述热塑性聚氨酯弹性体的邵氏硬度为50A-82D，例如可以为55A、60A、65A、70A、75A、80A、85A、90A、95A、60D、65D、70D、75D或80D等，进一步优选75A-72D。
本发明中，如无特殊说明，所述熔点为DSC(差式扫描量热)熔点。
优选地，所述热熔胶的熔点为40-130℃，例如可以为45℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃或120℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述热熔胶选自热塑性聚氨酯热熔胶、聚酰胺热熔胶、聚酯热熔胶、乙烯基共聚物热熔胶或聚烯烃热熔胶中的任意一种或至少两种的组合；优选为热塑性聚氨酯热熔胶和/或聚酰胺热熔胶。
优选地，所述热塑性聚氨酯热熔胶选自聚酯型聚氨酯热熔胶、聚醚型聚氨酯热熔胶、聚碳酸酯型聚氨酯热熔胶或聚己内酯型聚氨酯热熔胶中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述热塑性聚氨酯热熔胶的数均分子量为20000-300000g/mol，例如可以为30000g/mol、50000g/mol、80000g/mol、100000g/mol、120000g/mol、150000g/mol、180000g/mol、200000g/mol、220000g/mol、250000g/mol或280000g/mol，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，进一步优选50000-150000g/mol。
优选地，所述热塑性聚氨酯热熔胶的熔点为40-120℃，例如可以为50℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃或115℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，进一步优选为50-100℃。
优选地，所述聚酰胺热熔胶为二元酸与二元胺缩合并聚合反应得到的热塑性产物，即热塑性聚酰胺热熔胶。
优选地，所述聚酰胺热熔胶的数均分子量为1000-30000g/mol，例如可以为3000g/mol、5000g/mol、8000g/mol、10000g/mol、12000g/mol、15000g/mol、18000g/mol、20000g/mol、22000g/mol、25000g/mol或28000g/mol，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，进一步优选2000-10000g/mol。
优选地，所述聚酰胺热熔胶的熔点为60-130℃，例如可以为70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃或120℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，进一步优选为70℃-110℃。
优选地，所述导电填料为碳基导电填料。
优选地，所述导电填料选自导电炭黑、碳纳米管、石墨或石墨烯中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选导电炭黑和/或碳纳米管。
优选地，所述导电炭黑的比表面积为40-2000m2/g，例如可以为50m2/g、80m2/g、100m2/g、300m2/g、500m2/g、800m2/g、1000m2/g、1200m2/g、1500m2/g或1800m2/g，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，进一步优选100-1600m2/g。
优选地，所述导电炭黑的吸油值为50-500cm3/100g，例如可以为60cm3/100g、80cm3/100g、100cm3/100g、150cm3/100g、200cm3/100g、250cm3/100g、300cm3/100g、350cm3/100g、400cm3/100g或450cm3/100g，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，进一步优选100-400cm3/100g。
本发明中，如无特殊说明，所述导电炭黑的比表面积为STSA标准比表面积。
优选地，所述离子型化合物的熔点为10-120℃，例如可以为20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、105℃、110℃或115℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，进一步优选为70-110℃。
优选地，所述离子型化合物的熔点与热熔胶的熔点的差值＞10℃，例如差值可以为12℃、15℃、18℃、20℃、22℃、25℃、28℃、30℃、32℃、35℃、38℃或40℃等。
优选地，所述离子型化合物为非金属有机离子型化合物。
优选地，所述离子型化合物选自咪唑盐、吡啶盐、有机鏻盐或有机铵盐中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述离子型化合物包括1-甲基-3-丙基咪唑六氟磷酸盐、1-甲基-2-甲基-3-丙基咪唑六氟磷酸盐、N-双三氟甲基磺酸二乙基二甲基铵盐(N1122·NTf2)、N-双三氟甲基磺酸一乙基三甲基铵盐(N1112·NTf2)或N-双三氟甲基磺酸四丁基铵盐(N4444·NTf2)中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述导电聚氨酯弹性体组合物以重量份计包括如下组分：
Figure BDA0003400956360000071
优选地，所述热熔胶的熔点为40-130℃，所述非金属有机离子型化合物的熔点为10-120℃，使组合物的组分中引入相形态不同的结晶-非晶聚合物、非金属有机离子型化合物和导电填料的协同复配作用，通过聚合物的熔融-结晶的多相形态转变促进导电填料在体系中的运动和导电网络的改变，并存在导电的电子-离子源，两种作用相互协同，赋予导电聚氨酯弹性体组合物优异的导电性能，抗静电性能和多温度(双温度)刺激响应性，在55-85℃附近电阻率增大，在75-100℃附近电阻率减小，即含有至少两个导电敏感温度区间，使导电聚氨酯弹性体组合物能够随温度改变发生灵敏度高、响应性好的的导电性能变化。
需要说明的是，前述“55-85℃”和“75-100℃”两个温度区间是本发明多次研究的统计数据。对于同一聚氨酯弹性体组合物而言，其具有至少两个不同的刺激响应温度，通常在第一温度下电阻率升高，在第二温度下电阻率降低，所述第二温度＞第一温度。
优选地，所述导电聚氨酯弹性体组合物还包括其他助剂。
优选地，所述其他助剂包括抗氧剂、抗UV剂、分散剂、润滑剂或耐磨剂中的任意一种或至少两种的组合。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的导电聚氨酯弹性体组合物的制备方法，所述制备方法包括：将热塑性聚氨酯弹性体、热熔胶、导电填料和离子型化合物混合，得到所述导电聚氨酯弹性体组合物。
优选地，所述制备方法包括：将导电填料和离子型化合物混合，得到预混物料；将所述预混物料、热塑性聚氨酯弹性体和热熔胶熔融共混，得到所述导电聚氨酯弹性体组合物。
优选地，所述导电填料和离子型化合物混合的设备包括高速混合机和/或高速研磨机。
优选地，所述熔融共混的设备包括密炼机、连续密炼机、双螺杆挤出机、单螺杆挤出机或布斯机等。
优选地，所述熔融共混的物料还包括其他助剂。
优选地，所述熔融共混的温度为150-200℃，例如可以为155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃或195℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的导电聚氨酯弹性体组合物在温敏导电器件或温敏导电耗材中的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的导电聚氨酯弹性体组合物中，采用了热熔胶、离子型化合物、导电填料和热塑性聚氨酯弹性体的复配体系，赋予其优异的导电性能，室温下的体积电阻率为4-54Ωm，并通过相变过程和离子源的活化使所述导电聚氨酯弹性体组合物具有多温度敏感性，存在至少两个导电敏感温度区间，可分别在55-85℃和75-100℃两个温度范围表现出电阻率变化，使所述导电聚氨酯弹性体组合物在具有良好的机械性能、优异的导电性能和抗静电性能的同时，还具有灵敏度高、响应性好的多温敏性能。所述导电聚氨酯弹性体组合物的制备方法简单、生产高效，成本低，导电性和多温敏性能可靠，可用于智能家电、智能穿戴、工业仪器设备等行业的温敏导电元器件或耗材中。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
本发明中，以下实施例和对比例涉及的物料包括：
(1)热塑性聚氨酯(TPU)弹性体
WHT-1190，购自万华化学集团股份有限公司；
(2)热熔胶
热塑性聚氨酯热熔胶(TPU热熔胶)，WHT-6290，DSC熔点为65℃，购自万华化学集团股份有限公司；
热塑性聚酰胺热熔胶(PA热熔胶)，PAS294，DSC熔点为80℃，购自Spiderbond；
(3)导电填料
导电炭黑，Cabot VXC-72，购自美国卡博特公司；
碳纳米管，matrix 808，购自OCSiAl；
(4)离子型化合物
1-甲基-3-丙基咪唑六氟磷酸盐，DSC熔点为102℃；
1-甲基-2-甲基-3-丙基咪唑六氟磷酸盐，DSC熔点为78℃；
N-双三氟甲基磺酸二乙基二甲基铵盐(N1122·NTf2)，DSC熔点为96℃；
N-双三氟甲基磺酸一乙基三甲基铵盐(N1112·NTf2)，DSC熔点为109℃；
N-双三氟甲基磺酸四丁基铵盐(N4444·NTf2)，DSC熔点为90℃；购自武汉海山科技。
本发明中，以下实施例和对比例涉及的加工设备包括：
(1)熔融共混设备
密炼机，昶丰机械科技的MIM开合式密炼机
(2)成型设备
模压机，恒广科技股份有限公司的HG-3621型手动压片机
实施例1
一种导电聚氨酯弹性体组合物，以重量份计包括如下组分：
Figure BDA0003400956360000101
Figure BDA0003400956360000111
所述导电聚氨酯弹性体组合物的制备方法如下：
将导电炭黑和1-甲基-3-丙基咪唑六氟磷酸盐在高混机中混合5min后，在高混机中加入TPU弹性体和TPU热熔胶，低速搅拌2min，将混合物料加入密炼机中混合加工，密炼机设置温度为190℃，密炼时间为4min，出料得到所述导电聚氨酯弹性体组合物，将其转移至模压机中模压定型成厚度为2mm的试片进行后续测试。
实施例2
一种导电聚氨酯弹性体组合物，以重量份计包括如下组分：
Figure BDA0003400956360000112
所述导电聚氨酯弹性体组合物的制备方法如下：
将碳纳米管和N-双三氟甲基磺酸二乙基二甲基铵盐在高混机中混合5min后，在高混机中加入TPU弹性体和PA热熔胶，低速搅拌2min，将混合物料加入密炼机中混合加工，密炼机设置温度为170℃，密炼时间为4min，出料得到所述导电聚氨酯弹性体组合物，将其转移至模压机中模压定型成厚度为2mm的试片进行后续测试。
实施例3
一种导电聚氨酯弹性体组合物，以重量份计包括如下组分：
Figure BDA0003400956360000113
Figure BDA0003400956360000121
所述导电聚氨酯弹性体组合物的制备方法如下：
将导电炭黑、碳纳米管和N-双三氟甲基磺酸一乙基三甲基铵盐在高混机中混合5min后，在高混机中加入TPU弹性体和PA热熔胶，低速搅拌2min，将混合物料加入密炼机中混合加工，密炼机设置温度为190℃，密炼时间为5min，出料得到所述导电聚氨酯弹性体组合物，将其转移至模压机中模压定型成2mm的试片进行后续测试。
实施例4
一种导电聚氨酯弹性体组合物，以重量份计包括如下组分：
Figure BDA0003400956360000122
所述导电聚氨酯弹性体组合物的制备方法如下：
将导电炭黑和1-甲基-2-甲基-3-丙基咪唑六氟磷酸盐在高混机中混合5min后，在高混机中加入TPU弹性体和TPU热熔胶，低速搅拌2min，将混合物料加入密炼机中混合加工，密炼机设置温度为190℃，密炼时间为5min，出料得到所述导电聚氨酯弹性体组合物，将其转移至模压机中模压定型成厚度为2mm的试片进行后续测试。
实施例5
一种导电聚氨酯弹性体组合物，以重量份计包括如下组分：
Figure BDA0003400956360000131
所述导电聚氨酯弹性体组合物的制备方法如下：
将导电炭黑、碳纳米管和N-双三氟甲基磺酸四丁基铵盐在高混机中混合5min后，在高混机中加入TPU弹性体和TPU热熔胶，低速搅拌2min，将混合物料加入密炼机中混合加工，密炼机设置温度为190℃，密炼时间为5min，出料得到所述导电聚氨酯弹性体组合物，将其转移至模压机中模压定型成厚度为2mm的试片进行后续测试。
对比例1
一种导电聚氨酯弹性体组合物，以重量份计包括如下组分：
TPU弹性体 90份
导电炭黑 15份；
所述导电聚氨酯弹性体组合物的制备方法如下：
将导电炭黑在高混机中混合5min后，在高混机中加入TPU弹性体低速搅拌2min，将混合物料加入密炼机中混合加工，密炼机设置温度为200℃，密炼时间为5min，出料得到所述导电聚氨酯弹性体组合物，将其转移至模压机中模压定型成厚度为2mm的试片进行后续测试。
对比例2
一种导电聚氨酯组合物，以重量份计包括如下组分：
TPU热熔胶 90份
导电炭黑 15份；
所述导电聚氨酯组合物的制备方法如下：
将导电炭黑在高混机中混合5min后，在高混机中加入TPU热熔胶低速搅拌2min，将混合物料加入密炼机中混合加工，密炼机设置温度为200℃，密炼时间为5min，出料得到所述导电聚氨酯组合物，将其转移至模压机中模压定型成厚度为2mm的试片进行后续测试。
对比例3
一种导电聚氨酯弹性体组合物，以重量份计包括如下组分：
TPU弹性体 20份
TPU热熔胶 51份
导电炭黑 20份；
所述导电聚氨酯弹性体组合物的制备方法如下：
将导电炭黑在高混机中混合5min后，在高混机中加入TPU弹性体和TPU热熔胶，低速搅拌2min，将混合物料加入密炼机中混合加工，密炼机设置温度为190℃，密炼时间为4min，出料得到所述导电聚氨酯弹性体组合物，将其转移至模压机中模压定型成厚度为2mm的试片进行后续测试。
对比例4
一种导电聚氨酯弹性体组合物，以重量份计包括如下组分：
TPU弹性体 71份
导电炭黑 20份
1-甲基-3-丙基咪唑六氟磷酸盐 5份；
所述导电聚氨酯弹性体组合物的制备方法如下：
将导电炭黑和1-甲基-3-丙基咪唑六氟磷酸盐在高混机中混合5min后，在高混机中加入TPU弹性体，低速搅拌2min，将混合物料加入密炼机中混合加工，密炼机设置温度为190℃，密炼时间为4min，出料得到所述导电聚氨酯弹性体组合物，将其转移至模压机中模压定型成厚度为2mm的试片进行后续测试。
对比例5
一种导电聚氨酯弹性体组合物，以重量份计包括如下组分：
TPU弹性体 71份
导电炭黑 20份；
所述导电聚氨酯弹性体组合物的制备方法如下：
将导电炭黑在高混机中混合5min后，在高混机中加入TPU弹性体，低速搅拌2min，将混合物料加入密炼机中混合加工，密炼机设置温度为190℃，密炼时间为4min，出料得到所述导电聚氨酯弹性体组合物，将其转移至模压机中模压定型成厚度为2mm的试片进行后续测试。
对实施例1-5、对比例1-5提供的导电聚氨酯弹性体组合物进行性能测试，具体方法如下：采用Fluke 17B+万用表测试样品不同温度下的体积电阻率(Ωm)，测试执行标准为ASTM D257，测试的相对湿度为55％RH；得到的测试结果如表1和表2所示。
表1
Figure BDA0003400956360000151
Figure BDA0003400956360000161
表2
Figure BDA0003400956360000162
/>
Figure BDA0003400956360000171
表2中，“--”表示该温度下试片变形，无法获得测试数据。
由表1和表2的数据可知，与对比例1和5中的导电TPU弹性体组合物相比，本发明实施例1-5提供的导电聚氨酯弹性体组合物通过热熔胶、离子型化合物、导电填料与TPU弹性体的复配，具有优异的导电性能和抗静电性能，室温下的体积电阻率为4-54Ωm，且电阻率随温度变化十分敏感，在55-85℃附近有电阻率明显增大的现象，在75-100℃附近电阻率明显降低，具有两个温度区间的刺激响应变化。由此可见，本发明提供的导电聚氨酯弹性体组合物是灵敏度良好的温度敏感型导电材料，电性能有明显的双温度刺激响应性，在智能家电、智能穿戴和工业仪器设备等行业的温敏导电元器件或耗材中具有较大应用潜力。
对比例1和对比例5为常规的导电TPU弹性体组合物，在不同温度下的体积电阻率没有明显变化，不具有温度敏感性；对比例2为TPU热熔胶与导电填料的组合物，其在高温下发生变形、无法测试和使用；对比例3的导电TPU弹性体组合物中不含有离子型化合物，其导电性能较实施例1在95℃附近不具备温度敏感性；对比例4的导电TPU弹性体组合物中不含有热熔胶，导致在65℃附近不具备温度敏感性。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的导电聚氨酯弹性体组合物及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (31)

1.一种导电聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述导电聚氨酯弹性体组合物以重量份计包括如下组分：
Figure FDA0004237511970000011
所述热熔胶的熔点为40-130℃，所述离子型化合物的熔点为60-120℃；
所述离子型化合物选自咪唑盐或有机铵盐中的任意一种或至少两种的组合。
2.根据权利要求1所述的导电聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述热塑性聚氨酯弹性体选自聚酯型热塑性聚氨酯弹性体、聚醚型热塑性聚氨酯弹性体中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1所述的导电聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述热塑性聚氨酯弹性体选自聚碳酸酯型热塑性聚氨酯弹性体或聚己内酯型热塑性聚氨酯弹性体中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1所述的导电聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述热塑性聚氨酯弹性体的数均分子量为20000-200000g/mol。
5.根据权利要求1所述的导电聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述热塑性聚氨酯弹性体的邵氏硬度为50A-82D。
6.根据权利要求1所述的导电聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述热熔胶选自热塑性聚氨酯热熔胶、聚酰胺热熔胶、聚酯热熔胶、乙烯基共聚物热熔胶或聚烯烃热熔胶中的任意一种或至少两种的组合。
7.根据权利要求6所述的导电聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述热熔胶为热塑性聚氨酯热熔胶和/或聚酰胺热熔胶。
8.根据权利要求6或7所述的导电聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述热塑性聚氨酯热熔胶选自聚酯型聚氨酯热熔胶、聚醚型聚氨酯热熔胶中的任意一种或至少两种的组合。
9.根据权利要求6或7所述的导电聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述热塑性聚氨酯热熔胶选自聚碳酸酯型聚氨酯热熔胶或聚己内酯型聚氨酯热熔胶中的任意一种或至少两种的组合。
10.根据权利要求6或7所述的导电聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述热塑性聚氨酯热熔胶的数均分子量为20000-300000g/mol。
11.根据权利要求6或7所述的导电聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述热塑性聚氨酯热熔胶的熔点为40-120℃。
12.根据权利要求11所述的导电聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述热塑性聚氨酯热熔胶的熔点为50-100℃。
13.根据权利要求6或7所述的导电聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述聚酰胺热熔胶的数均分子量为1000-30000g/mol。
14.根据权利要求6或7所述的导电聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述聚酰胺热熔胶的熔点为60-130℃。
15.根据权利要求14所述的导电聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述聚酰胺热熔胶的熔点为70℃-110℃。
16.根据权利要求1所述的导电聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述导电填料为碳基导电填料。
17.根据权利要求1所述的导电聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述导电填料选自导电炭黑、碳纳米管、石墨或石墨烯中的任意一种或至少两种的组合。
18.根据权利要求17所述的导电聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述导电填料选自导电炭黑和/或碳纳米管。
19.根据权利要求17或18所述的导电聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述导电炭黑的比表面积为40-2000m2/g。
20.根据权利要求17或18所述的导电聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述导电炭黑的吸油值为50-500cm3/100g。
21.根据权利要求1所述的导电聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述离子型化合物的熔点为70-110℃。
22.根据权利要求1所述的导电聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述离子型化合物的熔点与热熔胶的熔点的差值＞10℃。
23.根据权利要求1所述的导电聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述离子型化合物包括1-甲基-3-丙基咪唑六氟磷酸盐、1-甲基-2-甲基-3-丙基咪唑六氟磷酸盐、N-双三氟甲基磺酸二乙基二甲基铵盐、N-双三氟甲基磺酸一乙基三甲基铵盐或N-双三氟甲基磺酸四丁基铵盐中的任意一种或至少两种的组合。
24.根据权利要求1所述的导电聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述导电聚氨酯弹性体组合物以重量份计包括如下组分：
Figure FDA0004237511970000031
25.根据权利要求1所述的导电聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述导电聚氨酯弹性体组合物还包括其他助剂。
26.根据权利要求25所述的导电聚氨酯弹性体组合物，所述其他助剂包括抗氧剂、抗UV剂、分散剂、润滑剂或耐磨剂中的任意一种或至少两种的组合。
27.一种如权利要求1-24任一项所述的导电聚氨酯弹性体组合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将热塑性聚氨酯弹性体、热熔胶、导电填料和离子型化合物混合，得到所述导电聚氨酯弹性体组合物。
28.根据权利要求27所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将导电填料和离子型化合物混合，得到预混物料；将所述预混物料、热塑性聚氨酯弹性体和热熔胶熔融共混，得到所述导电聚氨酯弹性体组合物。
29.根据权利要求28所述的制备方法，其特征在于，所述熔融共混的物料还包括其他助剂。
30.根据权利要求28所述的制备方法，其特征在于，所述熔融共混的温度为150-200℃。
31.一种如权利要求1-26任一项所述的导电聚氨酯弹性体组合物在温敏导电器件或温敏导电耗材中的应用。
CN202111496670.3A 2021-12-09 2021-12-09 一种导电聚氨酯弹性体组合物及其制备方法和应用 Active CN114133726B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111496670.3A CN114133726B (zh) 2021-12-09 2021-12-09 一种导电聚氨酯弹性体组合物及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111496670.3A CN114133726B (zh) 2021-12-09 2021-12-09 一种导电聚氨酯弹性体组合物及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114133726A CN114133726A (zh) 2022-03-04
CN114133726B true CN114133726B (zh) 2023-06-20

Family

ID=80385468

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111496670.3A Active CN114133726B (zh) 2021-12-09 2021-12-09 一种导电聚氨酯弹性体组合物及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114133726B (zh)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2500376A1 (de) * 2011-03-17 2012-09-19 Basf Se Antistatische oder elektrisch leitfähige Polyurethane
CN103320076A (zh) * 2013-06-28 2013-09-25 苏州毫邦新材料有限公司 一种异方导电热熔胶粘剂
DE102015207818A1 (de) * 2015-04-28 2016-11-17 Benecke-Kaliko Ag Leitfähige Folie für eine Widerstandsheizung
CN109096975A (zh) * 2018-07-12 2018-12-28 常州聚和新材料股份有限公司 一种导电性热熔胶粘合剂
JP7196200B2 (ja) * 2018-07-27 2022-12-26 嘉興蓉陽電子科技有限公司 導電性接着剤、原料組成物、電子部品、製造方法及び使用

Also Published As

Publication number Publication date
CN114133726A (zh) 2022-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100530443C (zh) 导电热塑性复合材料及其制备方法
TW554349B (en) Electrically conductive polymer composite compositions, method for making, and method for electrical conductivity enhancement
US5256335A (en) Conductive polyketone polymers
WO2019100746A1 (zh) 一种导电聚丙烯复合材料及制备方法
KR20120095530A (ko) 고분자／필러의 전기전도성 복합체 및 이의 제조방법
CN112778762B (zh) 一种导电pps复合材料及其制备方法
CN111087739A (zh) 一种永久抗静电高韧性滑石粉填充聚丙烯材料及制备方法
Araujo et al. Antistatic‐reinforced biocomposites of polyamide‐6 and polyaniline‐coated curauá fibers prepared on a pilot plant scale
CN111117183A (zh) 一种抗静电、低烟、无卤阻燃pc/abs共混材料及其制备方法
Tian et al. Enhanced electrical and dielectric properties of plasticized soy protein bioplastics through incorporation of nanosized carbon black
KR20140099997A (ko) 전기전도성이 향상된 폴리케톤 수지 조성물
CN114133726B (zh) 一种导电聚氨酯弹性体组合物及其制备方法和应用
CN114621562A (zh) 一种导电玻纤增强pbt及制备方法
CN107418126B (zh) 电线电缆用耐磨高阻燃无卤阻燃热塑性弹性体组合物及其制备方法
CN102399430A (zh) 一种永久抗静电pa6/pa66合金及制备方法
US11749421B2 (en) Electrically conductive resin composition and method for producing same
CN108822539A (zh) 环保阻燃尼龙复合材料及其制备方法
CN103849137A (zh) 导电TiO2/PA复合材料及其制备方法
US20220112370A1 (en) Polymeric blend composite and process for preparing the same
JPS61168649A (ja) 導電性摺動材組成物
CN107446323B (zh) 具有永久抗静电性的pbt/abs树脂组合物及其制备方法
CN106633919A (zh) 一种fmvq/tpu导电复合材料
CN110845848A (zh) 一种碳纤维复合材料及其制备方法
CN109135163A (zh) 一种pi纤维增强par/abs树脂复合材料和其制备方法
CN115572467B (zh) 一种聚酯组合物及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant