CN115353727B - 一种用于聚氨酯制品的抗静电剂 - Google Patents
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Abstract
本发明属于抗静电剂技术领域，本发明提供一种用于聚氨酯制品的抗静电剂，属于一种复配型的液体抗静电剂，按照重量份计，其由如下原料制成：高沸点酯类溶剂20‑70重量份，小分子多元醇10‑40重量份，离子化合物5‑40重量份，大分子多元醇5‑35重量份。本发明提供的用于聚氨酯制品的抗静电剂，其抗静电性能佳、与聚氨酯相容性好、添加量低、成本低廉，对聚氨酯机械性能影响小，可用于抗静电聚氨酯制品，如PU抗静电鞋。
Description
技术领域
本发明涉及抗静电剂技术领域，具体涉及一种用于聚氨酯制品的抗静电剂。
背景技术
聚氨酯是一种用途广泛的高分子材料，具有耐磨性好、耐油、耐腐蚀、耐冲击性好、机械性能佳等优点，广泛用于矿山、开采、汽车、电子、航空航天等领域。然后聚氨酯与其他高分子一样具有电绝缘性，其电阻率达到1012-1015之间，在运输和使用过程中由于摩擦会产生较大的静电危害。
降低聚氨酯表面电阻有两种方法，一种为外涂表面处理型抗静电剂，此类抗静电剂多为阴阳离子表面活性剂，这类抗静电剂短时间内抗静电效果好，且不影响材料性能，但抗静电性能持续时间短，水洗或摩擦后会导致抗静电性能失效。另一种为内添加型抗静电剂，有以碳黑、石墨、碳纳米管、金属氧化物、金属等无机材料作为抗静电组分制备聚氨酯抗静电材料，这类抗静电剂优点在于添加后的聚氨酯材料抗静电性良好，成本低，但缺点是此类抗静电剂添加量较大，一般添加量要达到30％左右才能达到预期的效果，且对材料的机械性能影响较大。
多种研究以有机离子液体为聚氨酯抗静电剂，如咪唑四氟硼酸盐、以双三氟甲基磺酰亚胺盐，硫酸乙酯咪唑盐等等，此类抗静电剂抗静电效果佳，添加量低，但价格太高，难以广泛使用，如CN 111187447 A以双三氟甲基磺酰亚胺盐类离子液体为主要抗静电剂；CN110551325 A公开了一种高效复合型聚氨酯安全鞋材用抗静电剂，主要抗静电成分有十二烷基二甲基氯化铵、无水高氯酸钠，由于无水高氯酸钠的溶解性较差，此专利中使用了异丙醇、乙酸乙酯、水等溶剂，水的存在虽加强了高氯酸钠的溶解性，但此抗静电剂的使用也在聚氨酯产品中受到了限制。
发明内容
基于现有技术的不足，本发明提供一种用于聚氨酯制品的抗静电剂，属于一种复配型的液体抗静电剂，抗静电性能佳、与聚氨酯相容性好、添加量低、成本低廉，对聚氨酯机械性能影响小，可用于抗静电聚氨酯制品，如PU抗静电鞋。
本发明采用如下技术方案：
一方面，本发明提供一种用于聚氨酯制品的抗静电剂，按照重量份计，其由如下原料制成：
高沸点酯类溶剂20-70重量份，小分子多元醇10-40重量份，离子化合物5-40重量份，大分子多元醇5-35重量份。
进一步地，用于聚氨酯制品的抗静电剂，按照重量份计，其由如下原料制成：
高沸点酯类溶剂30-60重量份，小分子多元醇15-25重量份，离子化合物10-20重量份，大分子多元醇5-35重量份。
进一步地，所述高沸点酯类溶剂选自：丁二酸二甲酯、乙二醇丁醚醋酸酯、碳酸丙烯酯、1,4-丁内酯、戊二酸二甲酯等中的一种或多种。
进一步地，所述小分子多元醇选自：二乙二醇、丙二醇、丙三醇、乙二醇、丁二醇、二丙二醇等中的一种或多种。
进一步地，所述离子化合物选自醋酸钠、醋酸锂、高氯酸钠、高氯酸锂、高氯酸钾、硫氰酸钾、硫氰酸钠、氯化钾中的一种或多种。进一步地，所述离子化合物为纳米级的。
进一步地，所述大分子多元醇为聚乙二醇、聚丙二醇、聚醚多元醇等中的一种。优选地，所述聚醚多元醇为乙二醇-丙二醇嵌段共聚物。
进一步地，用于聚氨酯制品的抗静电剂，按照重量份计，其由如下原料制成：
碳酸丙烯酯30-60重量份，乙二醇15-25重量份，高氯酸钠10-20重量份，乙二醇-丙二醇嵌段共聚物5-35重量份。
一方面，本发明提供一种用于聚氨酯制品的抗静电剂的制备方法，包括如下步骤：
将高沸点酯类溶剂和小分子多元醇混合并加热到80℃，再加入离子化合物，分次少量加入，超声直至其全部溶解后，加入大分子多元醇混合均匀，搅拌冷却至室温，得液体抗静电剂。
进一步地，所述超声的条件为：工作频率60kHz，功率100w。
另一方面，本发明提供一种本发明所述抗静电剂在用于聚氨酯制品中的用途。
相对于现有技术，本发明提供的技术方案具备有益效果如下：
相比于炭黑类无机抗静电剂，在达到等同抗静电效果下，本发明制备的抗静电剂添加量少，且不损害聚氨酯的抗静电性能；
与有机离子液体类抗静电相比，本发明制备的抗静电剂价格低廉，应用广泛；
现有技术，也有使用高氯酸钠等离子盐作为抗静电剂的组分，但由于离子化合物尤其是无机盐离子化合物溶解性较差，对聚氨酯性能存在破坏的情况，本申请采用高沸点的酯类溶剂来溶解无机盐离子化合物，使其充分溶解而发挥较大效应，制得的抗静电剂能与聚氨酯相容，且相容性好，对聚氨酯性能影响小；
现有技术中使用的水、乙酸乙酯等低沸点溶剂，其对聚氨酯性能有较大破坏，因而不能广泛应用，本申请采用高沸点酯类溶解不仅能充分溶解各组分而且能发挥较大抗静电效应，制备的抗静电剂的抗静电性能佳、与聚氨酯相容性好、添加量低、成本低廉，对聚氨酯机械性能影响小，因而可广泛用于聚氨酯制品的长效抗静电；
本发明的抗静电剂添加小分子醇和大分子多元醇，不仅与主成分高沸点酯类溶剂互溶性良好，而且增强体系内聚力，赋予良好的抗寒性和附着力，对环境中的吸水性较高，降低对环境湿度的依赖性，抗静电性能不会因为吸水而有所下降；选用无机盐离子化合物与大分子多元醇的配合使用，在其中引入无机盐的金属离子，赋予体系更优异的抗静电性能，多元醇与金属离子发生络合反应，促进无机盐稳定分散，具有长效抗静电效果。
本发明的抗静电剂对聚氨酯制品的力学性能和加工性能影响小；呈液态，在较宽的温度范围内(-20～45℃)性质稳定，成分间互溶性良好，不分层；添加良好，抗静电效果好且时间长，具有优异的耐水洗性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。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。
制备方法：
将高沸点酯类溶剂和小分子多元醇混合并加热到80℃，再加入离子化合物，分次少量加入，超声直至其全部溶解后，加入大分子多元醇混合均匀，搅拌冷却至室温，得液体抗静电剂；所述超声的条件为：工作频率60kHz，功率100w。
实施例1
制备液体抗静电剂的各组分含量如下：
碳酸丙烯酯60％，乙二醇15％，高氯酸钠20％，乙二醇-丙二醇嵌段共聚物5％。
参照制备方法进行制备。
实施例2
制备液体抗静电剂的各组分含量如下：
碳酸丙烯酯50％，乙二醇20％，高氯酸钠15％，乙二醇-丙二醇嵌段共聚物10％。
参照制备方法进行制备。
实施例3
制备液体抗静电剂的各组分含量如下：
碳酸丙烯酯40％，乙二醇25％，高氯酸钠15％，乙二醇-丙二醇嵌段共聚物20％。参照制备方法进行制备。
实施例4
制备液体抗静电剂的各组分含量如下：
碳酸丙烯酯30％，乙二醇25％，高氯酸钠10％，乙二醇-丙二醇嵌段共聚物35％。参照制备方法进行制备。
实施例5
制备液体抗静电剂的各组分含量如下：
乙二醇丁醚醋酸酯60％，丙二醇15％，高氯酸钾20％，聚丙二醇5％。参照制备方法进行制备。
实施例6
制备液体抗静电剂的各组分含量如下：
1,4-丁内酯50％，丁二醇20％，氯化钾15％，聚乙二醇10％。参照制备方法进行制备。
实施例7
制备液体抗静电剂的各组分含量如下：
戊二酸二甲酯40％，丙三醇25％，醋酸锂15％，聚乙二醇20％。参照制备方法进行制备。
实施例8
制备液体抗静电剂的各组分含量如下：
碳酸丙烯酯30％，乙二醇25％，高氯酸钾10％，乙二醇-丙二醇嵌段共聚物35％。参照制备方法进行制备。
取实施例1-8制得的抗静电剂，加到浇筑型聚氨酯制品中，在25℃，55％湿度的的标准环境下检测制品表面电阻率，检测时间为生产后36小时、1周后，水洗10次后，具体检测结果如表1所示：
由上表可知，本发明所制得的抗静电剂中金属离子与大分子多元醇络合后，与聚氨酯制品表面进行结合，提高聚氨酯制品表面的抗静电性能，能长时间保持优良的抗电性能，耐水洗，降低了材料的性能同时对湿度要求；抗静电剂体系的稳定分散性得到提高。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于聚氨酯制品的抗静电剂，其特征在于，按照重量份计，其由如下原料制成：高沸点酯类溶剂20-70重量份，小分子多元醇10-40重量份，离子化合物5-40重量份，大分子多元醇5-35重量份；其中，所述高沸点酯类溶剂选自：丁二酸二甲酯、乙二醇丁醚醋酸酯、碳酸丙烯酯、1 ,4-丁内酯、戊二酸二甲酯中的一种或多种；所述小分子多元醇选自：二乙二醇、丙二醇、丙三醇、乙二醇、丁二醇、二丙二醇中的一种或多种；所述离子化合物选自醋酸钠、醋酸锂、高氯酸钠、高氯酸锂、高氯酸钾、硫氰酸钾、硫氰酸钠、氯化钾中的一种或多种；所述大分子多元醇为聚乙二醇、聚丙二醇、乙二醇-丙二醇嵌段共聚物中的一种。
2.根据权利要求1所述抗静电剂，其特征在于，用于聚氨酯制品的抗静电剂，按照重量份计，其由如下原料制成：高沸点酯类溶剂30-60重量份，小分子多元醇15-25重量份，离子化合物10-20重量份，大分子多元醇5-35重量份。
3.根据权利要求1所述抗静电剂，其特征在于，用于聚氨酯制品的抗静电剂，按照重量份计，其由如下原料制成：碳酸丙烯酯30-60重量份，乙二醇15-25重量份，高氯酸钠10-20重量份，乙二醇-丙二醇嵌段共聚物5-35重量份。
4.一种用于聚氨酯制品的抗静电剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将高沸点酯类溶剂和小分子多元醇混合并加热到80℃，再加入离子化合物，分次少量加入，超声直至其全部溶解后，加入大分子多元醇混合均匀，搅拌冷却至室温，得液体抗静电剂；
所述抗静电剂包括：高沸点酯类溶剂20-70重量份，小分子多元醇10-40重量份，离子化合物5-40重量份，大分子多元醇5-35重量份；其中，所述高沸点酯类溶剂选自：丁二酸二甲酯、乙二醇丁醚醋酸酯、碳酸丙烯酯、1 ,4-丁内酯、戊二酸二甲酯中的一种或多种；所述小分子多元醇选自：二乙二醇、丙二醇、丙三醇、乙二醇、丁二醇、二丙二醇中的一种或多种；所述离子化合物选自醋酸钠、醋酸锂、高氯酸钠、高氯酸锂、高氯酸钾、硫氰酸钾、硫氰酸钠、氯化钾中的一种或多种；所述大分子多元醇为聚乙二醇、聚丙二醇、乙二醇-丙二醇嵌段共聚物中的一种。
5.一种权利要求1-3任一所述抗静电剂在用于聚氨酯制品中的用途。
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