本质抗静电热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法技术

本发明专利技术属于聚氨酯弹性体技术领域，具体涉及一种本质抗静电热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。所述的本质抗静电热塑性聚氨酯弹性体，由以下重量百分数的原料制成：聚合物多元醇29.5‑65.0％、异氰酸酯27.0‑54.0％、扩链剂7.5‑18.5％、抗氧剂0.2‑0.3％和催化剂0.01‑0.03％。本发明专利技术的本质抗静电热塑性聚氨酯弹性体，具有良好的抗静电性能，不用额外添加抗静电剂，并且可以配色，能够制作各种颜色制品或透明制品，具有低温弹性；通过双螺杆先预聚，然后再进一步法熟化获得本质抗静电聚氨酯弹性体，制备方法简单，高效。

Essential antistatic thermoplastic polyurethane elastomer and its preparation method

The invention belongs to the technical field of polyurethane elastomer, in particular to an essentially antistatic thermoplastic polyurethane elastomer and a preparation method thereof. The intrinsic antistatic thermoplastic polyurethane elastomer is made from the following raw materials: polymer polyol 29.5 65.0%, isocyanate 27.0 54.0%, chain extender 7.5 18.5%, antioxidant 0.2 0.3% and catalyst 0.01 0.03%. The intrinsic antistatic thermoplastic polyurethane elastomer of the present invention has good antistatic property, does not need additional antistatic agent, and can be used for color matching to produce various color products or transparent products with low temperature elasticity. The intrinsic antistatic polyurethane elastomer is obtained by pre-polymerization with twin screw and then further ripening with simple and efficient preparation method.

【技术实现步骤摘要】
本质抗静电热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法
本专利技术属于聚氨酯弹性体
，具体涉及一种本质抗静电热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。
技术介绍
聚氨酯弹性体由于具有良好的加工性能、较宽的硬度范围等优点使其得到了广泛的应用。但是随着工业的快速化发展，对于聚氨酯弹性体的性能要求也越来越高。在实际生产使用过程中，聚氨酯弹性体材料存在较高的表面电阻率ρs(约为1011～1014Ω)和体积电阻率ρv(约为1013～1015Ω·m)很大，为绝缘材料。由于高聚物的导电隋性，导致了一般的高分子材料都不能抗静电。而这种特点也导致了TPU在一些特殊场合的应用受到了限制。目前，聚氨酯提高抗静电能力的方法主要通过添加一些导电填料(比如：石墨、石墨烯、导电炭黑、碳纳米管、导电剂)提高材料的抗静电能力。但是，这些填料在聚氨酯弹性体材料中很难分散均匀，导致抗静电性能下降，或者需要添加大量的抗静电填料才能满足导电特性。石墨烯和碳纳米管的应用日益广泛，但是这种导电材料在生产和加工的过程中依然会存在团聚现象，且石墨烯和碳纳米管价格昂贵，严重限制了材料的普及和使用用途。而且此类的导电填料影响制品的外观，此类的抗静电聚氨酯弹性体，严重制约了导电材料对色彩多样的需求。大量添加的抗静电填料会严重影响材料的强度和硬度。其他的抗静电剂一般都具有表面活性剂的特征，结构上极性基团和非极性基团兼而有之，这类抗静电剂的抗静电效果与使用环境有关，湿度大的环境中抗静电效果好，干燥的环境中抗静电效果差。对使用环境要求较高，严重影响抗静电聚氨酯弹性体的使用效果。综上所述，现有抗静电热聚氨酯弹性存在：抗静电能力不持续，加工工艺复杂、添加抗静电材料后性能损失、无法做成透明或其他颜色的制品等缺点。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种本质抗静电热塑性聚氨酯弹性体，抗静电性能持久，并且可以配色，能够制作各种颜色制品或透明制品，具有低温弹性；本专利技术还提供其制备方法，合成过程简单、高效，适合工业化生产。本专利技术所述的本质抗静电热塑性聚氨酯弹性体，由以下重量百分数的原料制成：所述的聚合物多元醇为聚醚嵌段聚酰胺二醇，数均分子量为1000-3000，其结构如结构式1或结构式2所示：结构式1：HO-R1-O-(CO-R2-NH)m-CO-R3-CO(-O-R1)n-O-R1-O-H结构式2：HO-R1-O-(CO-R2-CO-NH-R3-NH)m-CO-R2-CO-(O-R1-O)n-H其中，m、n均为正整数，R1、R2和R3为线性或支化的烷烃或烯烃结构。优选地，所述的聚合物多元醇为聚四氢呋喃聚酰胺6嵌段共聚二醇、聚四氢呋喃聚酰胺66嵌段共聚二醇、聚四氢呋喃聚酰胺1010嵌段共聚二醇、聚四氢呋喃聚酰胺12嵌段共聚二醇、聚乙二醇聚酰胺6嵌段共聚二醇、聚乙二醇聚酰胺66嵌段共聚二醇、聚乙二醇聚酰胺1010嵌段共聚二醇、聚乙二醇聚酰胺12嵌段共聚二醇、聚丙二醇聚酰胺6嵌段共聚二醇、聚丙二醇聚酰胺66嵌段共聚二醇、聚丙二醇聚酰胺1010嵌段共聚二醇或聚丙二醇聚酰胺12嵌段共聚二醇中的一种。所述的异氰酸酯为4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、亚苯基-1,4-二异氰酸酯(PPDI)、萘-1,5-二异氰酸酯(NDI)、二苯甲烷-3,3’-二甲氧基-4,4’-二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、1,4-环己基-二异氰酸酯(CHDI)、癸烷-1,10-二异氰酸酯、3,3’-二甲基-4,4’-联苯二异氰酸酯(TODI)或氢化4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(HMDI)中一种或几种。所述的扩链剂为乙二醇、丙二醇、甲基丙二醇、二乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇或新戊二醇中的一种或几种。所述的抗氧剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(246)、3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸十八酯(1076)、二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯](245)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)、硫代二乙撑双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯](1035)、亚磷酸三苯酯(TTP)或亚磷酸三(壬基苯酯)(TNP)中的一种或几种。所述的催化剂为有机铋催化剂、有机锡催化剂或钛酸酯类催化剂中的一种或几种。本专利技术配方中不加入导电炭黑，产品是原始颜色，可以配色，能够制作各种颜色制品或透明制品。本专利技术所述的本质抗静电热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：(1)将聚合物多元醇、抗氧剂和催化剂加入反应釜A中，设置温度为95-105℃；将异氰酸酯置于反应釜B中，设置温度为40-60℃；将扩链剂置于反应釜C中，设置温度为50-60℃；(2)将反应釜A中原料与1/3-2/3的反应釜B中原料同时注入到双螺杆挤出机的第一区，剩余的反应釜B中原料与反应釜C中的原料一起注入到双螺杆挤出机的第五区，然后在螺杆后段进一步反应熟化，并经过双螺杆反应挤出，水下造粒，得到本质抗静电热塑性聚氨酯弹性体。其中，双螺杆挤出机温度为180-210℃，螺杆转速为180-200rmp。作为一个优选的技术方案，本专利技术所述的本质抗静电热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，具体包括以下步骤：(1)将计量的聚合物多元醇、抗氧剂、催化剂等加入到配有机械搅拌及温控的反应釜A中，设置温度为95-105℃；将二异氰酸酯放置于反应釜B中，设置温度为40-60℃；将扩链剂置于反应釜C中，设置温度为50-60℃；(2)待各反应釜温度稳定，通过带有精确计量的灌注系统，将反应釜A、B和C中的原料组分，按照每组分所占的重量百分比精确计量，然后分步注入到螺杆中，其中A组分与1/3～2/3的B组分同时注入到螺杆的第一区，剩余的B组分与C组分一起注入到螺杆的第五区，然后在螺杆后段进一步反应熟化并经过双螺杆反应挤出，水下造粒，得到本质抗静电热塑性聚氨酯弹性体。本专利技术制备的本质抗静电热塑性聚氨酯弹性体，表面电阻率为107-1010Ω。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术合成的抗静电热塑性聚氨酯弹性体，为本质抗静电热塑性聚氨酯弹性体，抗静电性能持久，并且可以配色，能够制作各种颜色制品或透明制品，其中表面电阻率最低为1.6×107Ω，并且获得了优异的低温弹性。2、本专利技术还提供其制备方法，加工工艺简单、高效，适合工业化生产。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步说明，但不限定本专利技术。实施例中用到的所有原料除特殊说明外，均为市购。实施例1一种本质抗静电热塑性聚氨酯弹性体，由以下重量百分数的原料制成：其制备方法如下：(1)聚四氢呋喃嵌段聚酰胺6共聚二醇(M＝1000)、抗氧剂1010和有机锡按重量百分比加入到反应釜A中，氮气保护，保持反应釜A温度为105℃，并在反应釜A中充分搅拌均匀。将MDI按重量百分比加入到反应釜B中，氮气保护，保持反应釜温度为60℃。将1,4-丁二醇按照重量百分比加入到反应釜C中，氮气保护，保持反应釜温度为55℃。(2)待各反应釜温度稳定，通过带有精确计量的灌注系统，将反应釜A、B和C中的原料组分，通过计量泵按照每组分所占的重量百分比精确计量三个釜A、B和C中原料的重量，其中把A组分和2/3的B组分在螺杆的第一区加入，预聚共混。然后，将C组分与1/3的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种本质抗静电热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：由以下重量百分数的原料制成：

【技术特征摘要】
1.一种本质抗静电热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：由以下重量百分数的原料制成：所述的聚合物多元醇为聚醚嵌段聚酰胺二醇，数均分子量为1000-3000，其结构如结构式1或结构式2所示：结构式1：HO-R1-O-(CO-R2-NH)m-CO-R3-CO(-O-R1)n-O-R1-O-H结构式2：HO-R1-O-(CO-R2-CO-NH-R3-NH)m-CO-R2-CO-(O-R1-O)n-H其中，m、n均为正整数，R1、R2和R3为线性或支化的烷烃或烯烃结构。2.根据权利要求1所述的本质抗静电热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：所述的聚合物多元醇为聚四氢呋喃聚酰胺6嵌段共聚二醇、聚四氢呋喃聚酰胺66嵌段共聚二醇、聚四氢呋喃聚酰胺1010嵌段共聚二醇、聚四氢呋喃聚酰胺12嵌段共聚二醇、聚乙二醇聚酰胺6嵌段共聚二醇、聚乙二醇聚酰胺66嵌段共聚二醇、聚乙二醇聚酰胺1010嵌段共聚二醇、聚乙二醇聚酰胺12嵌段共聚二醇、聚丙二醇聚酰胺6嵌段共聚二醇、聚丙二醇聚酰胺66嵌段共聚二醇、聚丙二醇聚酰胺1010嵌段共聚二醇或聚丙二醇聚酰胺12嵌段共聚二醇中的一种。3.根据权利要求1所述的本质抗静电热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：所述的异氰酸酯为4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、亚苯基-1,4-二异氰酸酯、萘-1,5-二异氰酸酯、二苯甲烷-3,3’-二甲氧基-4,4’-二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、1,4-环己基-二异氰酸酯、癸烷-1,10-二异氰酸酯、3,3’-二甲基-4,4’-联苯二异氰酸酯或氢化4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯中一种或几种...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈淑海，管永，张宁，刘凯良，
申请(专利权)人：山东一诺威聚氨酯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37