一种碳纳米管改性的TPU抗静电薄膜制造技术

本发明专利技术公开了一种碳纳米管改性的TPU抗静电薄膜，所述碳纳米管改性的TPU抗静电薄膜按以下方法制得：将碳纳米管进行高速搅拌，同时将分散剂溶于液体中通过喷雾的方式将其喷入搅拌中的碳纳米管粉体中，使得碳纳米管表面活化，得到的活性碳纳米管作为导电填充剂添加至TPU材料基体中，从而制备出导电性能良好的TPU/碳纳米管导电母粒，然后将TPU/碳纳米管导电母粒与TPU基体树脂和热氧稳定剂、流动改性剂、耐摩擦剂等助剂进行混合，通过吹塑、流延或双向拉伸工艺制备出TPU抗静电薄膜。本发明专利技术制备的TPU抗静电薄膜导电性能良好，抗静电持久性强，使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】
一、
本专利技术涉及一种碳纳米管改性的TPU抗静电薄膜。二、
技术介绍
热塑性聚氨酯(TPU)不仅具有交联性聚氨酯的高强度、高耐磨等橡胶特性，而且具备线性高分子材料的热塑性能，从而使其应用得以扩展到塑料领域。尤其是近几十年，TPU已经成为发展最快的高分子材料之一。TPU薄膜是TPU材料的一种重要应用形式，近年来随着高科技的发展和进步也得到了越来越广泛的应用。由于TPU具有高强度、耐磨、弹性佳、耐候的特点，使得TPU薄膜广泛用于汽车工业、鞋材、服装贴合、成衣、化工、电子、医疗等领域。其中，TPU抗静电薄膜便是其中之一。TPU抗静电薄膜主要包括应用抗静电剂制备TPU抗静电薄膜、采用导电型填料生产TPU抗静电塑料薄膜、采用涂料生产TPU防静电薄膜等。其中，采用导电型填料不仅可以生产TPU防静电塑料薄膜，而且由于其抗静电性基于填料的导电性，持久性较表面活性剂型TPU抗静电薄膜好，而且抗静电性受环境湿度的影响小。在众多导电型填料中，碳纳米管具有良好的导电性，同时又拥有较大的长径比，因而很适合作导电填料，相对于其它金属颗粒和石墨颗粒，其很少的用量就能形成导电网链，且其密度比金属颗粒小得多，不易因重力的作用而聚沉。利用碳纳米管的这些特性将其作为导电介质加入到塑料中，对塑料的导电性会产生强烈影响。目前，碳纳米管在TPU抗静电材料中的应用研究主要是通过改变碳纳米管的结构及含量，改进碳纳米管在TPU中的分散性，以及对碳纳米管进行表面处理来均衡TPU抗静电材料的导电性和其他各项性能。三、
技术实现思路
本专利技术提供了一种碳纳米管改性的TPU抗静电薄膜，碳纳米管经预处理改性后，作为导电填充剂添加至TPU材料基体中，从而制备出导电性能良好的TPU/碳纳米管导电母粒，然后利用TPU/碳纳米管导电母粒制备TPU抗静电薄膜。本专利技术采用的技术方案是：一种碳纳米管改性的TPU抗静电薄膜，所述碳纳米管改性的TPU抗静电薄膜按以下方法制得：(1)将分散剂A溶于溶剂中，得到分散剂溶液，然后将分散剂溶液通过高压喷淋法喷入高速搅拌的碳纳米管中，高速搅拌混合后，制得活性碳纳米管；(2)活性碳纳米管与TPU聚合物基体材料A搅拌混匀，然后与助剂A混合，经双螺杆挤出机熔融挤出造粒制得TPU/碳纳米管导电母粒；所述TPU聚合物基体材料A、活性碳纳米管、助剂A的质量份数为70～95质量份、5～30质量份、0.1～20质量份；优选为70～90质量份、10～30质量份、0.2～20质量份；所述助剂A为分散剂B、偶联剂、抗氧剂、润滑剂中的一种或两种以上的混合；优选所述助剂A为偶联剂、抗氧剂、润滑剂中的一种或两种以上与分散剂B的混合，更优选助剂A为偶联剂、抗氧剂中的一种或两种与分散剂B、润滑剂的混合。进一步，优选步骤(2)中原料的配方为：TPU聚合物基体材料A、活性碳纳米管、分散剂B、偶联剂、抗氧剂、润滑剂的质量份数为70～90质量份、10～30质量份、0.1～10质量份、0.01～5质量份、0.01～2质量份、0.01～10质量份，其中分散剂B、偶联剂、抗氧剂、润滑剂的总的质量份数为0.2～20质量份。更进一步，优选步骤(2)中原料的配方为：TPU聚合物基体材料A、活性碳纳米管、分散剂B、偶联剂、抗氧剂、润滑剂的质量份数为70～90质量份、10～30质量份、1～8质量份、0.01～3质量份、0.01～2质量份、0.01～3质量份。(3)TPU/碳纳米管导电母粒与TPU聚合物基体材料B、助剂B混合，通过吹塑、流延或双向拉伸工艺制备得到碳纳米管改性的TPU抗静电薄膜基于所述的TPU聚合物基体材料B、TPU/碳纳米管导电母粒和助剂B，TPU/碳纳米管导电母粒中含有的碳纳米管的质量百分比为0.01～10％，助剂B的质量百分比为0.5～15％，余量均为TPU基体；所述TPU基体包括TPU/碳纳米管导电母粒中含有的TPU以及新加入的TPU聚合物基体材料B。进一步，基于所述的TPU聚合物基体材料B、TPU/碳纳米管导电母粒和助剂B，TPU/碳纳米管导电母粒中含有的碳纳米管的质量百分比为1～10％，助剂B的质量百分比为0.5～15％，余量均为TPU基体；所述助剂B为热氧稳定剂、流动改性剂、耐摩擦剂中的一种或两种以上的混合；优选所述助剂B为热氧稳定剂、耐摩擦剂中的一种或两种与流动改性剂的混合。更进一步，所述助剂为热氧稳定剂、流动改性剂、耐摩擦剂，所述原料的质量百分比各自为：TPU/碳纳米管导电母粒中含有的碳纳米管2～8％，热氧稳定剂0.1～2％，流动改性剂0.5～10％，耐摩擦剂0.5～3％，余量均为TPU。所述方法中，分散剂A和分散剂B用于区分不同步骤中所使用的分散剂，A、B不具有化学意义。TPU聚合物基体材料A和B用于区分不同步骤中所使用的TPU聚合物基体材料，A、B不具有化学意义。所述分散剂A和分散剂B各自独立为十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、黄原胶、十二烷基硫酸钠、聚乙二醇辛基苯基醚、羧甲基纤维素钠、双十六烷基磷酸、阿拉伯胶、十六烷基三甲基溴化铵、烷基酚环氧乙烷缩合物乳化剂、十六烷基三甲基溴化钠、聚偏氟乙烯中的一种或两种以上的混合物。所述步骤(1)中，所述溶剂为水、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、正丁醇、氯仿、无水乙醇、丙酮、石油醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一种或两种以上的混合物；所述步骤(1)中，所述碳纳米管、分散剂A、溶剂的质量份数比为85～95：0.1～5：5～10。所述碳纳米管为多壁碳纳米管、单壁碳纳米管中的一种或两种的混合物，优选多壁碳纳米管。所述TPU聚合物基体材料A或B各自独立为粒子或粉状材料，优选使用TPU聚合物粉状材料，平均粒径为0.5μm到5mm，优选TPU聚合物基体材料A或B的熔融指数为2-100g/10min，优选10-30g/10min，利于碳纳米管在TPU基体中的分散。所述步骤(2)中，所述偶联剂为钛酸酯类偶联剂、硅烷类偶联剂中的一种或两种以上的混合物；所述钛酸酯类偶联剂可以为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、单烷氧基不饱和脂肪酸钛酸酯或双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯中的一种或两种以上的混合物；所述硅烷偶联剂可以采用KH550，KH560、KH570、KH792、DL602、DL171中的一种或两种以上的混合物；所述抗氧剂优选为1098、168、1010、1076、DLTP、MB、164、264中的一种或两种以上的混合物。所述润滑剂优选为PE蜡、蒙旦蜡、硅酮粉、硬脂酸、油酸、硬脂酸钙、乙撑双硬脂酸酰胺、芥酸酰胺中的一种或两种以上的混合物。所述步骤(2)中，所述双螺杆挤出机的加工工艺为螺杆转速100～1000r/min，挤出温度为180-250℃。所述步骤(2)中，双螺杆挤出机熔融挤出造粒，造粒方式有多种，可选水冷拉条切粒、风冷拉条切粒、模面热切、水下切等。均为本领域技术人员公知的方法。所述步骤(1)中，所述高压喷淋法是将分散剂溶液通过高压喷淋装置以喷雾的形式喷入高速搅拌的碳纳米管，所述高压喷淋装置可采用高压喷淋机，通过高压水泵将分散剂溶液经高压喷头成喷雾状喷入物料中。所述高压喷淋机用于碳纳米管预处理尚属首次。高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纳米管改性的TPU抗静电薄膜，其特征在于所述碳纳米管改性的TPU抗静电薄膜按以下方法制得：(1)将分散剂A溶于溶剂中，得到分散剂溶液，然后将分散剂溶液通过高压喷淋法喷入高速搅拌的碳纳米管中，高速搅拌混合后，制得活性碳纳米管；所述碳纳米管、分散剂A、溶剂的质量份数比为85～95：0.1～5：5～10；(2)活性碳纳米管与TPU聚合物基体材料A搅拌混匀，然后与助剂A混合，经双螺杆挤出机熔融挤出造粒制得TPU/碳纳米管导电母粒；所述TPU聚合物基体材料A、活性碳纳米管、助剂A的质量份数为70～95质量份、5～30质量份、0.1～20质量份；所述助剂A为分散剂B、偶联剂、抗氧剂、润滑剂中的一种或两种以上的混合；(3)TPU/碳纳米管导电母粒与TPU聚合物基体材料B、助剂B混合，通过吹塑、流延或双向拉伸工艺制备得到碳纳米管改性的TPU抗静电薄膜基于所述的TPU聚合物基体材料B、TPU/碳纳米管导电母粒和助剂B，TPU/碳纳米管导电母粒中含有的碳纳米管的质量百分比为0.01～10％，助剂B的质量百分比为0.5～15％，余量均为TPU基体；所述TPU基体包括TPU/碳纳米管导电母粒中含有的TPU以及新加入的TPU聚合物基体材料B；所述助剂B为热氧稳定剂、流动改性剂、耐摩擦剂中的一种或两种以上的混合。...

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管改性的TPU抗静电薄膜，其特征在于所述碳纳米管改性的TPU抗静电薄膜按以下方法制得：(1)将分散剂A溶于溶剂中，得到分散剂溶液，然后将分散剂溶液通过高压喷淋法喷入高速搅拌的碳纳米管中，高速搅拌混合后，制得活性碳纳米管；所述碳纳米管、分散剂A、溶剂的质量份数比为85～95：0.1～5：5～10；(2)活性碳纳米管与TPU聚合物基体材料A搅拌混匀，然后与助剂A混合，经双螺杆挤出机熔融挤出造粒制得TPU/碳纳米管导电母粒；所述TPU聚合物基体材料A、活性碳纳米管、助剂A的质量份数为70～95质量份、5～30质量份、0.1～20质量份；所述助剂A为分散剂B、偶联剂、抗氧剂、润滑剂中的一种或两种以上的混合；(3)TPU/碳纳米管导电母粒与TPU聚合物基体材料B、助剂B混合，通过吹塑、流延或双向拉伸工艺制备得到碳纳米管改性的TPU抗静电薄膜基于所述的TPU聚合物基体材料B、TPU/碳纳米管导电母粒和助剂B，TPU/碳纳米管导电母粒中含有的碳纳米管的质量百分比为0.01～10％，助剂B的质量百分比为0.5～15％，余量均为TPU基体；所述TPU基体包括TPU/碳纳米管导电母粒中含有的TPU以及新加入的TPU聚合物基体材料B；所述助剂B为热氧稳定剂、流动改性剂、耐摩擦剂中的一种或两种以上的混合。2.如权利要求1所述的碳纳米管改性的TPU抗静电薄膜，其特征在于所述分散剂A和分散剂B各自独立为十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、黄原胶、十二烷基硫酸钠、聚乙二醇辛基苯基醚、羧甲基纤维素钠、双十六烷基磷酸、阿拉伯胶、十六烷基三甲基溴化铵、烷基酚环氧乙烷缩合物乳化剂、十六烷基三甲基溴化钠、聚偏氟乙烯中的一种或两种以上的混合物。3.如权利要求1所述的碳纳米管改性的TPU抗静电薄膜，其特征在于所述步骤(2)中原料的配方为：TPU聚合物基体材料A、活性碳纳米管、分散剂B、偶联剂、抗氧剂、润滑剂的质量份数为70～90质量份、10～30质量份、0.1～10质量份、0.01～5质量份、0....

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，甄万清，
申请(专利权)人：嘉兴市高正高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33