离子型二醇抗静电聚氨酯及其制备方法技术

本公开提供具有下式的离子型二醇

Ionic type glycol antistatic polyurethane and preparation method thereof

The present invention provides an ionic diol having a lower form

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】离子型二醇抗静电聚氨酯及其制备方法
本公开广义地涉及抗静电聚合物以及制备它们的方法。
技术介绍
防静电剂或抗静电剂用于耗散静电或静电荷。在许多工业产品和材料的加工和使用中，静电荷的积聚会带来诸多问题。携带静电可引起材料相互粘连或彼此排斥。此外，静电荷积聚可引起物体吸引污物和灰尘，这可导致制造或污染问题并且可损害产品性能。来自绝缘物体的突然静电放电也可为严重的问题。当存在易燃材料时，静电放电可作为着火源，导致火灾和/或爆炸。由于现代电子装置对于由静电放电导致的永久损坏极其敏感，静电荷在电子工业中尤其成问题。在低湿度的条件下以及当液体或固体彼此接触(摩擦带电)地移动时，静电荷在绝缘物体上的积聚尤其常见并且成问题。可通过增大材料的导电性来控制静电荷积聚。这可通过增大离子或电子传导性来实现。目前控制静电积聚最常见的方法是通过水分吸附来增大导电率。这常常通过对周围空气增加水分(增湿)或通过使用吸湿性抗静电剂来实现，这些抗静电剂一般被称为湿润剂，因为它们是依靠吸收空气水分来产生效力的。大多数抗静电剂通过耗散积聚的静电荷来发挥作用；因此，静电衰减率和表面导电性是抗静电剂有效性的常见量度。可将抗静电剂施用于表面(外用抗静电剂)或掺入大量的其它绝缘材料中(内用抗静电剂)。内用抗静电剂常常在诸如塑料的聚合物中采用。一般来讲，内用抗静电剂分为以下几类：(1)在熔融加工期间直接混合到熔融聚合物中的抗静电剂；(2)混合到聚合物溶液中然后经过涂覆和干燥的抗静电剂；或(3)(用或不用溶剂)溶解到随后将发生聚合的单体中的抗静电剂。抗静电剂已知并广泛用于多种化学类别，包括有机胺和酰胺、脂肪酸酯类、有机酸、聚氧乙烯衍生物、多羟基醇、金属、碳黑、半导体以及各种有机盐和无机盐。许多抗静电剂也是表面活性剂，并且本质上可为中性或离子性的。许多低分子量中性抗静电剂的蒸汽压足够高，因此不适于高温使用(例如，聚合物熔融加工)，因为材料通过蒸发而发生损耗。许多其它中性抗静电剂的热稳定性不足，无法经受聚合物熔融加工或其它高温加工条件。大多数非金属抗静电剂一般为湿润剂，依靠水分的吸附和传导来耗散电荷。因此，其有效性在低环境湿度时通常被削弱。这些抗静电剂中的许多也是水溶解性的，容易通过将材料暴露于水中(例如，洗涤)而容易地去除，因此非常不耐用。在某些聚合物组合物中，无机、有机和有机氟阴离子的金属盐也可用作抗静电剂。出于成本和毒性方面的考虑以及由于碱金属阳离子(特别是锂)的高亲水性，碱金属盐最常用。然而，大多数金属盐不相容中等极性至低极性的聚合物，诸如聚丙烯、聚酯和聚碳酸酯。此不相容性可导致抗静电剂性能不足和/或聚合物成品的物理特性或透明度不可接受地下降。因此，金属盐用作内用抗静电剂一般限于高极性和/或亲水性聚合物基体。
技术实现思路
一直需要抗静电剂，尤其是可掺入涂料和聚合物熔融组合物中的抗静电剂。在一个方面，本公开提供由下式表示的离子型二醇：其中R1表示具有6至18个碳原子的烷基基团；R2和R3独立地表示具有1至4个碳原子的烷基基团；R4表示具有2至8个碳原子的亚烷基基团；并且R5表示具有1至8个碳原子的亚烷基基团。在另一个方面，本公开提供具有聚合物主链的抗静电聚氨酯，该聚合物主链包含：至少一个由下式表示的二价链段a)其中R1表示具有6至18个碳原子的烷基基团，R2和R3独立地表示具有1至4个碳原子的烷基基团，R4表示具有2至18个碳原子的亚烷基基团，并且R5表示具有2至18个碳原子的亚烷基基团；由下式表示的二价链段b)其中R6表示具有2至18个碳原子的二价有机基团，其中至少一个二价链段b)与至少一个二价链段a)相邻；由下式表示的二价链段c)其中R7表示具有2至12个碳原子的二价有机基团，并且w表示正整数，其中至少一个二价链段c)中与至少一个二价链段b)相邻；以及由下式表示的二价链段d)其中每个R8独立地表示具有1至8个碳原子的亚烷基基团，每个R9独立地表示具有1至4个碳原子的烷基基团，每个R10独立地表示H或具有1至8个碳原子的烷基基团，并且v表示正整数，其中至少一个二价链段d)与至少一个二价链段b)相邻，其中相邻二价链段上的末端羰基基团不彼此直接键合，并且其中相邻二价链段上的末端-O-基团不彼此直接键合。在第三方面，本公开提供制备抗静电聚氨酯的方法，该方法包括以下步骤：a)将第一二醇与摩尔过量的二异氰酸酯反应以形成第一预聚物，其中第一二醇由下式表示其中R1表示具有6至18个碳原子的烷基基团；R2和R3独立地表示具有1至4个碳原子的烷基基团；R4表示具有2至18个碳原子的亚烷基基团；R5表示具有2至18个碳原子的亚烷基基团；并且其中二异氰酸酯由下式表示OCN-R6-NCO其中R6表示具有2至18个碳原子的二价有机基团；b)将第一预聚物与第二二醇反应以形成第二预聚物，其中第二二醇由下式表示其中R7表示具有2至12个碳原子的二价有机基团，w表示正整数；以及c)将第二预聚物与第三二醇反应以形成抗静电聚氨酯，其中第三二醇由下式表示其中每个R8独立地表示具有1至8个碳原子的亚烷基基团，每个R9独立地表示具有1至4个碳原子的烷基基团，每个R10独立地表示H或具有1至8个碳原子的烷基基团，并且v表示正整数。在第四方面，本公开提供根据本公开的抗静电聚氨酯制备方法制得的抗静电聚氨酯。当配制为水基涂料组合物时，根据本公开的抗静电聚氨酯可在水中表现出良好的分散性。另外，它们可均匀地掺入多种聚合物熔融组合物中。根据本公开的抗静电聚氨酯可用于提供静电衰减时间短于7秒的涂料，并且由于其耐久性而可赋予一定程度的保护。本公开的抗静电聚氨酯的特性可相对容易地通过调节多元醇对多异氰酸酯的比率来调整。例如，对于也影响抗静电性能的玻璃化转变温度(Tg)，可通过配方中表面活性剂二醇和聚丙二醇两者的百分比来改变。根据本公开的抗静电聚氨酯可用于例如水基涂料组合物中，并且可在聚合物挤出工艺中用作抗静电添加剂。在考虑具体实施方式以及所附权利要求书之后，将进一步理解本公开的特征和优点。具体实施方式根据本公开的离子型二醇由下式表示：R1表示具有6至18个碳原子、优选6至14个碳原子、更优选6至10个碳原子、以及甚至更优选8个碳原子的烷基基团。示例包括己基、环己基、辛基、异辛基、二甲基环己基、壬基、癸基、十二烷基、十六烷基和十八烷基基团。R2表示具有1至4个碳原子的烷基基团。示例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基和丁基基团。优选地，R2表示甲基或乙基基团。R3表示具有1至4个碳原子的烷基基团。示例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基和丁基基团。优选地，R2表示甲基或乙基基团。R4独立地表示具有2至4个碳原子的线性亚烷基基团。示例包括乙烯(即–CH2CH2–)、丙烷-1,2-二基(即–CH2CH(CH3)–)、丙烷-1,3-二基和丁烷-1,4-二基基团。优选地，R4表示乙烷-1,2-二基或丙烷-1,2-二基。R5表示具有1至8个碳原子、优选2至4个碳原子的亚烷基基团。示例包括亚甲基、乙烯、丙烷-1,2-二基、丙烷-1,3-二基、丁烷-1,4-二基、己烷-1,6-二基、环己烷-1,4-二基和辛烷-1,8-二基基团。根据本公开的抗静电聚氨酯包含对应于其制备过程中所用的各种组分(如，多元醇和多异氰酸酯)的二价链段a)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由下式表示的离子型二醇：

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.16 US 62/092,5581.一种由下式表示的离子型二醇：其中R1表示具有6至18个碳原子的烷基基团；R2和R3独立地表示具有1至4个碳原子的烷基基团；R4表示具有2至8个碳原子的亚烷基基团；并且R5表示具有1至8个碳原子的亚烷基基团。2.根据权利要求1所述的离子型二醇，其中R1具有6至10个碳原子。3.根据权利要求1或2所述的离子型二醇，其中R2和R3独立地为甲基或乙基。4.根据权利要求1至3中任一项所述的离子型二醇，其中R4具有2至4个碳原子。5.根据权利要求1至4中任一项所述的离子型二醇，其中R5具有2至4个碳原子。6.一种具有聚合物主链的抗静电聚氨酯，所述聚合物主链包含：至少一个由下式表示的二价链段a)其中R1表示具有6至18个碳原子的烷基基团，R2和R3独立地表示具有1至4个碳原子的烷基基团，R4表示具有2至18个碳原子的亚烷基基团，并且R5表示具有2至18个碳原子的亚烷基基团；由下式表示的二价链段b)其中R6表示具有2至18个碳原子的二价有机基团，其中所述二价链段b)中的至少一个与所述二价链段a)中的至少一个相邻；由下式表示的二价链段c)其中R7表示具有2至12个碳原子的二价有机基团，并且w表示正整数，其中所述二价链段c)中的至少一个与所述二价链段b)中的至少一个相邻；以及由下式表示的二价链段d)其中每个R8独立地表示具有1至8个碳原子的亚烷基基团，每个R9独立地表示具有1至4个碳原子的烷基基团，每个R10独立地表示H或具有1至8个碳原子的烷基基团，并且v表示正整数，其中所述二价链段d)中的至少一个与所述二价链段b)中的至少一个相邻，其中相邻二价链段上的末端羰基基团不彼此直接键合，并且其中相邻二价链段上的末端-O-基团不彼此直接键合。7.根据权利要求6所述的抗静电聚氨酯，其中R1具有6至10个碳原子。8.根据权利要求6或7所述的抗静电聚氨酯，其中R2和R3独立地为甲基或乙基。9.根据权利要求6至8中任一项所述的抗静电聚氨酯，其中R4具有2至4个碳原子。10.根据权利要求6至9中任一项所述的抗静电聚氨酯，其中R5具有2至4个碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宇，J·M·科伦，卢永上，S·S·伊耶，W·M·拉曼纳，T·P·科伦，J·A·佩特森，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US