一种导电型TPU薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种导电型TPU薄膜及其制备方法。本发明专利技术的导电型TPU薄膜，按重量份计，包含如下组分：TPU70‑90份、复合导电剂5‑15份、分散剂1‑10份、抗氧剂1‑5份；其中，所述复合导电剂为羧基化碳纳米管和掺杂稀土金属的1‑萘甲酸改性石墨烯的混合物。本发明专利技术的制备方法工艺简单，制得的导电型TPU薄膜同时具有优良的导电性能和力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种导电型TPU薄膜及其制备方法
本专利技术涉及TPU材料
，尤其涉及一种导电型TPU薄膜及其制备方法。
技术介绍
TPU(Thermoplasticpolyurethanes)，热塑性聚氨酯弹性体橡胶，是一种新型的有机高分子合成材料，可以替代橡胶或软性聚氯乙烯材料，其良好的耐磨性，回弹性均优于普通聚氨酯，耐老化性能优于橡胶，可以说TPU是替代PVC和PU的最理想的材料，被国际上称为新型聚合物材料。它的分子结构是由二异氰酸酯和扩链剂反应得到的刚性嵌段以及二异氰酸酯与大分子多元醇反应得到的柔性链段交替构成的。TPU具有卓越的高张力、高拉力、强韧和耐老化特性，已广泛应用于医疗卫生、电子电器以及体育用品等方面。CN107141770A公开了一种电致伸缩性复合材料及其制备方法和应用，该专利技术利用50-60％TPU颗粒、10-20％碳纳米管和20-30％纳米钛酸钡、1-5％纳米银颗粒、1-10％纳米纤维素和5-20％的玻璃纤维制备得到电致伸缩复合材料，各组分之间相互配合，协同作用，使得其电致伸缩率可高达22-24.5％，可应用于功能性材料领域，具有很好的应用前景。该专利技术制得的复合材料电致伸缩性得到改善，但是力学性能和导电性能的平衡欠佳。CN105885390A公开了一种防滑防静电TPU薄膜及其制备方法，该专利技术利用70-90重量份TPU颗粒、20-40重量份环氧树脂、10-15重量份聚碳化二亚胺、10-20重量份尼龙纤维、20-30重量份导电碳纤维和10-20重量份玻璃纤维以及1-5重量份抗氧剂制备得到防滑防静电TPU薄膜，该TPU薄膜的表面电阻率为5.2×105-7.5×105Ω，抗静电性能良好，防滑摩擦系数为0.6-0.8，具有良好的防滑性能。此外，该专利技术制备的TPU薄膜的弹性模量为38-42MPa，断裂伸长率为550.52-628.25％，拉伸断裂应力为58.5-65.7MPa，力学性能良好，但其导电性能有待进一步提高。因此，开发一种同时具有优良的导电性能和力学性能的导电型TPU薄膜很有必要。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种导电型TPU薄膜及其制备方法，制得的导电型TPU薄膜同时具有优良的导电性能和力学性能。本专利技术的目的之一在于提供一种导电型TPU薄膜为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种导电型TPU薄膜，按重量份计，所述导电型TPU薄膜包含如下组分：其中，所述复合导电剂为羧基化碳纳米管和掺杂稀土金属的1-萘甲酸改性石墨烯的混合物。本专利技术的导电型TPU薄膜，采用复合导电剂对TPU进行改性，配合分散剂与抗氧剂使用，最终使制得的TPU薄膜具有优良的导电性能和力学性能；其中，复合导电剂为羧基化碳纳米管和掺杂稀土金属的1-萘甲酸改性石墨烯的混合物，羧基化碳纳米管具有-COOH、-OH等活性官能团，能与TPU聚合物基体形成分子间氢键，增强与TPU聚合物基体间的作用力，有利于导电网络结构的构筑和力学性能的改善；掺杂稀土金属的1-萘甲酸改性石墨烯使得表面具有很多羧基的石墨烯具有更高的导电活性，形成更稳定的导电网络，掺杂稀土金属的1-萘甲酸改性石墨烯与羧基化碳纳米管协同作用，使TPU薄膜具有更优良的导电性能和力学性能。其中，所述羧基化碳纳米管与所述掺杂稀土金属的1-萘甲酸改性石墨烯的质量比为(5-10):(1-3)，例如质量比为5:1、5:2、5:3、6:1、6:2、6:3、7:1、7:2、7:3、8:1、8:2、8:3、9:1、9:2、9:3、10:1、10:2或10:3等。选择上述质量配比范围可使导电性能和力学性能达到平衡，用量太少，起不到良好的导电性能改善作用，用量太多又会降低薄膜的力学性能，因此需要合理控制上述羧基化碳纳米管与掺杂稀土金属的1-萘甲酸改性石墨烯的质量比。其中，TPU为聚酯型TPU或聚醚型TPU，硬度在ShoreA60-ShoreD80。所述掺杂稀土金属的1-萘甲酸改性石墨烯中的稀土金属为二价稀土金属。优选地，所述二价稀土金属为铕、镱或钐中的任意一种或至少两种的混合物。所述稀土金属的质量占所述掺杂稀土金属的1-萘甲酸改性石墨烯质量的百分比为3-8％，例如所述稀土金属的质量占所述掺杂稀土金属的1-萘甲酸改性石墨烯质量的百分比为3％、4％、5％、6％、7％或8％等。所述羧基化碳纳米管为羧基化单壁碳纳米管、羧基化双壁碳纳米管或羧基化多壁碳纳米管中的任意一种或至少两种的混合物。所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴酸钠、聚偏氟乙烯或羧甲基纤维素钠中的任意一种或至少两种的混合物。所述混合物典型但非限制的组合为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠的混合物，聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴酸钠的混合物，聚乙烯吡咯烷酮、聚偏氟乙烯的混合物，聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素钠的混合物，十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴酸钠的混合物，十二烷基苯磺酸钠、聚偏氟乙烯的混合物，十二烷基苯磺酸钠、羧甲基纤维素钠的混合物，十六烷基三甲基溴酸钠、聚偏氟乙烯的混合物，十六烷基三甲基溴酸钠、羧甲基纤维素钠的混合物，聚偏氟乙烯或羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴酸钠的混合物，十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴酸钠、聚偏氟乙烯的混合物，十六烷基三甲基溴酸钠、聚偏氟乙烯或羧甲基纤维素钠的混合物，聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴酸钠、聚偏氟乙烯的混合物，十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴酸钠、聚偏氟乙烯或羧甲基纤维素钠的混合物，聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴酸钠、聚偏氟乙烯或羧甲基纤维素钠的混合物。所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂264或抗氧剂TNP中的任意一种或至少两种的混合物。本专利技术的目的之二在于提供以一种如目的之一所述的导电型TPU薄膜的制备方法，包括以下步骤：1)以羧基化碳纳米管和掺杂稀土金属的1-萘甲酸改性石墨烯为原料制备复合导电剂；2)将TPU、分散剂、抗氧剂和步骤1)得到的复合导电剂分别干燥，按配比混合均匀，挤出得到所述导电型TPU薄膜。步骤1)中，所述复合导电剂的制备方法为：a)将二价稀土金属离子、有机溶剂和1-萘甲酸改性石墨烯混合，干燥后得到所述掺杂稀土金属的1-萘甲酸改性石墨烯；其中，所述稀土金属的质量占所述掺杂稀土金属的1-萘甲酸改性石墨烯质量的百分比为3-8％；b)将羧基化碳纳米管与所述掺杂稀土金属的1-萘甲酸改性石墨烯以质量比为(5-10):(1-3)混合，干燥后，得到所述复合导电剂。优选地，步骤a)中，所述有机溶剂为乙醇。优选地，步骤b)中，所述干燥的温度为80-100℃，例如干燥的温度为80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94℃、95℃、96℃、97℃、98℃、99℃或100℃等。所述1-萘甲酸改性石墨烯采用如下方法制得：按配比将1-萘甲酸溶于无水乙醇中，获得1-萘甲酸乙醇溶液，然后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导电型TPU薄膜，其特征在于，按重量份计，所述导电型TPU薄膜包含如下组分：/n

【技术特征摘要】
1.一种导电型TPU薄膜，其特征在于，按重量份计，所述导电型TPU薄膜包含如下组分：



其中，所述复合导电剂为羧基化碳纳米管和掺杂稀土金属的1-萘甲酸改性石墨烯的混合物。


2.根据权利要求1所述的导电型TPU薄膜，其特征在于，所述羧基化碳纳米管与所述掺杂稀土金属的1-萘甲酸改性石墨烯的质量比为(5-10):(1-3)。


3.根据权利要求1或2所述的导电型TPU薄膜，其特征在于，所述掺杂稀土金属的1-萘甲酸改性石墨烯中的稀土金属为二价稀土金属；
优选地，所述二价稀土金属为铕、镱或钐中的任意一种或至少两种的混合物。


4.根据权利要求1-3之一所述的导电型TPU薄膜，其特征在于，所述稀土金属的质量占所述掺杂稀土金属的1-萘甲酸改性石墨烯质量的百分比为3-8％。


5.根据权利要求1-4之一所述的导电型TPU薄膜，其特征在于，所述羧基化碳纳米管为羧基化单壁碳纳米管、羧基化双壁碳纳米管或羧基化多壁碳纳米管中的任意一种或至少两种的混合物。


6.根据权利要求1-5之一所述的导电型TPU薄膜，其特征在于，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴酸钠、聚偏氟乙烯或羧甲基纤维素钠中的任意一种或至少两种的混合物。


7.根据权利要求1-6之一所述的导电型TPU薄膜，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂264或抗氧剂TNP中的任意一种或至少两种...

【专利技术属性】
技术研发人员：何建雄，杨博，
申请(专利权)人：东莞市雄林新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44