一种防静电发泡弹性体材料及其制备方法技术

本申请涉及发泡材料领域，具体公开了一种防静电发泡弹性体材料及其制备方法。防静电发泡弹性体材料包括以下重量份的原料：4

【技术实现步骤摘要】
一种防静电发泡弹性体材料及其制备方法


[0001]本申请涉及发泡材料
，更具体地说，它涉及一种防静电发泡弹性体材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]发泡材料具有密度低、比强度高、吸收冲击荷载能力强、隔热性能好等特点而备受青睐，被广泛应用于包装、工业、农业、交通运输业、航空航天及日用民用等领域。常用的发泡材料有聚苯乙烯泡沫、聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沫及聚氨酯软质和硬质泡沫。
[0003]热塑性聚氨酯(TPU)具有良好的物理性能、低温柔韧性、耐水解、耐老化性能、对环境友好、可回收利用等优点，将发泡TPU粒子通过蒸汽模压成型得到的发泡制品在保留基料优异的性能之外，同时具有优异回弹性能、低密度。因此，发泡TPU制品在鞋材领域、汽车领域、包装领域及日常生活中具有广泛的应用前景。
[0004]聚氨酯发泡材料制品的生产、加工和应用过程中，由于其自身不能电离，分子链间存在很大的禁带能级而使载流分子无法运动，导致其表面电阻率高，非常容易产生静电，而且很难消除，易导致吸尘、电子器件击穿、防电和燃烧等现象，存在严重的安全隐患。因此，在某些特定工作的场合下，需要对其进行抗静电改性，采取一定措施消除静电受到广泛关注。
[0005]目前有通过在聚氨酯发泡材料中添加炭黑或季铵盐作为抗静电剂的方法，但针对上述中的相关技术，专利技术人发现，炭黑的加入会使得基材物理机械性能变差，而且炭黑的分散性差，导致材料电导率不稳定，而季铵盐作为抗静电剂时，热稳定性差，还具有一定的毒性和刺激性。

技术实现思路

[0006]为了使聚氨酯发泡材料具有抗静电效果，且物理机械性能好，抗静电效果稳定，本申请提供一种防静电发泡弹性体材料及其制备方法。
[0007]第一方面，本申请提供一种防静电发泡弹性体材料，采用如下的技术方案：一种防静电发泡弹性体材料，包括以下重量份的原料：4
‑
6份聚合物多元醇、4
‑
6份二异氰酸酯、0.5
‑
1.5份阻燃剂、0.2
‑
0.4份发泡剂、0.06
‑
0.2份抗菌剂、0.1
‑
0.3份泡沫稳定剂、0.05
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0.1份扩链剂、0.1
‑
0.3份抗静电剂；所述抗静电剂包括质量比为0.3
‑
0.5:1的碳纤维和碳纳米管纳米纤维。
[0008]通过采用上述技术方案，以碳纤维和碳纳米管纳米纤维作为抗静电剂，碳纤维作为导电材料，具有质轻、导电性能好的优点，其具有吸潮效果，碳纤维表面的极性官能团吸附水分子并通过介孔向纤维内部扩散，游离的水分子进入碳纤维纤维的片层之间，影响π电子的传输，使碳纤维的电阻率升高，然后碳纤维继续吸湿，游离水与碳纤维内部的极性官能团通过氢键结合，形成结合水，进一步改善碳纤维的电性能，碳纳米管具有超强的力学性能、极强的长径比、高热稳定性、良好的导电性能，以及独特的一维纳米结构所特有的纳米
效应，两种呈纤维状的原料，能在聚氨酯发泡弹性体材料中相互搭接，形成导电通路，改善聚氨酯发泡弹性体材料的导电稳定性，且相互搭接的碳纤维和碳纳米管纳米纤维还能进一步提高聚氨酯发泡弹性体材料的拉伸强度。
[0009]可选的，所述聚合物多元醇选自聚环氧丙烷三元醇、聚四氢呋喃醚三元醇或聚己内酯三元醇中的一种，聚合物多元醇的摩尔质量为3000～5000g/mol。
[0010]可选的，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯或二苯甲烷二异氰酸酯。
[0011]可选的，所述碳纤维管纳米纤维由以下方法制成：将聚氨酯用溶剂溶解，制成浓度为12
‑
16wt％的溶液，加入碳纳米管、锗粉和β
‑
环糊精，混匀，制得纺丝液，静电纺丝，制得初纤维；在所述初纤维上涂覆ATO水性溶胶，在40
‑
50℃下干燥20
‑
30min，获得预处理初纤维；将所述预处理初纤维浸入浓度为1
‑
3wt％的正硅酸四乙酯溶液中浸泡4
‑
8h，然后加入到pH值为9
‑
10的乙醇和水的混合溶液中，在50
‑
55℃下浸渍，取出后在70
‑
110℃下干燥1
‑
3h。
[0012]通过采用上述技术方案，先将聚氨酯用溶剂溶解，加入碳纳米管、锗粉和β
‑
环糊精，因碳纳米管和锗粉的比表面积较大，极易团聚，因此加入β
‑
环糊精，β
‑
环糊精改善聚氨酯的亲水性，且其独特的内疏水外亲水又具有中空锥形结构与碳纳米管、锗粉形成包含复合物，有利于碳纳米管和锗粉在纺丝液中分散，而且β
‑
环糊精含有大量的羟基，使初纤维的吸湿性提升，电子逸散速度也相应增大，加入使得纤维材料的静电压半衰期延长，能增加抗静电性，锗具有半导体特性，能使初纤维的抗静电性得到改善，而且锗粉分布在初纤维上，使得初纤维表面凹凸不平，使初纤维表面粗糙度增大，在将ATO水性溶胶涂覆于初纤维上时，锗粉增大了ATO水性溶胶与初纤维的结合强度，防止ATO无机膜龟裂，ATO作为一种半导体氧化物纳米材料，具有良好的光学性能和导电性能，能形成导电通路，起到进一步增强碳纳米管纳米纤维的抗静电性的作用，最后在ATO无机膜表面包覆一层均匀的纳米二氧化硅粒子，增强ATO无机膜的强度，进而改善碳纳米管纳米纤维的强度，还能通过纳米二氧化硅粒子增加预处理初纤维表面的粗糙度，使碳纳米管纳米纤维在于聚氨酯混合时，结合强度高，而且负载于碳纳米管纳米纤维表面的二氧化硅粒子，在聚氨酯发泡弹性体材料产生裂纹时，能形成桥接裂纹，通过微裂缝和微孔提高聚氨酯发泡弹性体材料的断裂韧性，进一步改善力学强度。
[0013]可选的，所述碳纳米管纳米纤维的原料重量份如下：4
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4.5份聚氨酯、0.12
‑
0.2份碳纳米管、0.1
‑
0.15份锗粉、0.5
‑
0.7份β
‑
环糊精、2
‑
3份ATO水性溶胶。
[0014]通过采用上述技术方案，碳纳米管纳米纤维的力学强度高，抗静电效果好，且具有一定的抑菌、抗菌能力。
[0015]可选的，所述碳纳米管经混酸氧化处理制得。
[0016]通过采用上述技术方案，碳纳米管的表面能大，极易发生团聚，影响其在聚氨酯中的分散，且其表面光滑完整，悬挂键极少，与聚氨酯难以键合，使用硫酸和硝酸按照3:1的体积比混合制成混酸，该酸体系对碳纳米管进行氧化改性，并采用超声振荡，使得碳纳米管的反应活性增加，减弱了碳管之间相互缠绕的程度，且还可以使碳纳米管表面带上羧基及羟基基团，使得碳纳米管的静电斥力增大，使其在聚氨酯中分散更加均匀，不易团聚，提高纺丝液的稳定性。
[0017]可选的，所述碳纤维经以下预处理：将碳纤维在浓度为2
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6wt％的十六烷基三甲基
氯化铵水溶液浸渍，干燥后浸渍本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防静电发泡弹性体材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：4
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6份聚合物多元醇、4
‑
6份二异氰酸酯、0.5
‑
1.5份阻燃剂、0.2
‑
0.4份发泡剂、0.06
‑
0.2份抗菌剂、0.1
‑
0.3份泡沫稳定剂、0.05
‑
0.1份扩链剂、0.1
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0.3份抗静电剂；所述抗静电剂包括质量比为0.3
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0.5:1的碳纤维和碳纳米管纳米纤维。2.根据权利要求1所述的防静电发泡弹性体材料，其特征在于：所述碳纤维管纳米纤维由以下方法制成：将聚氨酯用溶剂溶解，制成浓度为12
‑
16wt%的溶液，加入碳纳米管、锗粉和β
‑
环糊精，混匀，制得纺丝液，静电纺丝，制得初纤维；在所述初纤维上涂覆ATO水性溶胶，在40
‑
50℃下干燥20
‑
30min，获得预处理初纤维；将所述预处理初纤维浸入浓度为1
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3wt%的正硅酸四乙酯溶液中浸泡4
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8h，然后加入到pH值为9
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10的乙醇和水的混合溶液中，在50
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55℃下浸渍，取出后在70
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110℃下干燥1
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3h。3.根据权利要求2所述的防静电发泡弹性体材料，其特征在于：所述碳纳米管纳米纤维的原料重量份如下：4
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4.5份聚氨酯、0.12
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0.2份碳纳米管、0.1
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0.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：游秀和，林丽红，冯亚芬，
申请(专利权)人：福建省新路体育用品有限公司，
类型：发明
国别省市：