【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及抗静电材料，更具体地，涉及一种碳纳米管增强聚氨酯抗静电复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、聚氨酯(pu)作为一种常见的高分子材料，具有高弹性、良好的挠曲性、较高的弹性模量、优异的耐磨性能，可用于制备硬度跨度大的各类制品，例如各种高速胶辊(＞1000r/min)、叶轮、筛板、传动带、衬里、高压密封件、鞋底等制品，通常其制品的硬度范围涵盖邵氏硬度从shore a20至shore d70。聚氨酯的生产方式按加工工艺分为：混炼胶(mpu)、浇注胶(cpu)、热塑型(tpu)，cpu与另两种相比，原材料选择范围更大、产品硬度范围更宽、特别适合于大中型制品的生产，弥补了tpu与mpu制品加工工艺的局限和不足，最大限度地发挥聚氨酯弹性体的性能优势。但随着聚氨酯应用领域的进一步拓展，使用者在实际应用过程中也对聚氨酯材料提出了新的要求，例如当聚氨酯应用于高端电子输送设备时，输送带或胶轮会因受到摩擦使得本体带上正、负电荷失去平衡而产生静电荷，静电荷积聚在输送带表面或胶轮不易消失，会造成电极击穿。因此，需要开发一种抗静电聚氨酯来解决上述问题。
2、目前大部分抗静电聚氨酯添加了季铵盐、磺酸盐等离子型抗静电剂，虽然这类抗静电剂添加量低(1％～5％)，但是不能满足长效抗静电要求，且表面电阻很难满足108ω以下要求。另一类抗静电聚氨酯则通过添加导电碳黑、碳纳米管、石墨烯、金属粉末等作为导电剂，虽然这类抗静电聚氨酯的表面电阻可达到106ω，但是这类导电剂添加量大，加工过程中环境粉尘污染大，且导电炭黑很容易飘散在生产设备的电子仪
3、中国专利cn108589308a公开了一种抗静电pu输送带及其制备方法，使用导电炭黑和抗静电母粒两种抗静电助剂与聚氨酯通过共混涂覆，制得抗静电聚氨酯输送带，但是，其最高的表面电阻也仅仅只能达到107ω，另外，导电炭黑(添加量5％)与抗静电母粒(添加量10％)添加量高，不仅导致聚氨酯剥离强度下降，而且只适合制备黑色样品，无法制取其他颜色，限制了其应用范围。
4、中国专利cn105814104a公开了一种导电的热塑性聚氨酯，将含乙氧基和丙氧基多元醇、含丁氧基多元醇两种离子液体作为抗静电剂，制得热塑性聚氨酯组合物。制备的组合物既可以单独使用，也可以作为抗静电母粒与其他聚合物一起共混，改善其他聚合物的表面电阻。但是，在整个制备离子液体的过程中涉及多次化学反应，对成品的纯度、结构稳定性提出了更多要求，不利于大规模批量化生产操作。
5、因此，亟需开发一种聚氨酯抗静电材料，具有良好的抗静电性能和力学性能，而且碳纳米管的添加量少，对底色影响小，可以制备一些有颜色要求的产品，制备方法简便易操作，可大规模生产。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种碳纳米管增强聚氨酯抗静电复合材料及其制备方法和应用。本专利技术提供的碳纳米管增强聚氨酯抗静电复合材料具有良好的抗静电性能(表面电阻≤4.6×107ω)和力学性能(拉伸强度不低于5.4mpa，可达到64.8mpa；100％拉伸模量不低于0.48mpa，可达到34.9mpa；断裂伸长率不低于330％，可高达730％；撕裂强度不低于2.81kn/m，可达到69kn/m)，耐磨性能好(磨耗不高于0.183g)，而且碳纳米管的添加量少(碳纳米管的质量仅占抗静电复合材料的总质量的0.025wt％～0.09wt％)，对底色影响小，可以制备一些有颜色要求的产品。
2、本专利技术的第一方面提供一种碳纳米管增强聚氨酯抗静电复合材料。
3、具体地，一种碳纳米管增强聚氨酯抗静电复合材料的制备方法，包括如下步骤：
4、(1)将第一增塑剂预热，然后与碳纳米管混合，离心分散脱泡，制得碳纳米管母粒；
5、(2)在保护气体氛围中，将低聚物多元醇、二异氰酸酯混合反应，制得预聚物；
6、(3)将预聚物预热，加入碳纳米管母粒、第二增塑剂，采用分散盘桨叶进行搅拌，得到导电混合液，离心分散脱泡，得到脱泡的导电混合液；
7、(4)将脱泡的导电混合液预热，加入扩链剂，再次离心分散脱泡，然后浇铸，硫化，冷却，得到所述碳纳米管增强聚氨酯抗静电复合材料。
8、本专利技术采用以第一增塑剂为基础制得的抗静电的碳纳米管母粒，再将碳纳米管母粒、预聚物、第二增塑剂混合，通过分散盘桨叶搅拌分散，形成层状涡流，可以将缠绕的碳纳米管分散开来，以单根舒展状态分散在聚氨酯中，首尾间形成搭桥，构成导电通路，分散效果优异，解决了碳纳米管难分散的问题，从而可以大大降低碳纳米管的添加量，同时还能够获得优异的抗静电效果。另外，碳纳米管具有良好的力学性能，抗拉强度达到50～200gpa，是钢的100倍，密度却只有钢的1/6，碳纳米管均匀地分散在聚氨酯基体树脂中，可以起到优异的纤维增强相作用，与基体树脂有良好的界面作用力，在受到外力作用时，能够有效转移基体树脂受到的应力，从而提高聚氨酯的抗撕裂强度与耐磨性能。
9、优选地，步骤(1)中，所述碳纳米管为单壁碳纳米管。
10、优选地，步骤(1)中，所述碳纳米管的平均直径＜3nm，和/或所述碳纳米管的长度＞5μm。
11、进一步优选地，步骤(1)中，所述碳纳米管的平均直径1～3nm，和/或所述碳纳米管的长度10～50μm。
12、更优选地，步骤(1)中，所述碳纳米管的平均直径1.4～2.2nm，和/或所述碳纳米管的长度20～30μm。
13、优选地，步骤(1)中，所述碳纳米管和第一增塑剂的质量比为1：(7～11)。
14、进一步优选地，步骤(1)中，所述碳纳米管和第一增塑剂的质量比为1：(9～11)。
15、优选地，按照重量份计，所述碳纳米管增强聚氨酯抗静电复合材料，包括如下原料组分：
16、预聚物100份、
17、碳纳米管母粒0.3～1份、
18、第二增塑剂3～10份、
19、扩链剂7～30份。
20、优选地，按照重量份计，所述预聚物包括如下原料组分：
21、低聚物多元醇70～80份、
22、二异氰酸酯10～50份。
23、优选地，所述碳纳米管增强聚氨酯抗静电复合材料中碳纳米管的质量占比为0.025wt％～0.09wt％。
24、优选地，步骤(1)中，所述第一增塑剂为二丙二醇二苯甲酸酯(dpdb)。
25、优选地本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种碳纳米管增强聚氨酯抗静电复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碳纳米管和第一增塑剂的质量比为1：(7～11)。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按照重量份计，所述碳纳米管增强聚氨酯抗静电复合材料，包括如下原料组分：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，按照重量份计，所述预聚物包括如下原料组分：
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述低聚物多元醇为聚酯多元醇和/或聚醚多元醇。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述反应的温度为80～90℃，和/或所述反应的时间为0.5～3h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，采用分散盘桨叶进行搅拌，所述搅拌的转速为2500～3500r/min，和/或所述搅拌的时间为15～25min。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)、(2)和(4)中，所述离心分散脱泡包括如下
9.权利要求1～8任一项所述的碳纳米管增强聚氨酯抗静电复合材料，其特征在于，所述碳纳米管增强聚氨酯抗静电复合材料的表面电阻≤4.6×107Ω。
10.权利要求1～8任一项所述的碳纳米管增强聚氨酯抗静电复合材料在抗静电领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管增强聚氨酯抗静电复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碳纳米管和第一增塑剂的质量比为1：(7～11)。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按照重量份计，所述碳纳米管增强聚氨酯抗静电复合材料，包括如下原料组分：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，按照重量份计，所述预聚物包括如下原料组分：
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述低聚物多元醇为聚酯多元醇和/或聚醚多元醇。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述反应的温度为80～90℃，和/或所述反应的时间为0.5～3h。
...【专利技术属性】
技术研发人员：李小辉，徐其兵，陈锡保，李智琼，金立国，
申请(专利权)人：东莞怡合达自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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