【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热塑性聚氨酯弹性体发泡材料领域，具体涉及一种低密度抗静电热塑性聚氨酯弹性体发泡材料组合物、发泡材料及其制备和应用。
技术介绍
1、近几年来，热塑性聚氨酯弹性体(tpu)作为一种兼具橡胶与塑料性能的高分子材料，在日常生活中已被广泛应用。以高压气体(氮气、二氧化碳)作为物理发泡剂来制备的发泡热塑性聚氨酯弹性体颗粒(etpu)，已经逐渐成为一种新型的缓冲抗压泡沫塑料。etpu本身是无毒无味的，不具备吸水性，同时具有一定的强度，而且其具有较宽的使用温度，很好的形状恢复能力，受到多次外力撞击与弯曲应力也会很快恢复为原始形态，应用广泛。
2、tpu材料具有出色的电绝缘性，然而，在使用过程中，由于摩擦作用，很容易产生静电现象。静电积累可能对产品的加工成型和生产使用带来负面影响，严重的静电放电可能产生电火花导致材料发生火灾甚至出现爆炸，严重危害人们的生命财产安全，限制了材料的使用范围。为了进一步拓展热塑性聚氨酯弹性体泡沫的应用场景，需要对热塑性聚氨酯弹性体进行改性，以改善其抗静电性能，达到特殊场合的使用要求。目前，制备热塑性聚氨酯弹性体抗静电材料主要采用向其中加入抗静电添加剂对其进行改性。根据其使用方法的差异，抗静电添加剂可分为外涂型和内添型两种抗静电添加剂。其中外涂型抗静电剂虽然见效快，使用起来也很方便，但是摩擦、洗涂等外界条件容易使其失去抗静电性能；而内添型抗静电添加剂是先与塑料混合后再成型加工。这种抗静电添加剂效果持久，应用广泛，是主要的抗静电改性手段。一般常用的抗静电添加剂分为两种；一种是抗静电剂，另一种是导电
3、抗静电热塑性聚氨酯弹性体发泡材料主要是由热塑性聚氨酯弹性体和抗静电添加剂共混后在进行发泡。但是抗静电添加剂的加入会对发泡热塑性聚氨酯弹性体材料发泡效果产生影响，使其发泡比例下降，密度增加，进而影响tpu、发泡材料的力学性能。
4、专利cn201910190397.8公开了一种阻燃抑烟热塑性聚氨酯抗静电复合材料及其制备方法，所述的抗静电复合材料是由如下重量份的原料制成：100份tpu树脂、3～8份磷酸三甲苯酯、5～15份蜜胺聚磷酸盐、0.5～2份功能化石墨烯、0.2～2份抗氧剂1076、0.1～1份紫外线吸收剂uv-24、2～8份导电炭黑、0.5～2份硬脂酸、0.1～0.3份8-羟基喹啉酮。所得材料的表面电阻可达6.78×107ω。专利cn 110684232 a和cn 110643063 a则分别公开了一种表面涂层导电的tpu发泡珠粒，以及一种含薄层石墨烯永久抗静电浅灰色涂层的tpu发泡珠粒；这两件专利都是在珠粒表面涂敷来实现导电或者抗静电的功能，制备得到的也是发泡珠粒，未进一步验证其力学性能。
5、如何开发一种利于改善热塑性聚氨酯弹性体发泡材料的抗静电性能，同时能兼顾良好的发泡效果，兼顾相对低的密度和较佳的力学性能等，依然是本领域亟待取得突破的技术难点之一。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供一种热塑性聚氨酯弹性体发泡材料组合物、发泡材料及其制备和应用，基于本专利技术提供的发泡材料组合物来制备热塑性聚氨酯弹性体发泡材料，能够在较低的共混填料用量下获得兼顾良好抗静电性能和相对低密度的发泡材料。
2、本专利技术为达到其目的，提供如下技术方案：
3、本专利技术一方面提供一种低密度抗静电热塑性聚氨酯弹性体发泡材料组合物，所述组合物包括如下重量份的原料：
4、热塑性聚氨酯弹性体100份；
5、共混填料2-5份；
6、其中，所述共混填料包括碳纳米管、导电钛酸钾和离子型抗静电剂；所述离子型抗静电剂选自仲烷基磺酸钠(抗静电剂sas)、三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐(抗静电剂tm)、十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐(抗静电剂sn)中的一种或多种。其中，仲烷基磺酸钠例如为抗静电剂sas-93。较佳地，所述离子型抗静电剂优选采用仲烷基磺酸钠，采用优选的离子型抗静电剂利于更好的进行聚合物材料的超临界发泡，利于获得性能更佳的发泡材料。
7、本专利技术提供的组合物中，将碳纳米管、导电钛酸钾和特定的离子型抗静电剂组合作为共混填料，在较低的添加量的情形下和热塑性聚氨酯弹性体组合作为发泡材料组合物，基于该发泡材料组合物能够显著改善所得发泡材料的抗静电性能，同时能平衡兼顾相对低的密度和良好的力学性能等综合性能。
8、一些示例中，相对于100份的热塑性聚氨酯弹性体，共混填料用量例如为2、2.5、3、3.5、4、4.5或5份等。
9、较佳实施方式中，制备所述共混填料所用的所述碳纳米管、导电钛酸钾和离子型抗静电剂的质量比为1：1-2：2-6，例如1:1:2、1:1:4、1:1:6、1:1.5:2、1:1.5:4、1:1.5:6、1:2:2、1:2:4、1:2:6等。采用优选配比的共混填料，所得发泡材料组合物制备的发泡材料具有进一步改善的性能，不仅能获得低密度产品，而且能更好的良好兼顾抗静电性能、发泡效果和力学性能等。优选地，基于100重量份的所述热塑性聚氨酯弹性体，控制所述碳纳米管在所述组合物中的添加量为0.1-0.65重量份，更优选0.1-0.5重量份，在其他条件基本相同的情形下，采用优选的碳纳米管添加量，利于在兼顾良好抗静电性能的同时，获得相对更低密度的发泡材料。
10、进一步地，所述热塑性聚氨酯弹性体包括聚酯型热塑性聚氨酯弹性体、聚醚型热塑性聚氨酯弹性体、聚己内酯型热塑性聚氨酯弹性体和聚碳酸酯型热塑性聚氨酯弹性体中的一种或多种。
11、本专利技术还提供一种利用上文所述的发泡材料组合物制备发泡材料的方法，所述方法包括如下步骤：
12、(1)将所述热塑性聚氨酯弹性体干燥后进行熔融得到熔融体，然后加入所述共混填料进行混炼和造粒，得到待发泡颗粒；
13、(2)将步骤(1)得到的所述待发泡颗粒进行发泡得到发泡颗粒；
14、或者，将步骤(1)得到的所述待发泡颗粒制成待发泡板材或待发泡型材，然后发泡得到发泡板材或发泡型材。
15、进一步地，所述共混填料通过方式一或方式二加入所述步骤(1)中；
16、所述方式一包括：在步骤(1)得到所述熔融体后，直接加入所述碳纳米管、导电钛酸钾和离子型抗静电剂进行所述混炼和造粒；
17、所述方式二包括：将所述离子型抗静电剂、所述碳纳米管和所述导电钛酸钾分散于有机溶剂中，将有机溶剂脱除后进行烘干和研磨得到所述共混填料，将该共混填料加入所述步骤(1)中进行所述混炼和造粒；优选地，预先将所述离子型抗静电剂在40-60℃下分散于所述有机溶剂中，然后再添加碳纳米管和导电钛酸钾进行分散，分散具体例如采用搅拌并超声分散的形式进行；然后通过蒸发的方式将所述有机溶剂脱除，具体地，例如通过旋蒸的方式分离溶剂，将溶剂冷凝回收，然后将剩余物料进行烘干、研磨。优选地，所述有机溶剂选自乙醇、甲醇、丁醇、丙酮中的一种或多种。有机溶剂的体积用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低密度抗静电热塑性聚氨酯弹性体发泡材料组合物，其特征在于，所述组合物包括如下重量份的原料：
2.根据权利要求1所述的发泡材料组合物，其特征在于，所述共混填料所用的所述碳纳米管、导电钛酸钾和离子型抗静电剂的质量比为1：1-2：2-6；
3.根据权利要求1或2所述的发泡材料组合物，其特征在于，所述热塑性聚氨酯弹性体包括聚酯型热塑性聚氨酯弹性体、聚醚型热塑性聚氨酯弹性体、聚己内酯型热塑性聚氨酯弹性体和聚碳酸酯型热塑性聚氨酯弹性体中的一种或多种。
4.一种利用权利要求1-3任一项所述的发泡材料组合物制备发泡材料的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述共混填料通过方式一或方式二加入所述步骤(1)中；
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述熔融和混炼在170-190℃下进行，转速优选为60～75r/min，优选混炼10～15min；
7.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，通过超临界发泡进行发泡；
8.根据
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述超临界发泡釜进行所述超临界发泡时，向所述超临界发泡釜内通入的所述气体为二氧化碳和氮气；优选地，先通入二氧化碳使所述超临界发泡釜加压至2-6MPa，再通入氮气使所述超临界发泡釜加压至所需压力。
10.一种低密度抗静电热塑性聚氨酯弹性体发泡材料，其特征在于，所述发泡材料利用权利要求1-3任一项所述的发泡材料组合物制得或者通过权利要求4-9任一项所述的方法制得。
11.权利要求10所述的发泡材料的应用，其特征在于，所述发泡材料在制备抗静电鞋材、电子产品器件的盛载材料和/或包装材料中应用。
...【技术特征摘要】
1.一种低密度抗静电热塑性聚氨酯弹性体发泡材料组合物，其特征在于，所述组合物包括如下重量份的原料：
2.根据权利要求1所述的发泡材料组合物，其特征在于，所述共混填料所用的所述碳纳米管、导电钛酸钾和离子型抗静电剂的质量比为1：1-2：2-6；
3.根据权利要求1或2所述的发泡材料组合物，其特征在于，所述热塑性聚氨酯弹性体包括聚酯型热塑性聚氨酯弹性体、聚醚型热塑性聚氨酯弹性体、聚己内酯型热塑性聚氨酯弹性体和聚碳酸酯型热塑性聚氨酯弹性体中的一种或多种。
4.一种利用权利要求1-3任一项所述的发泡材料组合物制备发泡材料的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述共混填料通过方式一或方式二加入所述步骤(1)中；
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述熔融和混炼在170-190℃下进行，转速优选为60～75r/min，优选混炼10～15min；
7.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，通过超...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭嘉林，张元珂，张开业，杨永柱，付小亮，何勇，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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