本发明专利技术涉及将导电性碳颗粒引入到含聚氨酯的表面层中的方法。这些碳颗粒能够尤其是碳纳米管。在根据本发明专利技术的方法中，平均粒径≥０．３ｎｍ至≤３０００ｎｍ的非聚集的碳颗粒在溶剂中的溶液作用于包含聚氨酯的表面层上。溶剂能够引起包含聚氨酯的表面层的溶胀。测量不足以将聚氨酯转化成溶液的作用时间。本发明专利技术此外涉及聚氨酯层，它包括导电性碳颗粒和能够通过本发明专利技术的方法获得。本发明专利技术同样地涉及具有可通过本发明专利技术的方法获得的包含导电性碳颗粒的表面层的聚氨酯物体。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】将碳颗粒弓丨入到聚氨酯表面层Φ的方、；去本专利技术涉及将导电性碳颗粒引入到含有聚氨酯的表面层中的方法。这些碳颗粒能够尤其是碳纳米管。本专利技术还涉及聚氨酯层，它含有导电性碳颗粒并可通过根据本专利技术的方法获得。本专利技术还涉及具有可通过本专利技术方法获得的含有导电性碳颗粒的表面层的聚氨酯制品。碳纳米管(CNT)因它们的优越性能而公知。例如，它们的强度约为钢的100倍，它们的热导率是金刚石的大约两倍，它们的热稳定性在真空下高达^00°c，以及它们的导电性能够是铜的许多倍。然而，如果碳纳米管能够均勻地分布和在管和介质之间建立最大可能的接触，换句话说通过让它们与介质相容和因此可稳定地分散，则才能在分子水平上获得这些与结构相关的特性。对于导电性，还需要形成管的均勻网络，其中理想地这些管仅仅在末端上接触。碳纳米管应该是尽可能分散开的，即没有团聚，未取向和处于一种浓度，在该浓度下这一类型的网络可刚好形成，这通过与碳纳米管的浓度相关的导电性的突然提高来反映(渗透限度)。此类颗粒在聚合物基质中的引入因此对于技术应用是所考虑的。如果碳纳米管的使用目的例如是使材料具有导电性，则对于它们的成功加工必须考虑两个方面碳纳米管聚结物必须完全地破碎和离散，和必须抑制碳纳米管再聚集的强烈趋势(在同一介质中在老化过程中或在该分散体加工成成品材料的过程中)。在碳纳米管加工中的这些困难是以碳纳米管表面的疏水特性和该准一维结构的高长径比为基础的。如果需要防止发现束和/或聚结物形式的碳纳米管能量最低，则碳纳米管与包围它们的介质之间的相容性必须提高。应该指出的是，碳纳米管的化学共价官能化能够改进它们与介质之间的相容性。这例如通过提高的(热)长时间稳定性和在例如聚氨酯生产中再附聚作用的不存在来表达。然而，这一表面改性也中断了纳米管的离域η-电子体系，并因此根据官能化程度降低各个管的导电性。通过例如分散添加剂来实现的碳纳米管的非共价官能化可以替代化学共价键改性和使纳米管与介质相容化。然而应当指出的是，这一途径对于各新型介质(不论聚氨酯原材料还是聚氨酯配制剂)需要对于化学过程和各分散添加剂的浓度进行重新优化，并且不能代表普遍可行的解决方案。最后应该指出的是，填料和因此还有碳纳米管的每次加工时的风险在于，虽然可能获得新的性能例如导电性，但是同时多种其它机械性能会下降。当碳纳米管被引入到未发泡的、致密性和/或柔性体系中时这尤其是关键的。在致密的模制品中，例如，在分散过程中不能完全地破碎的残留聚结物在致密的模制件中代表了预定的破碎点。机械性能如抗冲击性和抗断裂性因为该聚结物而下降。为了通过添加碳纳米管使致密材料具有导电性， 根据现有技术，碳纳米管需要均勻地分布在该材料的整个体积中，以使得超过渗透限度和同时残留聚结物不再存在。这一工艺方式常常已由于粘度急剧升高而失败，该粘度升高是由为了超过渗透限度所需要的碳纳米管浓度导致的。此外，在聚氨酯加工过程中均勻分散的碳纳米管的再附聚作用不能用该方法排除和直接阻止。与碳纳米管在(热塑性)聚氨酯中的加工有关，从文献已知有许多的工作其中成品聚合物首先完全地溶于有机溶剂中，然后纳米管被分散在该聚合物溶液中，所获得的聚氨酯/溶剂型纳米管分散体被拉成膜或倾倒在模具中。在这些方法中的最后步骤是大量溶剂的繁重蒸发。它的例子能够在下列出版物中找到N. G. Sahoo, Y. C. Jung, H.J. Yoo, J. W. Cho, Composites Science and Technology 2007, 76, 1920-1929 ；N. G. Sahoo, Y. C. Jung, H. J. Yoo, J. W. Cho, Macromo 1. Chem. Phys. 2006，207，1773—1780 ；M. Xu, Τ. Zhang, B. Gu, J. ffu, Q. Chen Macromolecules 2006, 39，3540-3545 ;J. Deng, J. Cao, J. Li, H. Tan, Q. Zhang, Q. Fu, Journal of Applied Polymer Science 2008, 108, 2023-2028 ；R. N. Jana, J. W. Cho Journal of Applied Polymer Science 2008, 108, 2857-2864 and X. Wang, Z. Du, C. Zhang, C. Li, X. Yang, H. Li, Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry 2008, 46, 4857-4865, 1US 2005/0127329 Al 中。这一领域的综述也能够见于N. Grossiord, J. Loos, 0. Regev, C. Ε. Koning, Chem. Mater. , 2006，18 (5)，1089—1099。加工方法也可从文献中获知(B.S. Shim, W. Chen, C. Doty, C. Xu, N. Α. Kotov, Nano Lett. 2008, 8 (12)，4151-4157)，其中棉纤维被浸入到以 Naf ion 乙醇溶液或PSS水溶液为基础的碳纳米管分散体中。这引起碳纳米管不可逆地吸附到纤维的表面上，形成均勻涂层和使这些纤维具有导电性。B. Fugetsu 等人(Carbon 2008，ASAP, doi:10. 1016/j. carbon. 2008. 11. 013)建立了一种方法，其中将聚酯纤维导过浸涂浴，引起它们的表面涂有CNT。为此目的，多壁碳纳米管首先利用表面活性剂被分散在水溶液中，然后与阴离子聚氨酯分散体掺混。浸渍浴的温度是40°C。浸入纤维然后在烘箱下经过30秒加热至170°C (比聚酯纤维的玻璃化转变温度高100°C )。取决于纳米管的浓度，甚至在用水洗涤之后，以这一方式改性的纤维具有在对于抗静电应用所考虑的范围内的导电性。一个可能的备选方案的途径是，不是向整个聚合物基质，而是只向直接与表面相邻的材料层提供颗粒。希望该程序能够避免在溶剂消耗和粘度升高的介绍中所描述的缺点ο因此，根据本专利技术提出了将导电性颗粒引入到含有聚氨酯的表面层中的一种方法，包括下面步骤(A)制备具有> 0. 3 nm至< 3000 nm的平均粒径的不聚集碳颗粒在溶剂中的溶液， 该溶剂能够引起含有聚氨酯的表面层的溶胀；(B)使含聚氨酯的表面层与碳颗粒的溶液接触；(C)使碳颗粒的溶液作用于含聚氨酯的表面层一段时间，该段时间不足以将聚氨酯转变成溶液；(D)结束碳颗粒的溶液对于含聚氨酯的表面层的作用。在本专利技术的意义内的导电性颗粒首先是非绝缘材料的全部颗粒。通常电导率低于 IO-8 S/m的物质被描述为绝缘体。该颗粒被引入到含聚氨酯的表面层中，这意味着不一定仅是表面本身涂有颗粒，而且直接位于表面之下的材料也会吸纳颗粒。因此，在本专利技术的上下文中术语表面层，与二维表面相反，也指一种三维材料层，后者包括该表面作为其边界之一。该表面层在所涉及的物体的内部至少通过其恰好含有导电性颗粒来划界。聚氨酯(PUR)本身能够首先是任意类型的聚本文档来自技高网...
【技术保护点】
１． 将导电性颗粒加入到含有聚氨酯的表面层中的方法，包括以下步骤：（Ａ） 制备具有≥０．３ ｎｍ至≤３０００ ｎｍ的平均粒径的不聚集碳颗粒在溶剂中的溶液，该溶剂能够引起含有聚氨酯的表面层的溶胀；（Ｂ） 使含聚氨酯的表面层与碳颗粒的溶液接触；（Ｃ） 使碳颗粒的溶液作用于含聚氨酯的表面层一段时间，该段时间不足以将聚氨酯转变成溶液；（Ｄ） 结束碳颗粒的溶液对含聚氨酯的表面层的作用。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：S福格尔，
申请(专利权)人：拜尔材料科学股份公司，
类型：发明
国别省市：DE
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