表现出希望的导电性质的聚氨酯弹性体包含至少0.3重量%聚集的粒状炭黑，所述炭黑具有小于或等于100纳米的粒度，在该聚氨酯弹性体内形成连续的导电路径。所述聚氨酯弹性体可以表现出1x104-1x108欧姆的表面电阻率。其可以通过以下方式制备：首先制备包含炭黑的异氰酸酯封端的预聚物，所述预聚物具有1x104-1x108欧姆的体积电阻率，然后使异氰酸酯封端的预聚物与异氰酸酯-反应性组分反应。所述预聚物的比例确保其在最终弹性体中形成连续相。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及导电的聚氨酯弹性体。更特别地，本专利技术涉及能够通过设计的结构静电放电的聚氨酯弹性体，所述结构提供并且保持了导电路径同时形成两相弹性体。
技术介绍
由于它们将弹性性质与高的耐磨性和耐撕裂性组合的能力，因此聚氨酯弹性体在工程应用中获得独特的地位。这使得这些材料能够用于具有必须能够严酷和/或延长工作的承重表面的设备。由于该表面在该使用期间迅速接触，因此通常有静电荷积聚，这必须通过接地装置放电以避免设备操作者触电的危险。通常通过确保使得弹性体抗静电来有助于该放电作用。这需要材料改性以允许电流传导至接地点。该改性通常通过在弹性体中包含提供电子传输的添加剂来提供，假定连 续导电路径得到保持。一种方法将季铵盐和亲水试剂用于弹性体。在该情形下，实现了低至IO8欧姆的电阻率值。然而，使用抗静电弹性体的工业需要IxlO4-IxIO8欧姆的表面电阻率值，这更适合于确保实现足够的放电。另一种方法使用金属和/或炭黑填料改进导电性。不幸的是，由于它们独特的两相形态，因此难以保证用于聚氨酯弹性体的导电路径。因此，在本领域中仍然需要可以可靠地制备以具有导电和抗静电性质的聚氨酯弹性体。
技术实现思路
在一种实施方案中，本专利技术提供一种半导电聚氨酯弹性体，其包含至少O. 3重量％聚集的粒状炭黑，所述炭黑具有小于或等于100纳米的平均粒径，在该聚氨酯弹性体内形成导电路径，所述聚氨酯弹性体通过将聚集的粒状炭黑引入异氰酸酯封端的预聚物中制备，使得聚氨酯弹性体具有IxIO4-IxIO8欧姆(10_4_10_8西门子(mho))的表面电阻率(surface resistivity)。在优选实施方案中，炭黑是 Ket jenblack EC-600JD >Ketjenblack EC-330JMA,或它们的组合。Ketjenblack 是 Akzo Nobel Chemicals 的商P Ayρπ-α ο在另一种实施方案中，本专利技术提供一种制备半导电聚氨酯弹性体的方法，包括以下步骤(a)制备异氰酸酯封端的预聚物，其中将至少O. 3重量％具有小于或等于IOOnm的平均粒径的聚集的粒状炭黑引入该预聚物中，所述预聚物具有IxlO4-IxIO8欧姆的体积电阻率(volume resistivity);和(b)使异氰酸酯封端的预聚物和异氰酸酯-反应性组分反应，形成半导电聚氨酯弹性体；异氰酸酯封端的预聚物和异氰酸酯-反应性组分的比例使得异氰酸酯封端的预聚物形成连续相并且异氰酸酯-反应性组分形成非连续相；在使得聚集的粒状炭黑在聚氨酯弹性体中形成导电路径的条件下。具体实施例方式本专利技术提供可用于各种目的并且还可以包括另外所希望的性质，例如希望的耐磨性和耐撕裂性水平的抗静电和/或半导电弹性体。所述聚氨酯通常是双组分聚氨酯弹性体，其用异氰酸酯封端的预聚物开始制备，所述预聚物然后与异氰酸酯-反应性组分反应。所述聚氨酯作为整体具有IxlO4-IxIO8欧姆的表面电阻率值。该表面电阻率可归因于分散的渗滤炭黑结构，所述炭黑结构贯穿弹性体形成导电路径，使得能够静电放电。如这里使用的术语，“渗滤”是指炭黑颗粒存在的浓度使得给定的聚氨酯样品能够将电流从任一个表面传导至其相对面。因此，本专利技术可用于工程弹性体和需要静电消散的部件，例如仪器外壳。包括在配制物中的形成分散的渗滤炭黑结构的关键组分是炭黑，该炭黑是具有小于或等于100纳米(nm)粒度的聚集颗粒。通过“聚集”是指颗粒在它们的配制之前状态中实际地相互连接，并且该相互连接足够紧密，使得颗粒不被配制期间施加的剪切力分离。因此它们在预聚物中保持相互连接，并且由于它们的相互连接和炭黑的浓度而在最终配制物中保持相互连接。合适的粒状炭黑的例子可以包括可从AkzoNobel Polymer Chemicals获得的命名为 Ketjenblack EC-600JD 和 Ketjenblack EC-330JMA 的产品。在这些中，在 某些实施方案中更优选Ketjenblack EC-600JD。这些产品可以具有例如30nm_100nm的粒度。可用于所选择的炭黑的另外性质可以包括以下的至少一种小于200千克/立方米(kg/m3)的表观堆密度、至少300毫升/100克(mL/100g)的孔体积、至少700毫克/克(mg/g)的碘吸收，和至少800平方米/克(m2/g)的Brunauer, Emmett, Teller (BET)表面积。本专利技术的聚氨酯弹性体包括含异氰酸酯基团的组分(下文中为“异氰酸酯封端的组分”)和异氰酸酯-反应性组分(下文中为“异氰酸酯-反应性组分”)。在某些优选实施方案中，其可以是嵌段共聚物型弹性体。为了制备聚氨酯弹性体，必须使异氰酸酯-反应性组分与异氰酸酯封端的组分反应。合适的多异氰酸酯可以是脂族、脂环族、芳脂族或芳族多异氰酸酯，或它们的组合。这些可以包括，例如亚烷基二异氰酸酯，特别是在亚烷基部分具有4-12个碳原子的那些，例如1，12-十二烷二异氰酸酯、2-乙基四亚甲基1，4- 二异氰酸酯、2-甲基五亚甲基1，5- 二异氰酸酯、2-乙基-2- 丁基五亚甲基1，5- 二异氰酸酯、四亚甲基1，4- 二异氰酸酯并且优选六亚甲基1，6- 二异氰酸酯；脂环族二异氰酸酯，例如环己烷1，3-和1，4- 二异氰酸酯和这些异构体的任何希望的混合物、I-异氰酸基_3，3，5-三甲基-5-异氰酸基-甲基环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯)、2，4-和2，6-六氢亚甲苯基二异氰酸酯以及相应的异构体混合物，4，4-、2，2’_和2，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯和相应的异构体混合物，芳脂族二异氰酸酯，例如1，4-亚二甲苯基二异氰酸酯和亚二甲苯基二异氰酸酯异构体混合物，并且优选芳族二异氰酸酯和多异氰酸酯，例如2，4-和2，6-亚甲苯基二异氰酸酯以及相应的异构体混合物，4，4’ _、2，4’ -和2，2’ - 二苯基甲烷二异氰酸酯以及相应的异构体混合物，4，4’-和2，4’- 二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物，多苯基-多亚甲基多异氰酸酯，4，4’ _、2，4’ -和2，2’ - 二苯基甲烷二异氰酸酯以及多苯基-多亚甲基多异氰酸酯的混合物(粗制MDI)，以及粗制MDI和亚甲苯基二异氰酸酯的混合物。有机二异氰酸酯和多异氰酸酯可以单独或者以它们的组合形式使用。在某些特定实施方案中，异氰酸酯组分希望地是预聚物，即氨基甲酸酯改性的多异氰酸酯，并且在其他非限定实施方案中是氨基甲酸酯改性的芳族多异氰酸酯，例如由4，4’ - 二苯基甲烷二异氰酸酯制备的预聚物。有机多异氰酸酯可以通过已知的方法制备。它们优选通过相应的多胺光气化，形成聚氨基甲酰氯，随后聚氨基甲酰氯热解制得有机多异氰酸酯和氯化氢来制备。作为选择，它们可以通过无光气的方法制备，例如通过使相应的多胺与脲和醇反应得到聚氨基甲酸酯，随后聚氨基甲酸酯热解制得多异氰酸酯和醇。在多异氰酸酯将被改性的情况下，将基团例如酯、脲、缩二脲、脲基甲酸酯、脲酮亚胺、碳二酰亚胺、异氰脲酸酯、脲二酮和/或氨基甲酸酯加入其中。一个产品例子是基于总重量包含33. 6-15重量％，优选的31-21重量％的NCO的含氨基甲酸酯的有机，优选芳族多异氰酸酯。用4，4’ - 二苯基甲烷二异氰酸酯、4，4’ -和2，4’ - 二苯基甲烷二本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：B莫斯，I麦科克，A戴维斯，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：
国别省市：
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