本发明专利技术提供一种导电型热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。所述导电型热塑性聚氨酯弹性体的制备原料按重量份数计包括以下组分：二异氰酸酯25‑35份、聚酯多元醇50‑60份、超支化多元醇5‑15份、扩链剂1‑5份、环氧基团修饰多壁碳纳米管1‑10份、层状硅酸盐1‑10份和催化剂0.5‑5份。本发明专利技术所述导电型热塑性聚氨酯弹性体中各组分相互配合，具有协同增效作用，从而进一步提高抗静电性能、导电性能和力学强度。
【技术实现步骤摘要】
一种导电型热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法
本专利技术属于聚氨酯材料
，具体涉及一种导电型热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。
技术介绍
聚氨酯是一种性能介于橡胶与塑胶之间的高分子合成材料，是一种重要的合成树脂，其特点是硬度调整范围宽，既有橡胶的弹性又有塑胶的硬度，并具有良好的机械性和回弹性，但聚氨酯弹性体不具备导电性能，不能用于特定环境的需要导电的设备或者产品中使用。而且传统的聚氨酯材料用于挤出或注塑是不导电的或者都是黑色导电/静电消散材料，如炭黑或单壁碳纳米管等材料，这些无机材料与聚氨酯的相容性较差，因此导致制备得到的弹性体不耐高温且力学强度降低；且改性后的TPU只能满足抗静电的性能，很难进一步降低电阻。CN108559050A公开了一种抗静电、导电热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，所述热塑性聚氨酯弹性体由以下重量份原料制成：30-80份大分子二元醇、3-15份小分子二元醇、15-55份二异氰酸酯、0.01-2份单壁碳纳米管，该聚氨酯弹性体具有抗静电性能，但当其导电性能提高的同时。聚氨酯弹性体的硬度和力学强度下降明显。CN107523041A公开了一种抗静电型热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其步骤如下：将聚醚多元醇、表面包覆有一层憎水型钛酸酯偶联剂的无机导电TiO2粉体、抗氧剂在反应釜中反应，制备得到改性聚醚多元醇；将二异氰酸酯衍生物与扩链剂分别预热后，与改性聚醚多元醇和有机胺和/或有机锡催化剂混合均匀后进入双螺杆挤出机，边挤出边反应制备得到热塑性聚氨酯弹性体。该聚氨酯弹性体具有抗静电性能，但其导电性能和力学强度有待进一步的提高。因此，目前亟待开发一种具有优异的导电性能和力学强度的热塑性聚氨酯弹性体。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种导电型热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。所述热塑性聚氨酯弹性体具有优异的抗静电性、导电性能和力学强度。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种导电型热塑性聚氨酯弹性体，所述导电型热塑性聚氨酯弹性体的制备原料按重量份数计包括以下组分：在本专利技术中，通过超支化多元醇的添加增加羟基的反应基团数目，提高交联反应速率，从而进一步提升交联密度，增加聚氨酯的力学强度；通过环氧基团修饰多壁碳纳米管的添加能和聚氨酯的氨基和羧基发生开环反应，形成具有化学交联特征的三维网络结构，可赋予多壁碳纳米管在聚氨酯中有好的分散性和强的界面结合力，在提高聚氨酯的抗静电性和导电性能的基础上，进一步提高力学强度；层状硅酸盐协同环氧基团修饰多壁碳纳米管，从而进一步提高抗静电性、导电性能和力学强度。在本专利技术中，所述二异氰酸酯的含量为25-35份，例如可以是25份、26份、27份、28份、29份、30份、31份、32份、33份、34份、35份等。在本专利技术中，所述聚酯多元醇的含量为50-60份，例如可以是50份、51份、52份、53份、54份、55份、56份、57份、58份、59份、60份等。在本专利技术中，所述超支化多元醇的含量为5-15份，例如可以是5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份等。在本专利技术中，所述扩链剂的含量为1-5份，例如可以是1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份等。在本专利技术中，所述环氧基团修饰多壁碳纳米管的含量为1-10份，例如可以是1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份等。在本专利技术中，所述层状硅酸盐的含量为1-10份，例如可以是1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份等。在本专利技术中，所述催化剂的含量为0.5-5份，例如可以是0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份等。优选地，所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-2,2'-二异氰酸酯、二苯基甲烷-2,4'-二异氰酸酯、亚苯二甲基二异氰酸酯或4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述聚酯多元醇为聚碳酸酯二元醇、聚己内酯二元醇或己二酸聚酯二元醇中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述聚酯多元醇的的数均分子量为1000-4000，例如可以是1000、1500、2000、2500、3000、3500、4000等。优选地，所述超支化多元醇由以下制备方法制备得到：将环氧丙醇、三羟甲基丙烷和甲醇钾混合，进行开环聚合反应，得到所述超支化多元醇。优选地，所述环氧丙醇、三羟甲基丙烷、甲醇钾的摩尔比为(35-45):1:(0.5-2)。其中，“35-45”例如可以是35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45等；“0.5-2”例如可以是0.5、0.6、0.8、1、1.2、1.4、1.6、1.8、2等。优选地，所述开环聚合反应的温度为50-70℃，例如可以是50℃、55℃、60℃、65℃、70℃等，所述开环聚合反应的时间为12-18h，例如可以是12h、13h、14h、15h、16h、17h、18h等。优选地，所述扩链剂选自乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇或1,6-己二醇中的一种或至少两种的组合。优选地，所述环氧基团修饰多壁碳纳米管由以下制备方法制备得到：(a)将多壁碳纳米管、氧化剂和溶剂混合，反应，得到氧化多壁碳纳米管；(b)将步骤(a)得到的氧化改性多壁碳纳米管分散于溶剂后，再与硅烷偶联剂混合反应，得到硅烷偶联剂改性的氧化多壁碳纳米管；(c)将步骤(b)得到的硅烷偶联剂改性的氧化多壁碳纳米管分散于环氧树脂中，混合搅拌，过滤、干燥，得到所述环氧基团修饰多壁碳纳米管。优选地，步骤(a)中，所述多壁碳纳米管和氧化剂的质量比为1:(0.8-1.2)，例如可以是1:0.8、1:0.9、1:1、1:1.1、1:1.2等，所述氧化剂为高锰酸钾。优选地，步骤(a)中，所述多壁碳纳米管和溶剂的质量体积比为1g:(100-200)mL，例如可以是1g:100mL、1g:120mL、1g:140mL、1g:160mL、1g:180mL、1g:200mL等，所述溶剂为水。优选地，步骤(a)中，所述反应的温度为30-40℃，例如可以是30℃、32℃、34℃、36℃、38℃、40℃等，反应的时间为0.5-1h，例如可以是0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、1h等。优选地，步骤(b)中，所述氧化改性多壁碳纳米管分散和溶剂的质量体积比为1g:(100-200)mL，例如可以是1g:100mL、1g:120mL、1g:140mL、1g:160mL、1g:180mL、1g:200mL等，所述溶剂为四氢呋喃。优选地，步骤(b)中，所述氧化改性多壁碳纳米管和硅烷偶联剂的质量比为(5-8):1，例如可以是5:1、5.5:1、6:1、6.5:1、7:1、7.5:1、8:1等，所述硅烷偶联剂为MPMS。优选地，步骤(b)中，所述反本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种导电型热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述导电型热塑性聚氨酯弹性体的制备原料按重量份数计包括以下组分：/n
【技术特征摘要】
1.一种导电型热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述导电型热塑性聚氨酯弹性体的制备原料按重量份数计包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的导电型热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-2,2'-二异氰酸酯、二苯基甲烷-2,4'-二异氰酸酯、亚苯二甲基二异氰酸酯或4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的导电型热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述聚酯多元醇为聚碳酸酯二元醇、聚己内酯二元醇或己二酸聚酯二元醇中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述聚酯多元醇的的数均分子量为1000-4000。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的导电型热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述超支化多元醇由以下制备方法制备得到：将环氧丙醇、三羟甲基丙烷和甲醇钾混合，进行开环聚合反应，得到所述超支化多元醇；
优选地，所述环氧丙醇、三羟甲基丙烷、甲醇钾的摩尔比为(35-45):1:(0.5-2)；
优选地，所述开环聚合反应的温度为50-70℃，所述开环聚合反应的时间为12-18h；
优选地，所述扩链剂选自乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇或1,6-己二醇中的一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的导电型热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述环氧基团修饰多壁碳纳米管由以下制备方法制备得到：
(a)将多壁碳纳米管、氧化剂和溶剂混合，反应，得到氧化多壁碳纳米管；
(b)将步骤(a)得到的氧化改性多壁碳纳米管分散于溶剂后，再与硅烷偶联剂混合反应，得到硅烷偶联剂改性的氧化多壁碳纳米管；
(c)将步骤(b)得到的硅烷偶联剂改性的氧化多壁碳纳米管分散于环氧树脂中，混合搅拌，过滤、干燥，得到所述环氧基团修饰多壁碳纳米管；
优选地，步骤(a)中，所述多壁碳纳米管和氧化剂的质量比为1:(0.8-1.2)，所述氧化剂为高锰酸钾；
优选地，步骤(a)中，所述多壁碳纳米管和溶剂的质量体积比为1g:(100-200)mL，所述溶剂为水；
优选地...
【专利技术属性】
技术研发人员：何建雄，杨博，
申请(专利权)人：东莞市吉鑫高分子科技有限公司，东莞市雄林新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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