表現出希望的導電性質的聚氨酯彈性體包含至少0.3重量%聚集的粒狀炭黑，所述炭黑具有小于或等于100納米的粒度，在該聚氨酯彈性體內形成連續的導電路徑。所述聚氨酯彈性體可以表現出1x104-1x108歐姆的表面電阻率。其可以通過以下方式制備：首先制備包含炭黑的異氰酸酯封端的預聚物，所述預聚物具有1x104-1x108歐姆的體積電阻率，然后使異氰酸酯封端的預聚物與異氰酸酯-反應性組分反應。所述預聚物的比例確保其在最終彈性體中形成連續相。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及導電的聚氨酯彈性體。更特別地，本專利技術涉及能夠通過設計的結構靜電放電的聚氨酯彈性體，所述結構提供并且保持了導電路徑同時形成兩相彈性體。
技術介紹
由于它們將彈性性質與高的耐磨性和耐撕裂性組合的能力，因此聚氨酯彈性體在工程應用中獲得獨特的地位。這使得這些材料能夠用于具有必須能夠嚴酷和/或延長工作的承重表面的設備。由于該表面在該使用期間迅速接觸，因此通常有靜電荷積聚，這必須通過接地裝置放電以避免設備操作者觸電的危險。通常通過確保使得彈性體抗靜電來有助于該放電作用。這需要材料改性以允許電流傳導至接地點。該改性通常通過在彈性體中包含提供電子傳輸的添加劑來提供，假定連 續導電路徑得到保持。一種方法將季銨鹽和親水試劑用于彈性體。在該情形下，實現了低至IO8歐姆的電阻率值。然而，使用抗靜電彈性體的工業需要IxlO4-IxIO8歐姆的表面電阻率值，這更適合于確保實現足夠的放電。另一種方法使用金屬和/或炭黑填料改進導電性。不幸的是，由于它們獨特的兩相形態，因此難以保證用于聚氨酯彈性體的導電路徑。因此，在本領域中仍然需要可以可靠地制備以具有導電和抗靜電性質的聚氨酯彈性體。
技術實現思路
在一種實施方案中，本專利技術提供一種半導電聚氨酯彈性體，其包含至少O. 3重量％聚集的粒狀炭黑，所述炭黑具有小于或等于100納米的平均粒徑，在該聚氨酯彈性體內形成導電路徑，所述聚氨酯彈性體通過將聚集的粒狀炭黑引入異氰酸酯封端的預聚物中制備，使得聚氨酯彈性體具有IxIO4-IxIO8歐姆(10_4_10_8西門子(mho))的表面電阻率(surface resistivity)。在優選實施方案中，炭黑是 Ket jenblack EC-600JD >Ketjenblack EC-330JMA,或它們的組合。Ketjenblack 是 Akzo Nobel Chemicals 的商P Ayρπ-α ο在另一種實施方案中，本專利技術提供一種制備半導電聚氨酯彈性體的方法，包括以下步驟(a)制備異氰酸酯封端的預聚物，其中將至少O. 3重量％具有小于或等于IOOnm的平均粒徑的聚集的粒狀炭黑引入該預聚物中，所述預聚物具有IxlO4-IxIO8歐姆的體積電阻率(volume resistivity);和(b)使異氰酸酯封端的預聚物和異氰酸酯-反應性組分反應，形成半導電聚氨酯彈性體；異氰酸酯封端的預聚物和異氰酸酯-反應性組分的比例使得異氰酸酯封端的預聚物形成連續相并且異氰酸酯-反應性組分形成非連續相；在使得聚集的粒狀炭黑在聚氨酯彈性體中形成導電路徑的條件下。具體實施例方式本專利技術提供可用于各種目的并且還可以包括另外所希望的性質，例如希望的耐磨性和耐撕裂性水平的抗靜電和/或半導電彈性體。所述聚氨酯通常是雙組分聚氨酯彈性體，其用異氰酸酯封端的預聚物開始制備，所述預聚物然后與異氰酸酯-反應性組分反應。所述聚氨酯作為整體具有IxlO4-IxIO8歐姆的表面電阻率值。該表面電阻率可歸因于分散的滲濾炭黑結構，所述炭黑結構貫穿彈性體形成導電路徑，使得能夠靜電放電。如這里使用的術語，“滲濾”是指炭黑顆粒存在的濃度使得給定的聚氨酯樣品能夠將電流從任一個表面傳導至其相對面。因此，本專利技術可用于工程彈性體和需要靜電消散的部件，例如儀器外殼。包括在配制物中的形成分散的滲濾炭黑結構的關鍵組分是炭黑，該炭黑是具有小于或等于100納米(nm)粒度的聚集顆粒。通過“聚集”是指顆粒在它們的配制之前狀態中實際地相互連接，并且該相互連接足夠緊密，使得顆粒不被配制期間施加的剪切力分離。因此它們在預聚物中保持相互連接，并且由于它們的相互連接和炭黑的濃度而在最終配制物中保持相互連接。合適的粒狀炭黑的例子可以包括可從AkzoNobel Polymer Chemicals獲得的命名為 Ketjenblack EC-600JD 和 Ketjenblack EC-330JMA 的產品。在這些中，在 某些實施方案中更優選Ketjenblack EC-600JD。這些產品可以具有例如30nm_100nm的粒度。可用于所選擇的炭黑的另外性質可以包括以下的至少一種小于200千克/立方米(kg/m3)的表觀堆密度、至少300毫升/100克(mL/100g)的孔體積、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)表面積。本專利技術的聚氨酯彈性體包括含異氰酸酯基團的組分(下文中為“異氰酸酯封端的組分”)和異氰酸酯-反應性組分(下文中為“異氰酸酯-反應性組分”)。在某些優選實施方案中，其可以是嵌段共聚物型彈性體。為了制備聚氨酯彈性體，必須使異氰酸酯-反應性組分與異氰酸酯封端的組分反應。合適的多異氰酸酯可以是脂族、脂環族、芳脂族或芳族多異氰酸酯，或它們的組合。這些可以包括，例如亞烷基二異氰酸酯，特別是在亞烷基部分具有4-12個碳原子的那些，例如1，12-十二烷二異氰酸酯、2-乙基四亞甲基1，4- 二異氰酸酯、2-甲基五亞甲基1，5- 二異氰酸酯、2-乙基-2- 丁基五亞甲基1，5- 二異氰酸酯、四亞甲基1，4- 二異氰酸酯并且優選六亞甲基1，6- 二異氰酸酯；脂環族二異氰酸酯，例如環己烷1，3-和1，4- 二異氰酸酯和這些異構體的任何希望的混合物、I-異氰酸基_3，3，5-三甲基-5-異氰酸基-甲基環己烷(異佛爾酮二異氰酸酯)、2，4-和2，6-六氫亞甲苯基二異氰酸酯以及相應的異構體混合物，4，4-、2，2’_和2，4’-二環己基甲烷二異氰酸酯和相應的異構體混合物，芳脂族二異氰酸酯，例如1，4-亞二甲苯基二異氰酸酯和亞二甲苯基二異氰酸酯異構體混合物，并且優選芳族二異氰酸酯和多異氰酸酯，例如2，4-和2，6-亞甲苯基二異氰酸酯以及相應的異構體混合物，4，4’ _、2，4’ -和2，2’ - 二苯基甲烷二異氰酸酯以及相應的異構體混合物，4，4’-和2，4’- 二苯基甲烷二異氰酸酯的混合物，多苯基-多亞甲基多異氰酸酯，4，4’ _、2，4’ -和2，2’ - 二苯基甲烷二異氰酸酯以及多苯基-多亞甲基多異氰酸酯的混合物(粗制MDI)，以及粗制MDI和亞甲苯基二異氰酸酯的混合物。有機二異氰酸酯和多異氰酸酯可以單獨或者以它們的組合形式使用。在某些特定實施方案中，異氰酸酯組分希望地是預聚物，即氨基甲酸酯改性的多異氰酸酯，并且在其他非限定實施方案中是氨基甲酸酯改性的芳族多異氰酸酯，例如由4，4’ - 二苯基甲烷二異氰酸酯制備的預聚物。有機多異氰酸酯可以通過已知的方法制備。它們優選通過相應的多胺光氣化，形成聚氨基甲酰氯，隨后聚氨基甲酰氯熱解制得有機多異氰酸酯和氯化氫來制備。作為選擇，它們可以通過無光氣的方法制備，例如通過使相應的多胺與脲和醇反應得到聚氨基甲酸酯，隨后聚氨基甲酸酯熱解制得多異氰酸酯和醇。在多異氰酸酯將被改性的情況下，將基團例如酯、脲、縮二脲、脲基甲酸酯、脲酮亞胺、碳二酰亞胺、異氰脲酸酯、脲二酮和/或氨基甲酸酯加入其中。一個產品例子是基于總重量包含33. 6-15重量％，優選的31-21重量％的NCO的含氨基甲酸酯的有機，優選芳族多異氰酸酯。用4，4’ - 二苯基甲烷二異氰酸酯、4，4’ -和2，4’ - 二苯基甲烷二本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：B莫斯，I麥科克，A戴維斯，
申請(專利權)人：陶氏環球技術有限責任公司，
類型：
國別省市：
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