[发明专利]一种阻隔抗静电TPU复合材料薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子复合薄膜制备技术领域，具体涉及一种阻隔抗静电TPU复合薄膜及其制备方法。

背景技术

TPU是一种(AB)n型硬段和软段组成的线性嵌段聚合物，其中硬段相和软段相并不相容，而是以微观相分离的状态存在，通过硬段层中氨基甲酸酯结构间的氢键在常温下形成物理交联点。TPU由于采用该物理交联点连接柔性软段的结构，即使在变形时，高分子链之间也不会发生滑动，而呈现弹性，当加热时，交联点熔融后高分子链活动，便发生流动。TPU既有橡胶的一些物理性能比如高弹性，耐磨性，耐油性，又有塑料的热塑可加工性，所以说它是一种介于橡胶和塑料之间的一类特殊的材料。因此TPU被广泛应用在鞋材、充气玩具、雨具产品、医疗器材、汽车座椅和轮胎材料、运动器材、皮箱皮包等产业领域。

同时TPU材料是一种成熟的环保材料，它可以多次重复回收再利用，目前凡是PVC能用到的地方，TPU均可以成为其良好的替代品，而且它还有比PVC更多的优越性。基于TPU具有如此多的优良性能，人们不禁将目光投向了TPU储水袋、TPU军用储油袋、TPU涉水类产品等，这些产品对TPU的阻隔性能有一定的要求。TPU具有较高的电阻率，表面电阻率一般在左右，具有良好的电绝缘性，但其制品在使用过程中因摩擦而容易产生静电，从而会限制其在一些对防静电要求比较高的领域，比如TPU军用储油袋就需要高的抗静电，因此开发一种高分子聚合物高阻隔材料是未来的热点。

目前人们开发的高阻隔材料很多，比如EVOH、PVDC、PET等。现在高阻隔材料大多是用多层共挤复合制成，比如PE/EVOH/PE，这种复合膜具有很好的阻隔水汽、气体的性能。目前研究比较热门的是熔融插层法制备聚合物/粘土纳米复合材料，这种复合材料具有许多优异的性能。聚合物插层是指将聚合物大分子通过一定的物理与化学作用插层到层状的粘土中。经过改性的一些纳米粒子与聚合物进行熔融插层共混改性，可以大大提高原来的聚合物性能，比如力学性能、阻隔、阻燃性能等。

本发明采用了具有优异电学性能的MWNTs，利用合成的胺类物质，将MWNTs氨基化，以便MWNTs可以更好的分散在TPU基体中，增强TPU复合材料的抗静电性能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种阻隔抗静电TPU复合材料薄膜及其制备方法。经本发明方法制得的薄膜具有很好的抗静电性，优异的阻隔性能。且本发明制备方法科学合理、工艺简单、可操作性强，可以大规模进行工业化生产。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种阻隔抗静电TPU复合材料薄膜的制备方法，以蒙脱土、多壁碳纳米管、TPU为原料；先对蒙脱土进行有机改性，并将多壁碳纳米管氨基化后，再与TPU混合、超声制得混合糊状液体，最后经涂膜制得薄膜。

具体步骤包括：

（1）有机改性：将蒙脱土超声分散在去离子水中制得蒙脱土悬浊液，然后往蒙脱土悬浊液中加入十六烷基三甲基溴化铵，反应4~6h得白色絮状沉淀，沉淀经去离子水洗涤、真空干燥，制得有机改性蒙脱土；

（2）多壁碳纳米管的氨基化：先将多壁碳纳米管氧化、酰氯化，然后加入胺类物质，制得氨基化多壁碳纳米管；

（3）混合糊状液体的制备：取TPU10~20g，溶解在50~70mL DMF中，然后置于70~90℃鼓风干燥箱中溶胀30~60min；取氨基化多壁碳纳米管0.3~0.9g、有机改性蒙脱土0.15~0.75g，溶解在15~25mL DMF中，超声分散20~40min；然后将TPU溶液、氨基化多壁碳纳米管和有机改性蒙脱土溶液混合均匀，超声分散3~5h；再机械搅拌1~3h，制得混合糊状液体；

（4）涂膜：采用涂膜机将混合糊状液体涂抹在玻璃板上，然后将玻璃板置于55~75℃的真空干燥箱中抽真空10~30min后，将玻璃板移至70~80℃的鼓风干燥箱中干燥4~8h后，取出，冷却至室温，将薄膜取下，即得阻隔抗静电复合材料薄膜。

所述的胺类物质是采用如下方法合成的，将邻苯二甲酸酐、对苯二胺加入N，N-二甲基甲酰胺中，超声分散后，置于140~160℃的油浴锅中回流反应3~5h，产物经沉淀洗涤、真空干燥制得胺类物质。

一种如上所述的制备方法制得的阻隔抗静电TPU复合材料薄膜，表面电阻率<10¹⁰Ω。

本发明的有益效果在于：