[发明专利]聚氨酯用抗静电剂、聚氨酯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚氨酯用抗静电剂、聚氨酯复合材料及其制备方法，以含有离子液体和碳材料的二元复合物IL_xC_y作为聚氨酯材料的抗静电添加剂，通过溶液涂膜法制得聚氨酯薄膜。本发明方法步骤：制备离子液体‑碳材料复合物，将碳材料和离子液体充分研磨，随后用去离子水分散，得到离子液体‑碳材料的悬浮液，随后烘干，最终得到离子液体‑碳材料复合物；配制离子液体‑碳材料/聚氨酯溶液；将离子液体‑碳材料/聚氨酯溶液在基材上成膜，干燥后得到聚氨酯薄膜。本发明中离子液体和碳材料的二元体系能整合优势，使复合材料具有更高的抗静电稳定性和导电性。本发明方法操作简便，工艺设备简单，原料易得，反应周期短，可重复性高。

技术领域

本发明涉及一种抗静电添加剂、聚氨酯材料及其制备方法，特别是涉及一种抗静电添加剂、聚氨酯复合材料及其制备方法，应用于复合材料及其制备工艺技术领域。

背景技术

聚氨酯由于具有耐磨性、耐油性、耐腐蚀及结构可设计性好等优异的性能，已在医疗器械、航空航天领域中得到广泛应用。同时因其较高的电阻率，达到10¹²-10¹⁵Ω，也被经常用作电子器件的封装材料。然而，聚氨酯材料的高电阻率使其在应用过程中摩擦产生的静电荷容易在表面积累且难以及时传导出去，从而造成静电放电危害，以至于引起灰尘吸附现象甚至有发生火灾、爆炸的危险，这严重限制了它的应用。

通常认为材料的表面电阻率低于10¹⁰Ω可以达到抗静电效果。迄今为止，多种添加剂已被研究用于降低聚氨酯材料的表面电阻率，例如：炭黑、表面活性剂、本征导电聚合物等。在这些材料中，无机填料与基体聚合物相容性差，易在基体中团聚缠结，而有机添加剂的抗静电效果依赖于环境湿度，且需要添加大量的抗静电剂才能形成连续的传导通路。相比于传统的抗静电添加剂，在室温或接近室温下呈液态，完全由阴阳离子组成的离子液体因其低的玻璃化转变温度和结构可设计性，已经引起了研究者的广泛关注。然而，基于离子液体掺杂的聚氨酯薄膜存在抗静电稳定性不佳的问题，Takuya Iwata等将离子液体掺杂的聚氨酯薄膜超声洗涤10min后，材料的表面电阻率由10⁷Ω增加到10⁹Ω，参见Macromol.Mater. Eng，2014,299（7），第794-798页。采用单一离子液体用作抗静电剂，稳定性不够理想，这成为亟待了解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种聚氨酯用抗静电剂、聚氨酯复合材料及其制备方法，以含有离子液体和碳材料的二元复合物IL_xC_y作为聚氨酯材料的抗静电添加剂，通过溶液涂膜法制得聚氨酯薄膜。离子液体和碳材料的二元体系能整合优势，使复合材料具有更高的抗静电稳定性。

为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：

一种聚氨酯用抗静电剂，该抗静电剂是下式(1)所示的离子液体与碳材料的二元复合物：

IL_xC_y (1)

其中，IL为离子液体，C为导电碳材料； x，y为正数且满足关系式0＜x/y≤50 ，x/y 为质量比。

优选上述式（1）中的IL为羟基功能化咪唑类离子液体和烷基咪唑类离子液体中的任一一种或者二者的混合物。

优选上述式（1）中的IL为1-羟乙基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐和1-乙基-2，3-二甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐中的任意一种或者二者的混合物。

优选上述式（1）中的C为碳纳米管、石墨烯、导电炭黑、乙炔黑中的任意一种或者几种的混合材料。C最好为碳纳米管。

优选上述式（1）中x、y满足关系式0.1≤x/y≤50。进一步优选10≤x/y≤50。