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CN115044340A - 一种抗静电型聚氨酯胶水及其制备方法和应用 - Google Patents

一种抗静电型聚氨酯胶水及其制备方法和应用 Download PDF

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CN115044340A CN202210723897.5A CN202210723897A CN115044340A CN 115044340 A CN115044340 A CN 115044340A CN 202210723897 A CN202210723897 A CN 202210723897A CN 115044340 A CN115044340 A CN 115044340A
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王振强
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Abstract

本发明提供了一种抗静电型聚氨酯胶水及其制备方法和应用，属于抗静电材料技术领域。本发明先利用聚醚多元醇、增塑剂以及异氰酸酯等原料制备聚氨酯预聚体，再通过现有的方法制备聚吡咯衍生物溶液，之后将聚吡咯衍生物溶液与聚氨酯预聚体按照一定比例混合即得到抗静电型聚氨酯胶水。本发明制备的聚氨酯胶水具有粘度低、分散均匀、稳定性好的特点，另外与市面传统胶水相比，本发明制备的胶水抗静电性能明显提升，并且与EPDM颗粒混拌后制备的透气型跑道在太阳光照射下的耐黄变性能更佳。

Description

一种抗静电型聚氨酯胶水及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及抗静电材料技术领域，尤其涉及一种抗静电型聚氨酯胶水及其制备方法和应用。
背景技术
聚氨酯材料是将液态的异氰酸酯和液态多元醇缩聚生成的一种新型材料，该材料的物理性能在较大的范围内可调，其中聚氨酯弹性体性能介于塑料和橡胶之间，耐油、耐磨、耐低温、耐老化、硬度及弹性适中，因此可被用于聚氨酯塑胶跑道的制备，作为运动场地使用。聚氨酯塑胶跑道优异的性能有利于运动员在运动时关节保护，并且颜色丰富多彩，场地美观大方，颇受欢迎。目前，市场上常见的塑胶跑道分类较多，包括复合型塑胶跑道、透气型塑胶跑道、全塑型塑胶跑道、混合型塑胶跑道、EPDM塑胶跑道等。其中透气型以及EDPM塑胶跑道相差不大，都需要使用单组分聚氨酯胶水和EPDM颗粒混拌后摊铺成型。这种场地综合性能适中，施工简便，成本较低，颗粒的颜色可选择性较多，因此在塑胶跑道中占比最大。
聚氨酯材料是一种优异的绝缘材料，在使用过程中，绝缘材料产生静电后，不容易释放，静电积累过高容易发生放电，在矿井、石化等领域可能会导致火灾爆炸事故。虽然聚氨酯塑胶跑道这一领域一般不会发生静电导致的火灾爆炸等事故，但是摩擦形成的静电也会使跑道本身比较容易吸附灰尘，影响场地的美观，并且给维护人员的清理工作带来麻烦。
基于以上问题，要赋予聚氨酯透气型以及EDPM塑胶跑道一定的抗静电性，可以从制备抗静电型聚氨酯胶水入手，目前这一途径还未有报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗静电型聚氨酯胶水及其制备方法和应用，将聚吡咯衍生物溶液与聚氨酯预聚体制备的抗静电型聚氨酯胶水用于透气跑道上可提高跑道的抗静电性能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种抗静电型聚氨酯胶水，包含质量比为90～98：2～10的聚氨酯预聚体和聚吡咯衍生物溶液；
所述聚氨酯预聚体由包含如下质量份数的原料制备得到：
Figure BDA0003712633830000021
进一步的，所述聚醚多元醇包含聚醚多元醇DL-2000和/或聚醚多元醇330N；
所述异氰酸酯包含异氰酸酯MDI-50。
进一步的，所述增塑剂包含氯化石蜡、氯代棕榈油甲酯和乙酰柠檬酸三丁酯中的一种或几种。
进一步的，所述催化剂包含二丁基锡二月桂酸酯；所述抗氧剂包含四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)和/或β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸异辛醇酯(抗氧剂1135)。
进一步的，所述聚吡咯衍生物溶液的质量浓度为10～30％，聚吡咯衍生物溶液用到的溶剂为二氯甲烷。
本发明提供了一种抗静电型聚氨酯胶水的制备方法，包括以下步骤：
1)聚氨酯预聚体的制备：a、将聚醚多元醇和增塑剂混合后进行脱水处理，得到反应液1；
b、将反应液1与异氰酸酯反应得到反应液2；
c、将催化剂、抗氧剂和反应液2混合即得到聚氨酯预聚体；
2)将所得聚氨酯预聚体与聚吡咯衍生物溶液混合，得到抗静电型聚氨酯胶水。
进一步的，所述聚醚多元醇和增塑剂脱水处理的温度为90～110℃，脱水处理的时间为1～2h，脱水处理的真空度为≤-0.09MPa。
进一步的，所述反应液1与异氰酸酯反应的温度为80～85℃，反应的时间为1～3h。
进一步的，所述催化剂、抗氧剂和反应液2混合的温度为20～40℃，混合的时间为20～30min。
本发明提供了一种抗静电型聚氨酯胶水在制备透气跑道中的应用，所述透气跑道包含质量比为1：4～6的抗静电型聚氨酯胶水和EPDM橡胶颗粒。
本发明的有益效果：
本发明通过将导电聚合物(聚吡咯衍生物溶液)稳定均匀地分散于聚氨酯预聚体中以提升材料的电导率，同时不影响胶水的储存及使用，所制备的聚氨酯胶水用于透气跑道的制备，可提高场地的抗静电性能。
具体实施方式
本发明提供了一种抗静电型聚氨酯胶水，包含质量比为90～98：2～10的聚氨酯预聚体和聚吡咯衍生物溶液；
所述聚氨酯预聚体由包含如下质量份数的原料制备得到：
Figure BDA0003712633830000031
在本发明中，所述抗静电型聚氨酯胶水，优选包含质量比为92～96：4～8的聚氨酯预聚体和聚吡咯衍生物溶液，进一步优选为95：5。
在本发明中，按照质量份数计，所述聚醚多元醇的添加量为40～70份，优选为50～65份，进一步优选为55～60份。在本发明中，所述聚醚多元醇包含聚醚多元醇DL-2000和/或聚醚多元醇330N，优选为聚醚多元醇330N。
在本发明中，按照质量份数计，所述异氰酸酯的添加量为20～40份，优选为25～35份，进一步优选为30份。在本发明中，所述异氰酸酯优选为异氰酸酯MDI-50。
在本发明中，按照质量份数计，所述增塑剂的添加量为10～30份，优选为15～25份，进一步优选为20份。在本发明中，所述增塑剂包含氯化石蜡、氯代棕榈油甲酯和乙酰柠檬酸三丁酯中的一种或几种，优选为氯化石蜡。
在本发明中，按照质量份数计，所述催化剂的添加量为0.03～0.1份，优选为0.05～0.08份，进一步优选为0.06～0.07份。在本发明中，所述催化剂优选为二丁基锡二月桂酸酯。
在本发明中，按照质量份数计，所述抗氧剂的添加量为0.2～0.4份，优选为0.3份。在本发明中，所述抗氧剂包含四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和/或β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸异辛醇酯，优选为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸异辛醇酯。
在本发明中，所述聚吡咯衍生物溶液的质量浓度为10～30％，优选为15～25％，进一步优选为20％。
在本发明中，所述聚吡咯衍生物溶液用到的溶剂优选为二氯甲烷。
在本发明中，所述聚吡咯衍生物的制备方法为：将化合物A与三氯化铁溶液混合至溶液从橙色变为黑色，继续反应20～26h，得到的悬浮颗粒顺次进行洗涤、干燥即得到聚吡咯衍生物。
在本发明中，所述化合物A的结构式如下所示：
Figure BDA0003712633830000041
在本发明中，所述化合物A与三氯化铁的摩尔比为1～3：5，优选为2：5。
在本发明中，所述三氯化铁溶液的摩尔浓度为0.2～0.3mol/L，优选为0.25mol/L。
在本发明中，所述将悬浮颗粒干燥的温度为40～60℃，干燥的时间为20～26h；优选的，干燥的温度为50℃，干燥的时间为24h。
本发明提供了一种抗静电型聚氨酯胶水的制备方法，包括以下步骤：
1)聚氨酯预聚体的制备：a、将聚醚多元醇和增塑剂混合后进行脱水处理，得到反应液1；
b、将反应液1与异氰酸酯反应得到反应液2；
c、将催化剂、抗氧剂和反应液2混合即得到聚氨酯预聚体；
2)将所得聚氨酯预聚体与聚吡咯衍生物溶液混合，得到抗静电型聚氨酯胶水。
在本发明中，所述聚醚多元醇和增塑剂脱水处理的温度为90～110℃，脱水处理的时间为1～2h，脱水处理的真空度为≤-0.09MPa；优选的，所述聚醚多元醇和增塑剂脱水处理的温度为95～105℃，时间为1～1.5h，真空度为≤-0.10MPa。
在本发明中，所述反应液1与异氰酸酯反应的温度为80～85℃，反应的时间为1～3h；优选的，反应液1与异氰酸酯反应的温度为81～84℃，反应的时间为1～2h；进一步优选的，反应液1与异氰酸酯反应的温度为82～83℃，反应的时间为1.5h。
在本发明中，所述催化剂、抗氧剂和反应液2混合的温度为20～40℃，优选为25～35℃，进一步优选为30℃；混合的时间为20～30min，优选为22～28min，进一步优选为25min。
本发明提供了一种抗静电型聚氨酯胶水在制备透气跑道中的应用，所述透气跑道包含质量比为1：4～6的抗静电型聚氨酯胶水和EPDM橡胶颗粒。
在本发明中，所述透气跑道优选包含质量比为1：5的抗静电型聚氨酯胶水和EPDM橡胶颗粒。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
聚吡咯衍生物的制备：
在氮气气氛中，在搅拌下将化合物A(0.002摩尔)加入到80毫升去离子水中。然后将20毫升FeCl3(0.005摩尔)水溶液滴加到上述混合物中。几分钟后，混合物的颜色逐渐从橙色变成黑色，继续反应24小时。反应终止后过滤得到悬浮颗粒，并用去离子水洗涤数次，在50℃真空干燥24h后即得到聚吡咯衍生物。将聚吡咯衍生物溶于二氯甲烷中得到质量浓度为20％的聚吡咯衍生物溶液。
抗静电型聚氨酯胶水的制备：
将30份330N、30份DL2000以及20份环保氯化石蜡搅拌分散，混合料搅拌升温至100℃真空(真空度保持在-0.09MPa)脱水2小时，随后降温至82℃，加入33份异氰酸酯MDI-50，并保持在82℃搅拌反应两小时，反应结束后降温至25℃后加入0.05份催化剂T12以及0.4份抗氧剂1135，搅拌均匀后即得聚氨酯预聚体。
将10份聚吡咯衍生物溶液与90份聚氨酯预聚体混合，搅拌均匀后即得用于透气跑道的抗静电型聚氨酯胶水。胶水摊铺1毫米厚，室温环境固化48小时后测试表面电阻率8.2×105Ω·m。制备的抗静电型聚氨酯胶水与EPDM橡胶颗粒按1:5比例配比，混拌均匀后摊铺固化后即成具有抗静电性能的透气跑道。样块性能测试结果：拉伸强度0.92MPa，断裂伸长率95％。
实施例2
聚吡咯衍生物的制备方法同实施例1，区别在于聚吡咯衍生物溶液的质量浓度为25％。
抗静电型聚氨酯胶水的制备：
将35份330N、30份DL2000以及15份环保氯化石蜡和5份乙酰柠檬酸三丁酯搅拌分散，混合料搅拌升温至90℃真空(真空度保持在-0.1MPa)脱水1.5小时，随后降温至80℃，加入35份异氰酸酯MDI-50，保持在80℃搅拌反应两小时，反应结束后降温至20℃后加入0.05份催化剂T12以及0.3份抗氧剂1135，搅拌均匀后即得聚氨酯预聚体。
将7.5份聚吡咯衍生物溶液与92.5份聚氨酯预聚体混合，搅拌均匀后即得用于透气跑道的抗静电型聚氨酯胶水。胶水摊铺1毫米厚，室温环境固化48小时后测试表面电阻率2.3×106Ω·m。制备的抗静电型聚氨酯胶水与EPDM橡胶颗粒按1:5比例配比，混拌均匀后摊铺固化后即成具有抗静电性能的透气跑道。样块性能测试结果：拉伸强度1.1MPa，断裂伸长率97％。
实施例3
聚吡咯衍生物的制备方法同实施例1，区别在于聚吡咯衍生物溶液的质量浓度为30％。
抗静电型聚氨酯胶水的制备：
将15份330N、39份DL2000以及10份环保氯化石蜡和5份乙酰柠檬酸三丁酯搅拌分散，混合料搅拌升温至110℃真空(真空度保持在-0.09MPa)脱水2小时，随后降温至85℃，加入35份异氰酸酯MDI-50，保持在85℃搅拌反应两小时，反应结束后降温至30℃后加入0.07份催化剂T12以及0.2份抗氧剂1135，搅拌均匀后即得聚氨酯预聚体。
将5份聚吡咯衍生物溶液与95份聚氨酯预聚体混合，搅拌均匀后即得用于透气跑道的抗静电型聚氨酯胶水。胶水摊铺1毫米厚，室温环境固化48小时后测试表面电阻率7.6×107Ω·m。制备的抗静电型聚氨酯胶水与EPDM橡胶颗粒按1:5比例配比，混拌均匀后摊铺固化后即成具有抗静电性能的透气跑道。样块性能测试结果：拉伸强度0.82MPa，断裂伸长率105％。
实施例4
聚吡咯衍生物的制备方法同实施例1，区别在于聚吡咯衍生物溶液的质量浓度为20％。
抗静电型聚氨酯胶水的制备：
将40份330N、15份DL2000以及10份环保氯化石蜡和5份乙酰柠檬酸三丁酯搅拌分散，混合料搅拌升温至95℃真空(真空度保持在-0.09MPa)脱水1小时，随后降温至84℃，加入26份异氰酸酯MDI-50，保持在84℃搅拌反应两小时，反应结束后降温至25℃后加入0.08份催化剂T12以及0.2份抗氧剂1135，搅拌均匀后即得聚氨酯预聚体。
将5份聚吡咯衍生物溶液与95份聚氨酯预聚体混合，搅拌均匀后即得用于透气跑道的抗静电型聚氨酯胶水。胶水摊铺1毫米厚，室温环境固化48小时后测试表面电阻率7.4×107Ω·m。制备的抗静电型聚氨酯胶水与EPDM橡胶颗粒按1:5比例配比，混拌均匀后摊铺固化后即成具有抗静电性能的透气跑道。样块性能测试结果：拉伸强度0.93MPa，断裂伸长率86％。
实施例5
聚吡咯衍生物的制备方法同实施例1，区别在于聚吡咯衍生物溶液的质量浓度为25％。
抗静电型聚氨酯胶水的制备：
将30份330N、30份DL2000以及10份环保氯化石蜡和10份氯代棕榈油甲酯搅拌分散，混合料搅拌升温至105℃真空(真空度保持在-0.09MPa)脱水2小时，随后降温至83℃，加入26份异氰酸酯MDI-50，保持在83℃搅拌反应两小时，反应结束后降温至26℃后加入0.05份催化剂T12以及0.3份抗氧剂1135，搅拌均匀后即得聚氨酯预聚体。
将2.5份聚吡咯衍生物溶液与97.5份聚氨酯预聚体混合，搅拌均匀后即得用于透气跑道的抗静电型聚氨酯胶水。胶水摊铺1毫米厚，室温环境固化48小时后测试表面电阻率3.9×1010Ω·m。制备的抗静电型聚氨酯胶水与EPDM橡胶颗粒按1:5比例配比，混拌均匀后摊铺固化后即成具有抗静电性能的透气跑道。样块性能测试结果：拉伸强度0.89MPa，断裂伸长率97％。
对比例1
将30份330N、30份DL2000以及20份环保氯化石蜡搅拌分散，混合料搅拌升温至90-110℃真空(真空度保持在-0.09MPa)脱水2小时，随后降温至85℃，加入33份异氰酸酯MDI-50，保持在85℃搅拌反应两小时，反应结束后降温至25℃后加入0.05份催化剂T12以及4份抗氧剂1135，搅拌均匀后即得聚氨酯胶水。胶水摊铺1毫米厚，室温环境固化48小时后测试表面电阻率7.3×1012Ω·m。
将制备的聚氨酯胶水与EPDM橡胶颗粒按1:5比例配比，混拌均匀后摊铺固化后即成透气跑道。样块性能测试结果：拉伸强度0.87MPa，断裂伸长率97％。
由以上实施例可知，本发明提供了一种抗静电型聚氨酯胶水在制备透气跑道中的应用。本发明通过制备导电聚合物聚吡咯的衍生物溶液，加入到聚氨酯预聚体中，可制备抗静电型聚氨酯胶水，使用该胶水制备的聚氨酯透气跑道具有一定的抗静电性，可改善跑道容易吸附灰尘的缺点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种抗静电型聚氨酯胶水，其特征在于，包含质量比为90～98：2～10的聚氨酯预聚体和聚吡咯衍生物溶液；
所述聚氨酯预聚体由包含如下质量份数的原料制备得到：
Figure FDA0003712633820000011
2.根据权利要求1所述的抗静电型聚氨酯胶水，其特征在于，所述聚醚多元醇包含聚醚多元醇DL-2000和/或聚醚多元醇330N；
所述异氰酸酯包含异氰酸酯MDI-50。
3.根据权利要求1或2所述的抗静电型聚氨酯胶水，其特征在于，所述增塑剂包含氯化石蜡、氯代棕榈油甲酯和乙酰柠檬酸三丁酯中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的抗静电型聚氨酯胶水，其特征在于，所述催化剂包含二丁基锡二月桂酸酯；所述抗氧剂包含四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和/或β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸异辛醇酯。
5.根据权利要求4所述的抗静电型聚氨酯胶水，其特征在于，所述聚吡咯衍生物溶液的质量浓度为10～30％，聚吡咯衍生物溶液用到的溶剂为二氯甲烷。
6.权利要求1～5任意一项所述抗静电型聚氨酯胶水的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)聚氨酯预聚体的制备：
a、将聚醚多元醇和增塑剂混合后进行脱水处理，得到反应液1；
b、将反应液1与异氰酸酯反应得到反应液2；
c、将催化剂、抗氧剂和反应液2混合即得到聚氨酯预聚体；
2)将所得聚氨酯预聚体与聚吡咯衍生物溶液混合，得到抗静电型聚氨酯胶水。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述聚醚多元醇和增塑剂脱水处理的温度为90～110℃，脱水处理的时间为1～2h，脱水处理的真空度为≤-0.09MPa。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述反应液1与异氰酸酯反应的温度为80～85℃，反应的时间为1～3h。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂、抗氧剂和反应液2混合的温度为20～40℃，混合的时间为20～30min。
10.权利要求1～5任意一项所述抗静电型聚氨酯胶水在制备透气跑道中的应用，其特征在于，所述透气跑道包含质量比为1：4～6的抗静电型聚氨酯胶水和EPDM橡胶颗粒。
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