本發(fā)明屬于tpu，具體地，涉及一種抗靜電的tpu顆粒及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、熱塑性聚氨酯彈性體(tpu)具有良好的彈性、耐磨性、耐低溫性和耐油性，常用于鞋材、汽車、電子、體育、醫(yī)療等諸多領(lǐng)域，其成型加工時(shí)可采用注塑機(jī)或擠出機(jī)，制作過程干凈、衛(wèi)生、環(huán)保無污染。然而，傳統(tǒng)tpu材料在使用過程中常面臨抗靜電性能不足和力學(xué)性能有限的問題，導(dǎo)致其在日常使用或生產(chǎn)加工過程中極易產(chǎn)生靜電積累，難以滿足各行業(yè)對(duì)抗靜電的要求，抗靜電性能不足可能導(dǎo)致靜電積聚，引發(fā)電擊、火災(zāi)等安全隱患，特別是在電子、醫(yī)療和化工等敏感領(lǐng)域；此外，對(duì)于某些高強(qiáng)度要求的汽車零部件和體育器材應(yīng)用場(chǎng)景，現(xiàn)有的市售tpu材料其拉伸性能也需要進(jìn)一步提升。

2、因此，研發(fā)一種兼具抗靜電、高拉伸強(qiáng)度的tpu顆粒及其制備方法具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義，能為tpu在更多高端領(lǐng)域的應(yīng)用提供有力支撐。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種抗靜電的tpu顆粒及其制備方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的tpu顆?？轨o電和拉伸性能欠佳的問題。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種抗靜電的tpu顆粒，所述tpu顆粒具體包括如下重量份原料：

4、

5、

6、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述tpu顆粒還包括n,n-二甲基甲酰胺。

7、進(jìn)一步地，所述n,n-二甲基甲酰胺為200-300重量份。

8、碳納米管是一類具有很大的長(zhǎng)徑比、硬度高、有良好的導(dǎo)電性能的中空管狀結(jié)構(gòu)材料，可以同時(shí)有效改善材料的導(dǎo)電性和力學(xué)性能；

9、還原氧化石墨烯是指氧化石墨烯經(jīng)過還原后得到的產(chǎn)物，其表面缺陷位點(diǎn)相對(duì)氧化石墨烯變少，在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上都更接近于單層石墨烯，具有極好的導(dǎo)電性；

10、二氧化硅納米粒子具有高硬度和高表面反應(yīng)活性，在受到外力作用時(shí)二氧化硅納米粒子與基體之間的界面相互作用較強(qiáng)，可以有效地轉(zhuǎn)移應(yīng)力進(jìn)而降低基體材料的損傷；

11、木質(zhì)纖維具有優(yōu)良的柔韌、高比強(qiáng)度、高模量以及可回收利用的特性，能有效增強(qiáng)體系的支撐力和耐久力，更能提高體系的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。

12、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述聚酯型熱塑性聚氨酯彈性體，牌號(hào)：wht-1185，購(gòu)于萬(wàn)華化學(xué)集團(tuán)股份有限公司；所述碳納米管徑向尺寸為納米量級(jí)，軸向尺寸為微米量級(jí)，cas號(hào)：308068-56-6，購(gòu)于上海聯(lián)田材料科技有限公司；所述還原氧化石墨烯，層數(shù)：?jiǎn)螌?，片?1-5μm貨號(hào)：r487602，購(gòu)于上海阿拉丁生化科技股份有限公司；所述改性二氧化硅為γ-氨丙基三乙氧基硅烷修飾的納米二氧化硅，購(gòu)于西安齊岳生物科技有限公司；所述的辛基三丁基鏻雙(三氟甲烷磺酰)亞胺鹽，其cas號(hào)：934215-88-0，購(gòu)于長(zhǎng)沙秉航新材料有限公司。

13、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述改性木質(zhì)纖維的制備方法包括如下步驟：將木質(zhì)纖維于n,n-二甲基甲酰胺中超聲清洗，洗滌，控溫干燥，向干燥后木質(zhì)纖維中加入tri?s鹽酸鹽溶液超聲分散，再加入鹽酸多巴胺，調(diào)節(jié)ph，超聲、靜置，取出木質(zhì)纖維，洗滌，控溫真空干燥，得到改性木質(zhì)纖維。

14、進(jìn)一步地，所述木質(zhì)纖維直徑為8-12μm。

15、進(jìn)一步地，所述n,n-二甲基甲酰胺的加入量為剛好沒過木質(zhì)纖維；所述干燥后木質(zhì)纖維、tr?i?s鹽酸鹽溶液和鹽酸多巴胺的用量比為3-4g:220-240ml:0.5-0.7g。

16、進(jìn)一步地，所述超聲清洗的時(shí)間為2-2.5h；所述洗滌均為去離子水洗滌3-5次；所述控溫干燥的溫度為95-100℃，時(shí)間為10-12h；所述tr?i?s鹽酸鹽溶液的濃度為10mmo?l/l；所述超聲分散的時(shí)間為15-20min；所述調(diào)節(jié)ph為采用0.1mo?l/l的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)ph＝8.5；所述超聲、靜置為超聲1.5-2h再靜置22-24h；所述控溫真空干燥的溫度為30-35℃。

17、一種抗靜電的tpu顆粒的制備方法，具體包括如下步驟：

18、s1、將碳納米管、還原氧化石墨烯和n,n-二甲基甲酰胺混合均勻并超聲，加入雙十二烷二甲基溴化銨于氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌，去離子水洗滌、凍干，得到混合料a；

19、s2、將聚酯型熱塑性聚氨酯彈性體、混合料a、改性二氧化硅和改性木質(zhì)纖維控溫干燥，將干燥后的聚酯型熱塑性聚氨酯彈性、混合料a、改性二氧化硅、改性木質(zhì)纖維和辛基三丁基鏻雙(三氟甲烷磺酰)亞胺鹽、三聚氰胺依次加入密煉機(jī)中熔融共混，擠出、造粒，即得tpu顆粒成品。

20、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟s1所述超聲的時(shí)間為0.5-1h；所述攪拌的時(shí)間為22-24h。

21、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟s2所述控溫干燥的溫度為80-85℃，時(shí)間為5-6h；所述密煉機(jī)先以10-15rpm運(yùn)行3-4min再控速50-55rpm密煉10-15min，其間各區(qū)溫度均為70℃。

22、本發(fā)明的有益效果：

23、(1)本發(fā)明選用了碳納米管和還原氧化石墨烯作為抗靜電填料使其于體系中形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低了體積電阻率，同時(shí)，還加入了雙十二烷二甲基溴化銨對(duì)抗靜電填料進(jìn)行了改性，使其表面連有烷基鏈，阻礙了抗靜電填料間的堆疊從而使其在基體中均勻分散，強(qiáng)化了導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，在此基礎(chǔ)上，還加入了辛基三丁基鏻雙(三氟甲烷磺酰)亞胺鹽在基體中產(chǎn)生一定的遷移作用從而彌補(bǔ)一部分抗靜電填料導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的缺陷。因此由此制得的tpu顆粒具有極好的抗靜電效果。

24、(2)本發(fā)明在碳納米管的基礎(chǔ)上還復(fù)配了改性二氧化硅和改性木質(zhì)纖維作為力學(xué)填料，將經(jīng)改性后的力學(xué)填料復(fù)配能有效增加其與基體的相容性，使得碳納米管、改性二氧化硅和改性木質(zhì)纖維能協(xié)效增加體系的力學(xué)性能；在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明還加入了含有剛性的三嗪環(huán)結(jié)構(gòu)的三聚氰胺發(fā)揮與基體共同承受應(yīng)力作用，因此由此制得的tpu顆粒具有優(yōu)異的拉伸性能。

技術(shù)特征：

1.一種抗靜電的tpu顆粒，其特征在于，所述tpu顆粒具體包括如下重量份原料：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗靜電的tpu顆粒，其特征在于，所述tpu顆粒還包括n,n-二甲基甲酰胺。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抗靜電的tpu顆粒，其特征在于，所述n,n-二甲基甲酰胺為200-300重量份。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗靜電的tpu顆粒，其特征在于，所述改性木質(zhì)纖維的制備方法包括如下步驟：將木質(zhì)纖維于n,n-二甲基甲酰胺中超聲清洗，洗滌，控溫干燥，向干燥后木質(zhì)纖維中加入tris鹽酸鹽溶液超聲分散，再加入鹽酸多巴胺，調(diào)節(jié)ph，超聲、靜置，取出木質(zhì)纖維，洗滌，控溫真空干燥，得到改性木質(zhì)纖維。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的抗靜電的tpu顆粒，其特征在于，所述木質(zhì)纖維直徑為8-12μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的抗靜電的tpu顆粒，其特征在于，所述n,n-二甲基甲酰胺的加入量為剛好沒過木質(zhì)纖維；所述干燥后木質(zhì)纖維、tris鹽酸鹽溶液和鹽酸多巴胺的用量比為3-4g:220-240ml:0.5-0.7g。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的抗靜電的tpu顆粒，其特征在于，所述超聲清洗的時(shí)間為2-2.5h；所述洗滌均為去離子水洗滌3-5次；所述控溫干燥的溫度為95-100℃，時(shí)間為10-12h；所述tris鹽酸鹽溶液的濃度為10mmol/l；所述超聲分散的時(shí)間為15-20min；所述調(diào)節(jié)ph為采用0.1mol/l的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)ph＝8.5；所述超聲、靜置為超聲1.5-2h再靜置22-24h；所述控溫真空干燥的溫度為30-35℃。

8.一種如權(quán)利要求2-7任一項(xiàng)所述的抗靜電的tpu顆粒的制備方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗靜電的tpu顆粒的制備方法，其特征在于，步驟s1所述超聲的時(shí)間為0.5-1h；所述攪拌的時(shí)間為22-24h。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗靜電的tpu顆粒的制備方法，其特征在于，步驟s2所述控溫干燥的溫度為80-85℃，時(shí)間為5-6h；所述密煉機(jī)先以10-15rpm運(yùn)行3-4min再控速50-55rpm密煉10-15min，其間各區(qū)溫度均為70℃。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種抗靜電的TPU顆粒及其制備方法，屬于TPU技術(shù)領(lǐng)域，所述TPU顆粒原料包括：聚酯型熱塑性聚氨酯彈性體、碳納米管、還原氧化石墨烯、改性二氧化硅、改性木質(zhì)纖維、雙十二烷二甲基溴化銨、辛基三丁基鏻雙(三氟甲烷磺酰)亞胺鹽、三聚氰胺和N,N?二甲基甲酰胺。本發(fā)明選用了碳納米管和還原氧化石墨烯作為抗靜電填料，加入了雙十二烷二甲基溴化銨對(duì)抗靜電填料進(jìn)行改性，以辛基三丁基鏻雙(三氟甲烷磺酰)亞胺鹽彌補(bǔ)一部分抗靜電填料導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)缺陷，由此制得具有抗靜電效果的TPU顆粒；此外，本發(fā)明在碳納米管的基礎(chǔ)上還復(fù)配了改性二氧化硅和改性木質(zhì)纖維，同時(shí)加入了三聚氰胺，使制得的TPU顆粒具有優(yōu)異的拉伸性能。

技術(shù)研發(fā)人員：李松航
受保護(hù)的技術(shù)使用者：得創(chuàng)熱塑性聚氨酯（東莞）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6