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公司新闻

抗静电喷涂聚脲弹性体研制成功

文章来源:本站人气:1289发表时间:2015-06-13 17:30:25

  摘要:以MDI、液化MDI、MDI-50、聚醚多元醇、端胺基聚醚、胺类扩链剂及抗静电剂为原料,研制出一种抗静电喷涂聚脲弹性体。研究了抗静电荆对喷涂聚脲弹性体各种性能的影响。
  喷涂聚脲弹性体(SPUA)技术是国外为适应环保需要而研制开发的一种新型聚氨酯成型技术,该技术具有无溶剂、反应速率快、立面厚涂不流挂、对湿气不敏感、物理性能优异等特点[1-2],在国外,该技术已在防水、耐磨、防腐等领域得到了广泛的应用。
  海洋化工研究院于1996年在国内率先开始该技术的研究工作,经过大量的试验工作[3-4],目前已研究开发成功了六大系列SPUA产品。上述产品已在青岛、上海、大连等地区成功应用[5],受到用户高度评价。
  聚脲弹性体本身是一种高绝缘性能的高聚物,为了充分发挥SPUA的特点,扩大其应用范围,对自行研制的SPUA的抗静电性能作了研究。在经过大量试验后,成功地研制出了抗静电喷涂聚脲产品。经测试,其表面电阻率低于109Ω·cm2,同时具有良好的力学性能、耐化学腐蚀性、耐溶剂性,经过各种环境测试后仍有非常稳定的表面电阻率。

  1试验部分
  1.1主要原材料
  试验用原材料名称、规格及产地见表1。
  1.2工艺简述
  1.2.1A组分(预聚体)的制备
  按一定的配比将MDI和液化MDI投入反应釜中,加热融化,然后投入聚醚多元醇,升温至一定温度,反应一段时间后出料。物料在干燥的容器中隔绝空气保存,放置1d后测定一NCO的质量分数。
  表1试验用原材料名称、规格及产地   
  1.2.2R组分(胺基组分)的制备
  先将一定量的固体抗静电剂、液体阻燃剂与胺基聚醚混合,然后加热融化,制成抗静电剂混合液,再将一定量的颜料、填料、抗静电剂混合液、助剂以及适量的胺基聚醚在三辊机上研磨,达到一定细度要求后,将研磨后的浆料投入反应釜中,加入胺基聚醚、扩链剂和流动改进剂,混合均匀后出料,在出料过程中将物料用200目筛网过滤。
  聚脲弹性体基础配方如下:
  A组分(-NCO质量分数为13%)11份;
  R组分配方(质量份):56份JeffamineT-5000、22份JeffamineD-2000、22份Ethacure100,异氰酸酯指数为1.08。
  1.2.3喷涂设备及工艺参数
  本试验所用的喷涂设备是美国Gusmer公司生产的H-3500主机和GX-7喷枪。主要工艺参数:液压压力为50.60kg/cm2,物料温度为60~77℃,混合体积比为1:1。
  1.2.4性能测试
  除常规性能检测外。电阻率测试采用上海精密科学仪器有限公司的PC68型数字电阻计。
 
  2结果与讨论
  通常有3种方法可使高分子材料具有抗静电性能:①改变高分子材料的化学结构,使其具有抗静电性;②添加表面活性剂类抗静电剂;③添加导电填料[6]。第三种方法的导电机理比较复杂,目前比较一致的看法是导电填料之间彼此接触形成网链,自由电子可在网链上运动,从而使涂层导电及抗静电。这种结构要求导电填料达到一定的添加量才能有导电效果。
  喷涂聚脲组合料在配方设计时要兼顾到成本、黏度、两组分比例、对设备的磨损性和力学性能等因素,主要体现在以下5个方面:①组合料的成本应尽量低。第一种方法是实现抗静电性能的根本方法,但是成本比较高、技术实现难度大;②喷涂聚脲弹性体技‘术要求体系的黏度应尽量低。而若采用添加导电剂的方法,体系中将会引入大量的固体导电剂,导致黏度大大增加,若处理不当会导致混合不匀;③喷涂聚脲弹性体技术设定两组分的比例为1:1,而引入大量导电剂后将会使配方设计难度增大;④聚脲成型原理是组合料的两组分在高温、高压条件下利用喷枪喷涂成型,要求组合料中的磨损性填料尽量少,而导电剂均为磨损性强的物质;⑤导电剂的加入在一定程度上对力学性能有不利影响。
  考虑到以上几种因素,在抗静电聚脲配方设计时在R组分中添加表面活性剂类抗静电剂,由于添加量小,对体系的力学性能影响不大,同时成本增加也不大,因此这种方法具有较好的实用性和经济性。
  2.1抗静电剂对表面电阻的影响
  先用手工制样的方法进行了一系列不同抗静电剂种类、用量对聚脲材料表面电阻率影响的试验,结果见表2。
  表2抗静电剂种类及用量对聚脲弹性体的表面电阻率的影响Ω·cm2  
  由表2可以看出,固体抗静电剂Cyastat-LS和液体永久型抗静电剂E一1019效果较好。考虑到Cyas-tat-LS是阳离子型抗静电剂,热稳定性差,因此配方体系中选用永久型抗静电剂E-1019。
  2.2复合阻燃剂的筛选
  在确定抗静电剂后,使用喷涂设备进行了一系列喷涂试验,试样测试结果见表3。
  表3抗静电剂对综合性能的影响
  从表3的结果来看,加入抗静电剂后对材料的综合性能基本没有影响,而表面电阻率则大大降低,配方5的综合性能较好,考虑到成本和性能的综合平衡,如果再加大抗静电剂用量会增加成本,因此把配方5作为最终配方。
  2.3耐腐蚀性试验
  根据GB/T1733-1993、GB/T10834-1989的规定,对聚脲样板进行常温耐120#汽油、二甲苯、机油、3%盐水等的测试。经21d后检测,聚脲材料表面状态完好,无脱落、无起泡、无溶胀变化,表面电阻率无变化。
  根据GB6950-2001规定,对聚脲样板进行耐52℃的120。汽油、二甲苯、航空煤油、5%盐水等的测试,21d后检测,聚脲材料表面状态完好,无脱落、无起泡、无溶胀变化,表面电阻率无变化。根据GB/T1733-1979规定,对聚脲样板进行120℃耐温试验,经检测,聚脲材料无起泡、无脱落,轻微变色,表面电阻率无变化。聚脲样板在6个月以后进行测试,表面电阻率无变化。
  2.4贮存稳定性研究
  为结合实际应用,在配方5的基础上,对A、R两组分作了贮存稳定性测试,结果见表4。
  表4A、R两组分贮存稳定性试验
  从表4可以看出,样品贮存6个月后,黏度略有增加,而凝胶时间不变。这说明该体系具有良好的贮存稳定性。

  3结语
  (1)以配方5为基础开发出了抗静电喷涂聚脲材料,A组分是由改性MDI和聚氧化丙烯醚多元醇合成的预聚体,R组分由长链端氨基聚氧化丙烯醚、Ethacure100、抗静电剂E-1019和分散剂组成,所制成的抗静电喷涂聚脲材料具有良好的综合性能。
  (2)加入抗静电剂可显著提高喷涂聚脲材料的抗静电性能,对材料的力学性能无不利影响。
  (3)本试验所制备的抗静电喷涂聚脲组合料具有良好的贮存稳定性。
此文关键词:

应用领域