[發明專利]一種阻隔抗靜電TPU復合材料薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201410107739.2
• 申請日: 2014-03-21
• 公開（公告）號: CN103834051A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 鄭玉嬰;樊志敏
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L101/00;C08K13/06;C08K9/04;C08K3/34;C08K7/00;C08K3/04
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于高分子復合薄膜制備技術領域，具體涉及一種阻隔抗靜電TPU復合薄膜及其制備方法。

背景技術

TPU是一種(AB)n型硬段和軟段組成的線性嵌段聚合物，其中硬段相和軟段相并不相容，而是以微觀相分離的狀態存在，通過硬段層中氨基甲酸酯結構間的氫鍵在常溫下形成物理交聯點。TPU由于采用該物理交聯點連接柔性軟段的結構，即使在變形時，高分子鏈之間也不會發生滑動，而呈現彈性，當加熱時，交聯點熔融后高分子鏈活動，便發生流動。TPU既有橡膠的一些物理性能比如高彈性，耐磨性，耐油性，又有塑料的熱塑可加工性，所以說它是一種介于橡膠和塑料之間的一類特殊的材料。因此TPU被廣泛應用在鞋材、充氣玩具、雨具產品、醫療器材、汽車座椅和輪胎材料、運動器材、皮箱皮包等產業領域。

同時TPU材料是一種成熟的環保材料，它可以多次重復回收再利用，目前凡是PVC能用到的地方，TPU均可以成為其良好的替代品，而且它還有比PVC更多的優越性。基于TPU具有如此多的優良性能，人們不禁將目光投向了TPU儲水袋、TPU軍用儲油袋、TPU涉水類產品等，這些產品對TPU的阻隔性能有一定的要求。TPU具有較高的電阻率，表面電阻率一般在左右，具有良好的電絕緣性，但其制品在使用過程中因摩擦而容易產生靜電，從而會限制其在一些對防靜電要求比較高的領域，比如TPU軍用儲油袋就需要高的抗靜電，因此開發一種高分子聚合物高阻隔材料是未來的熱點。

目前人們開發的高阻隔材料很多，比如EVOH、PVDC、PET等。現在高阻隔材料大多是用多層共擠復合制成，比如PE/EVOH/PE，這種復合膜具有很好的阻隔水汽、氣體的性能。目前研究比較熱門的是熔融插層法制備聚合物/粘土納米復合材料，這種復合材料具有許多優異的性能。聚合物插層是指將聚合物大分子通過一定的物理與化學作用插層到層狀的粘土中。經過改性的一些納米粒子與聚合物進行熔融插層共混改性，可以大大提高原來的聚合物性能，比如力學性能、阻隔、阻燃性能等。

本發明采用了具有優異電學性能的MWNTs，利用合成的胺類物質，將MWNTs氨基化，以便MWNTs可以更好的分散在TPU基體中，增強TPU復合材料的抗靜電性能。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中的不足，提供一種阻隔抗靜電TPU復合材料薄膜及其制備方法。經本發明方法制得的薄膜具有很好的抗靜電性，優異的阻隔性能。且本發明制備方法科學合理、工藝簡單、可操作性強，可以大規模進行工業化生產。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種阻隔抗靜電TPU復合材料薄膜的制備方法，以蒙脫土、多壁碳納米管、TPU為原料；先對蒙脫土進行有機改性，并將多壁碳納米管氨基化后，再與TPU混合、超聲制得混合糊狀液體，最后經涂膜制得薄膜。

具體步驟包括：

（1）有機改性：將蒙脫土超聲分散在去離子水中制得蒙脫土懸濁液，然后往蒙脫土懸濁液中加入十六烷基三甲基溴化銨，反應4~6h得白色絮狀沉淀，沉淀經去離子水洗滌、真空干燥，制得有機改性蒙脫土；

（2）多壁碳納米管的氨基化：先將多壁碳納米管氧化、酰氯化，然后加入胺類物質，制得氨基化多壁碳納米管；

（3）混合糊狀液體的制備：取TPU10~20g，溶解在50~70mL?DMF中，然后置于70~90℃鼓風干燥箱中溶脹30~60min；取氨基化多壁碳納米管0.3~0.9g、有機改性蒙脫土0.15~0.75g，溶解在15~25mL?DMF中，超聲分散20~40min；然后將TPU溶液、氨基化多壁碳納米管和有機改性蒙脫土溶液混合均勻，超聲分散3~5h；再機械攪拌1~3h，制得混合糊狀液體；

（4）涂膜：采用涂膜機將混合糊狀液體涂抹在玻璃板上，然后將玻璃板置于55~75℃的真空干燥箱中抽真空10~30min后，將玻璃板移至70~80℃的鼓風干燥箱中干燥4~8h后，取出，冷卻至室溫，將薄膜取下，即得阻隔抗靜電復合材料薄膜。

所述的胺類物質是采用如下方法合成的，將鄰苯二甲酸酐、對苯二胺加入N，N-二甲基甲酰胺中，超聲分散后，置于140~160℃的油浴鍋中回流反應3~5h，產物經沉淀洗滌、真空干燥制得胺類物質。

一種如上所述的制備方法制得的阻隔抗靜電TPU復合材料薄膜，表面電阻率<10¹⁰Ω。

本發明的有益效果在于：