前 言
由于静电积累导致短路、火灾甚至爆炸事情并不少见，因此采取一定措施消除静电受到全球重视。水性聚氨酯以其优越的性能及环保的特点近年来在涂料和粘合剂等领域受到了广泛的重视和应用。随着我国合成材料工业迅猛发展，刺激和推动了对材料抗静电性能的要求，但目前尚未有抗静电型水性聚氨酯材料出现，不能完全满足国内合成材料领域的需求，因此，开展抗静电型水性聚氨酯的研究对我国合成材料工业的发展有着十分重要的意义。本文以聚醚N一210和甲苯二异氰酸酯(TDI) 为主要原料，合成水性聚氨酯，再用脂肪胺聚氧乙烯醚的季铵盐衍生物改性成一种新型的水性聚氨酯抗静电剂，通过对此抗静电剂的性能检测，探讨了对抗静电性能影响的因素。结果表明，此抗静电水性聚氨酯具有良好的抗静电性能和物理机械性能。
1 实验部分
1．1 主要原料
2，4一甲苯二异氰酸酯(TDI)，天津市博迪化工有限公司；聚醚N一210，羟值110，江苏钟山化工；二羟甲基丙酸(DMPA)，上海化学试剂有限公司；1，4一丁二醇(BDO)，天津市博迪化工有限公司；三乙胺，中国医药集团上海化学试剂公司；脂肪胺聚氧乙烯醚(18烷)，邢台市蓝天精细化工有限公司；1一溴代辛烷，国药集团化学试剂有限公司；二月桂酸二丁基锡，化学纯，中国医药集团上海化学试剂公司；丙酮，上海东懿化学试剂公司。
1．2 水性聚氨酯抗静电剂的制备
1．2．1 水性聚氨酯的合成
在装有搅拌器、温度计、回流装置的烧瓶中加入 2，4一甲苯二异氰酸酯(TDI)和经脱水处理的聚醚二元醇210，升温至90℃保持反应2．5 h后加入1，4一丁二醇和DMPA，加热至60 ℃，3-4 h。并在反应过程中加入适量丙酮，防止粘度过大。反应完全后冷却到室温。将预聚体用三乙胺中和后加水进行高速乳化，得到半透明乳液，减压蒸馏脱去溶剂即得水性聚氨酯。
1．2．2 脂肪胺聚氧乙烯醚的季铵盐衍生物的制备
在装有搅拌器、温度计、回流装置的烧瓶中加入 30 g脂肪胺聚氧乙烯醚(18烷)和100 mL的四氢呋喃(THF)，再加入17．8 g l一溴代辛烷，加热至65℃ 左右回流3 h。得到含固量约40％的季铵盐。
1．2．3 抗静电剂的制备
将以上合成的水性聚氨酯和季铵盐按一定的比例混合，高速搅拌，充分混匀，即得到抗静电复合液。该复合液为白色乳状液，均匀、稳定。
1．3 膜性能测定
1．3．1 膜的制备
将制得的水性聚氨酯乳液倒入玻璃模板中，水平放置，室温下风干，取出成膜，再放入烘箱中于80℃烘4-5 h，取出置于干燥器中自然冷却，备用。
1．3．2 红外光谱检测
采用Nexus一870型FTr—IR全反射红外光谱仪(美国Nicolet仪器公司)测试聚氨酯胶膜的结构。
1．3．3 电导率测定
对一系列的抗静电液用SL1一DDP一220型电导仪检测。
1．3．4 拉伸强度、伸长率的测定
将膜制成长40 mm 宽为3 mm 哑铃状，在XLW一智能电子拉力实验机(济南兰光)测试拉伸强度及伸长率，拉伸速度为150 mm／min。
前 言
由于静电积累导致短路、火灾甚至爆炸事情并不少见，因此采取一定措施消除静电受到全球重视。水性聚氨酯以其优越的性能及环保的特点近年来在涂料和粘合剂等领域受到了广泛的重视和应用。随着我国合成材料工业迅猛发展，刺激和推动了对材料抗静电性能的要求，但目前尚未有抗静电型水性聚氨酯材料出现，不能完全满足国内合成材料领域的需求，因此，开展抗静电型水性聚氨酯的研究对我国合成材料工业的发展有着十分重要的意义。本文以聚醚N一210和甲苯二异氰酸酯(TDI) 为主要原料，合成水性聚氨酯，再用脂肪胺聚氧乙烯醚的季铵盐衍生物改性成一种新型的水性聚氨酯抗静电剂，通过对此抗静电剂的性能检测，探讨了对抗静电性能影响的因素。结果表明，此抗静电水性聚氨酯具有良好的抗静电性能和物理机械性能。
1 实验部分
1．1 主要原料
2，4一甲苯二异氰酸酯(TDI)，天津市博迪化工有限公司；聚醚N一210，羟值110，江苏钟山化工；二羟甲基丙酸(DMPA)，上海化学试剂有限公司；1，4一丁二醇(BDO)，天津市博迪化工有限公司；三乙胺，中国医药集团上海化学试剂公司；脂肪胺聚氧乙烯醚(18烷)，邢台市蓝天精细化工有限公司；1一溴代辛烷，国药集团化学试剂有限公司；二月桂酸二丁基锡，化学纯，中国医药集团上海化学试剂公司；丙酮，上海东懿化学试剂公司。
1．2 水性聚氨酯抗静电剂的制备
1．2．1 水性聚氨酯的合成
在装有搅拌器、温度计、回流装置的烧瓶中加入 2，4一甲苯二异氰酸酯(TDI)和经脱水处理的聚醚二元醇210，升温至90℃保持反应2．5 h后加入1，4一丁二醇和DMPA，加热至60 ℃，3-4 h。并在反应过程中加入适量丙酮，防止粘度过大。反应完全后冷却到室温。将预聚体用三乙胺中和后加水进行高速乳化，得到半透明乳液，减压蒸馏脱去溶剂即得水性聚氨酯。
1．2．2 脂肪胺聚氧乙烯醚的季铵盐衍生物的制备
在装有搅拌器、温度计、回流装置的烧瓶中加入 30 g脂肪胺聚氧乙烯醚(18烷)和100 mL的四氢呋喃(THF)，再加入17．8 g l一溴代辛烷，加热至65℃ 左右回流3 h。得到含固量约40％的季铵盐。
1．2．3 抗静电剂的制备
将以上合成的水性聚氨酯和季铵盐按一定的比例混合，高速搅拌，充分混匀，即得到抗静电复合液。该复合液为白色乳状液，均匀、稳定。
1．3 膜性能测定
1．3．1 膜的制备
将制得的水性聚氨酯乳液倒入玻璃模板中，水平放置，室温下风干，取出成膜，再放入烘箱中于80℃烘4-5 h，取出置于干燥器中自然冷却，备用。
1．3．2 红外光谱检测
采用Nexus一870型FTr—IR全反射红外光谱仪(美国Nicolet仪器公司)测试聚氨酯胶膜的结构。
1．3．3 电导率测定
对一系列的抗静电液用SL1一DDP一220型电导仪检测。
1．3．4 拉伸强度、伸长率的测定
将膜制成长40 mm 宽为3 mm 哑铃状，在XLW一智能电子拉力实验机(济南兰光)测试拉伸强度及伸长率，拉伸速度为150 mm／min。
2 结果与讨论
2．1 红外谱图解析
从图3上可以看出，2 270 cm-1 处未见吸收峰，说明PU乳液的一NCO基已完全反应。1 724．1 cm-1 为C=O伸缩振动峰，3 354 cm-1 为NH的伸缩振动峰，1 226．5 cm-1 为C一0伸缩振动峰，1 537 cm-1 处是N—H弯曲和C—N伸缩振动峰。这些峰是聚氨酯中氨基甲酸酯的特征振动峰。1 097．3 cm-1 为聚氨酯中聚醚C一0一C的伸缩振动峰。2 925．5 cm-1 为CH3-的非对称伸缩振动峰，2 869．6 cm-1 为C -的对称伸缩振动峰，这些特征伸缩振动峰说明氨酯键的存在。以上表明通过逐步聚合反应合成了水性聚氨酯。
2．2 聚氨酯含量对抗静电性能的影响
在固定季铵盐含量和聚氨酯乳液种类不变的前提下，改变聚氨酯含量，测定不同抗静电乳液的电阻率，结果见表1。
由表1可见，随着聚氨酯含量的增加，乳液的电阻率明显下降。本实验合成的水性聚氨酯为阴离子型水性聚氨酯， 自身具有一定的离子导电性即抗静电性，随着聚氨酯含量的增加，乳液中离子数目和浓度增加，导电性增加，电阻率也随之降低。因此，聚氨酯浓度越大，抗静电性越好。
2．3 季铵盐含量对抗静电性能的影响
在固定聚氨酯乳液种类和含量不变的前提下，改变季铵盐含量，测定不同抗静电乳液的电阻率，结果见表2。
由表2可知以上抗静电水性聚氨酯材料均有很好的抗静电性。季铵盐固含量从0增加到l％，电阻率降低较快，几乎减小了一倍。随后是缓慢下降，季铵盐的含量越高抗静电效果越明显。上述测试表明加入季铵盐后，聚氨酯乳液的抗静电效果显著增加。季铵盐的浓度越大，抗静电效果越好。
2．4 季铵盐含量对聚氨酯膜的力学性能的影响
当季铵盐与聚氨酯含量比大于1：5时，乳液无法成膜。将聚氨酯含量为10％～20％，季铵盐为l％的一系列乳液成膜后测定力学性能，结果见表3。
表3实验结果表明季铵盐含量对聚氨酯膜的力学性能的影响较大。季铵盐含量越小，聚氨酯膜的力学性能越好。季铵盐的量较小时，对力学性能影响较小，而且加入季铵盐后胶膜的手感较好。因此，应根据需要来调配聚氨酯和季铵盐的比例，以满足不同的需求。
3 结论
(1)以阴离子水性聚氨酯为母液，用脂肪胺聚氧乙烯醚的季铵盐衍生物复配得到水性聚氨酯抗静电剂，有较强的抗静电性能和良好的物理机械性能。
(2)聚氨酯浓度越大，季铵盐的浓度越大，抗静电效果越好。季铵盐越多，胶膜越软，反之越硬。当季铵盐与聚氨酯的比值为1：15时，各项性能都较好。
(3)季铵盐与聚氨酯有良好的相容性，其混合乳液的性状很稳定，而且此抗静电剂具有低毒、气味小、污染小、操作加工方便等优点。
参考文献
[l]周向东，刘朋生．目前国内外抗静电聚氨酯弹性体研究进展[J]．弹性体，2006，12(3)：49—55．
[2]周向东，李纯清，桂陆军．封端型水系聚氨酯抗静电剂的研制及应用[J]．纺织学报，2003．24(4)：293—295．
[3]朱建平．新型水系聚氨酯抗静电剂的制备和应用[J]．印染助剂，1998，15(4)：16一l8．
[4]周向东，李纯清，桂陆军．封端型水系聚氨酯抗静电剂的合成及作用机理[J]．纺织科学研究，2002(4)：13—15．
