聚脲彈性體本身是一種高絕緣性能的高聚物，為了充分發(fā)揮SPUA的特點，擴大其應用范圍，對自行研制的SPUA的抗靜電性能作了研究。在經(jīng)過大量試驗后，成功地研制出了抗靜電噴涂聚脲產(chǎn)品。經(jīng)測試，其表面電阻率低于109Ω·cm2，同時具有良好的力學性能、耐化學腐蝕性、耐溶劑性，經(jīng)過各種環(huán)境測試后仍有非常穩(wěn)定的表面電阻率。
1試驗部分
1.1主要原材料
試驗用原材料名稱、規(guī)格及產(chǎn)地見表1。
1.2工藝簡述
1.2.1A組分(預聚體)的制備
按一定的配比將MDI和液化MDI投入反應釜中，加熱融化，然后投入聚醚多元醇，升溫至一定溫度，反應一段時間后出料。物料在干燥的容器中隔絕空氣保存，放置1d后測定一NCO的質(zhì)量分數(shù)。
表1試驗用原材料名稱、規(guī)格及產(chǎn)地
1.2.2R組分(胺基組分)的制備
先將一定量的固體抗靜電劑、液體阻燃劑與胺基聚醚混合，然后加熱融化，制成抗靜電劑混合液，再將一定量的顏料、填料、抗靜電劑混合液、助劑以及適量的胺基聚醚在三輥機上研磨，達到一定細度要求后，將研磨后的漿料投入反應釜中，加入胺基聚醚、擴鏈劑和流動改進劑，混合均勻后出料，在出料過程中將物料用200目篩網(wǎng)過濾。
聚脲彈性體基礎(chǔ)配方如下：
A組分(-NCO質(zhì)量分數(shù)為13%)11份；
R組分配方(質(zhì)量份)：56份JeffamineT-5000、22份JeffamineD-2000、22份Ethacure100，異氰酸酯指數(shù)為1.08。
1.2.3噴涂設備及工藝參數(shù)
本試驗所用的噴涂設備是美國Gusmer公司生產(chǎn)的H-3500主機和GX-7噴槍。主要工藝參數(shù)：液壓壓力為50.60kg/cm2，物料溫度為60～77℃，混合體積比為1：1。
1.2.4性能測試
除常規(guī)性能檢測外。電阻率測試采用上海精密科學儀器有限公司的PC68型數(shù)字電阻計。
2結(jié)果與討論
通常有3種方法可使高分子材料具有抗靜電性能：①改變高分子材料的化學結(jié)構(gòu)，使其具有抗靜電性；②添加表面活性劑類抗靜電劑；③添加導電填料[6]。第三種方法的導電機理比較復雜，目前比較一致的看法是導電填料之間彼此接觸形成網(wǎng)鏈，自由電子可在網(wǎng)鏈上運動，從而使涂層導電及抗靜電。這種結(jié)構(gòu)要求導電填料達到一定的添加量才能有導電效果。
噴涂聚脲組合料在配方設計時要兼顧到成本、黏度、兩組分比例、對設備的磨損性和力學性能等因素，主要體現(xiàn)在以下5個方面：①組合料的成本應盡量低。種方法是實現(xiàn)抗靜電性能的根本方法，但是成本比較高、技術(shù)實現(xiàn)難度大；②噴涂聚脲彈性體技‘術(shù)要求體系的黏度應盡量低。而若采用添加導電劑的方法，體系中將會引入大量的固體導電劑，導致黏度大大增加，若處理不當會導致混合不勻；③噴涂聚脲彈性體技術(shù)設定兩組分的比例為1：1，而引入大量導電劑后將會使配方設計難度增大；④聚脲成型原理是組合料的兩組分在高溫、高壓條件下利用噴槍噴涂成型，要求組合料中的磨損性填料盡量少，而導電劑均為磨損性強的物質(zhì)；⑤導電劑的加入在一定程度上對力學性能有不利影響。
考慮到以上幾種因素，在抗靜電聚脲配方設計時在R組分中添加表面活性劑類抗靜電劑，由于添加量小，對體系的力學性能影響不大，同時成本增加也不大，因此這種方法具有較好的實用性和經(jīng)濟性。
2.1抗靜電劑對表面電阻的影響
先用手工制樣的方法進行了一系列不同抗靜電劑種類、用量對聚脲材料表面電阻率影響的試驗，結(jié)果見表2。
表2抗靜電劑種類及用量對聚脲彈性體的表面電阻率的影響Ω·cm2
由表2可以看出，固體抗靜電劑Cyastat-LS和液體永久型抗靜電劑E一1019效果較好。考慮到Cyas-tat-LS是陽離子型抗靜電劑，熱穩(wěn)定性差，因此配方體系中選用永久型抗靜電劑E-1019。
2.2復合阻燃劑的篩選
在確定抗靜電劑后，使用噴涂設備進行了一系列噴涂試驗，試樣測試結(jié)果見表3。
表3抗靜電劑對綜合性能的影響
從表3的結(jié)果來看，加入抗靜電劑后對材料的綜合性能基本沒有影響，而表面電阻率則大大降低，配方5的綜合性能較好，考慮到成本和性能的綜合平衡，如果再加大抗靜電劑用量會增加成本，因此把配方5作為終配方。
2.3耐腐蝕性試驗
根據(jù)GB/T1733-1993、GB/T10834-1989的規(guī)定，對聚脲樣板進行常溫耐120#汽油、二甲苯、機油、3%鹽水等的測試。經(jīng)21d后檢測，聚脲材料表面狀態(tài)完好，無脫落、無起泡、無溶脹變化，表面電阻率無變化。
根據(jù)GB6950-2001規(guī)定，對聚脲樣板進行耐52℃的120。汽油、二甲苯、航空煤油、5%鹽水等的測試，21d后檢測，聚脲材料表面狀態(tài)完好，無脫落、無起泡、無溶脹變化，表面電阻率無變化。根據(jù)GB/T1733-1979規(guī)定，對聚脲樣板進行120℃耐溫試驗，經(jīng)檢測，聚脲材料無起泡、無脫落，輕微變色，表面電阻率無變化。聚脲樣板在6個月以后進行測試，表面電阻率無變化。
2.4貯存穩(wěn)定性研究
為結(jié)合實際應用，在配方5的基礎(chǔ)上，對A、R兩組分作了貯存穩(wěn)定性測試，結(jié)果見表4。
表4A、R兩組分貯存穩(wěn)定性試驗
從表4可以看出，樣品貯存6個月后，黏度略有增加，而凝膠時間不變。這說明該體系具有良好的貯存穩(wěn)定性。
3結(jié)語
(1)以配方5為基礎(chǔ)開發(fā)出了抗靜電噴涂聚脲材料，A組分是由改性MDI和聚氧化丙烯醚多元醇合成的預聚體，R組分由長鏈端氨基聚氧化丙烯醚、Ethacure100、抗靜電劑E-1019和分散劑組成，所制成的抗靜電噴涂聚脲材料具有良好的綜合性能。
(2)加入抗靜電劑可顯著提高噴涂聚脲材料的抗靜電性能，對材料的力學性能無不利影響。
(3)本試驗所制備的抗靜電噴涂聚脲組合料具有良好的貯存穩(wěn)定性。
