热塑性聚氨酯（TPU）的抗静电研究(2)

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1.1.2 热塑性聚氨酯的结构、性能与应用

热塑性聚氨酯是一种线性双嵌段共聚物，其包括高分子聚集态结构是由软段（由大分多元醇组成）和硬段（由小分子扩链剂组成）依次排列组成。因为软段和硬段的热力学不相容性，聚氨酯经常表现出非常明显的相分离结构，所以具有优异的物理性能，诸如弹性好、物性佳、各种机械强度都很好。因此，聚氨酯广泛用于射出、押出、压延及溶解成溶液型树脂等加工方式，是塑胶加工业者经常使用的塑胶材料，其制成产品涵盖了工业应用和民用必需品的范围。此外，聚氨酯因其优越的生物相容性能和环保概念日益受到人们的欢迎。目前，凡是使用聚氯乙烯（PVC）的场合，聚氨酯均能成为其替代品。并且，聚氨酯所拥有的优点，聚氯乙烯望尘莫及。聚氨酯不仅拥有卓越的高张力、高拉力、强韧和耐老化的特性，而且是种成熟的环保材料。目前，热塑性聚氨酯已被广泛应用于﹕鞋材、成衣、充气玩具、水上及水下之运动器材、医疗器材、健身器材、汽车椅座材料、雨伞、皮箱、皮包等。1-5

热塑性聚氨酯按软段结构可主要分为聚酯型和聚醚型。聚酯型含有内聚能较高的酯基，产品的机械性能较高，成本适中，但是耐水性能较差。聚醚型没有酯基，而且含有可自由放置的醚键，表现出较好的低温柔顺性和耐水性，但是机械强度和耐热性能比较差。聚乙内酯型介于聚酯和聚醚之间，综合性能较好，但是价格比较高。我们生产应用根据自己需要，可以改变配方构型，制作出需要性能的热塑性聚氨酯。

现有的生产热塑性聚氨酯技术发展迅速，对原有的热塑性聚氨酯原料进行各种改性，使之应用范围越来越广。

1.1.3 对热塑性聚氨酯的改性的原因

热塑性聚氨酯固然有许多优点，同样的，在使用过程中也存在许多缺陷。首先，聚氨酯材料是绝缘性高分子，其容易产生静电积累，特别是在干燥的情况下这些静电荷难以有效地逸散，容易成为火灾、爆炸等的安全隐患。此外，聚氨酯材料经常被开发为医用材料等，在这些领域的应用中，静电荷的逸散或者消除非常重要。目前具备抗静电性能的聚氨酯材料往往需要添加大分子的抗静电剂，诸如二元醇类；虽然，此类抗静电剂使得聚氨酯材料表现出一定的抗静电性，但是由于这类抗静电剂与聚氨酯的热力学相容性较差，往往在使用过程会发生“喷霜”现象，即大分子抗静电剂的逐渐析出现象，这是高分子中及其不利的现象。第二，大多数对聚氨酯材料改性后，无法保证材料的透明性；这就将具有极佳透光性的聚氨酯的应用造成了极大的限制。

正是基于聚氨酯本身所存在的这些缺陷，所以对热塑性聚氨酯的改性至关重要。

1.2 离子液体在聚合物中的应用

离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的盐，也称为低温熔融盐。室温离子液体具有低毒性，低的熔点，可忽略的蒸汽压，高的热和化学稳定性，高离子导电率，和宽泛的电位窗。离子液体作为“绿色”的有机溶剂被广泛的研究，并在太阳能电池中用于安全电解质，电池，超级电容器，以及其它电化学装置。

离子液体最近也被加入聚合物。首先，离子液体是一种比传统增塑剂具有更高效率和更低渗透率的新型增塑剂。PVC,PMMA,PVDF已经列入离子液体增塑作用的研究中。6-8其次，离子液体被发现是无机填料和聚合物基体的良好相容剂，可以增强其界面的兼容性和后续的填料的分散性，尤其是对碳纳米管（CNT）和蒙脱石填料。增容效果与离子液体和聚合物及纳米填料二者的相互作用有关。最后，因为其很高的离子导电性，离子液体已被用作聚合物的抗静电剂来解决静电荷的表面积累问题。Pernak等提出的咪唑系离子液体为评估其抗静电能力提供一个参考。9-10判断某些聚合物的抗静电能力多是依据离子液体和聚合物之间的相容性。这是因为，一个强烈的相互作用，通常会导致离子液体分子局限于离子运动，从而使抗静电性能变差。相容性差可能导致离子液体的析出，基体内会出现相分离，并因此使机械性能变差。Ding等发现了聚丙烯（PP）/ 1-正十四烷基-3-甲基咪唑溴化物（[C14mim] BR）复合材料，并发现加入一种离子液体可增强PP的抗静电能力。Lu等通过静电纺丝发现了聚苯乙烯（PS）/ 1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（[BMIM] [PF 6]）纳米纤维。由于[BMIM] [PF6]固有的疏水性和导电性，PS/[BMIM] [PF6]复合材料呈现超疏水性和导电性。11 、Xing等人报道了通过离子液体成功改性了聚碳酸酯（PC），获得了透明、抗静电的聚碳酸酯材料。12