本發(fā)明涉及一種密封膠，具體涉及一種異氰酸酯化炭黑/聚氨酯導(dǎo)電密封膠及其制備方法。
背景技術(shù)：
導(dǎo)電聚合物材料是功能材料的一個(gè)重要分支。隨著電子工業(yè)及信息技術(shù)等產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)于具有導(dǎo)電功能的聚合物材料的需求越來(lái)越迫切。由于導(dǎo)電聚合物材料具有質(zhì)量輕、易加工成各種復(fù)雜形狀、尺寸穩(wěn)定性好以及電阻率在較大范圍內(nèi)可調(diào)等特點(diǎn)，因而在防靜電、導(dǎo)電、電磁屏蔽及電化學(xué)等領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。
聚氨酯（pu）膠粘劑是一類由多異氰酸酯與多元醇反應(yīng)制取的具有獨(dú)特性能的高聚物，因具有良好的耐低溫性、耐化學(xué)腐蝕性、耐摩擦性和柔韌性等特點(diǎn)，故其應(yīng)用范圍較為廣泛。但是，pu本身是一種絕緣材料，其抗靜電性和導(dǎo)電性能較差，從而使其應(yīng)用領(lǐng)域的拓展受到限制。
奚香榮、于朝生等人在其《還原納米石墨/聚氨酯導(dǎo)電膠的制備與性能研究》一文中，利用異氰酸酯與多元醇在不同的反應(yīng)條件下制取三種性能不同的聚氨酯預(yù)聚體（puⅰ、puⅱ和puⅲ），然后分別與還原納米石墨、三羥甲基丙烷混合制備三種pu導(dǎo)電膠，其導(dǎo)電性能與力學(xué)性能均有明顯提高。但其石墨的直接填充加入，與聚氨酯基體相容性差，容易發(fā)生團(tuán)聚，造成電纜中電場(chǎng)的不均勻性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種異氰酸酯化炭黑/聚氨酯導(dǎo)電密封膠及其制備方法。
一種異氰酸酯化炭黑/聚氨酯導(dǎo)電密封膠，其制備首先將炭黑進(jìn)行表面氧化處理，再使用甲苯二異氰酸酯將其異氰酸酯官能團(tuán)化，然后參與多元醇與多異氰酸酯的共聚反應(yīng)，得到異氰酸酯化炭黑/聚氨酯預(yù)聚體，之后與液體丁基橡膠等混合制得導(dǎo)電密封膠，具有均勻電場(chǎng)的效果。
具體步驟如下：
（1）炭黑的表面氧化處理：
將10-16份炭黑與55-70份氧化劑加入到三口燒瓶中，機(jī)械攪拌，油浴加熱，在75-85℃溫度下反應(yīng)8-11小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻到室溫，過(guò)濾，用去離子水反復(fù)洗滌，直到濾液呈中性為止，最后將濾渣于70-85℃下烘干，即得表面氧化改性炭黑；
（2）炭黑表面的異氰酸酯官能團(tuán)化：
將上述表面氧化改性炭黑、35-40份甲苯二異氰酸酯加入三口燒瓶中，甲苯為溶劑，機(jī)械攪拌，加入2-6份三乙胺作縛酸劑，冰浴反應(yīng)25-35分鐘，之后緩慢加熱到110-130℃繼續(xù)反應(yīng)20-30分鐘，反應(yīng)產(chǎn)物于80℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去未反應(yīng)的異氰酸酯，即得異氰酸酯化炭黑；
（3）異氰酸酯化炭黑/聚氨酯預(yù)聚體的制備：
在裝有電動(dòng)攪拌器、回流冷凝管和溫度計(jì)的四口燒瓶中，加入65-80份聚丙二醇2000，于80-100℃抽真空脫去水分，冷卻至55-65℃，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入40-55份甲苯二異氰酸酯及步驟（2）異氰酸酯化炭黑，控溫反應(yīng)4-6小時(shí)，制得異氰酸酯化炭黑/聚氨酯預(yù)聚體；
（4）異氰酸酯化炭黑/聚氨酯導(dǎo)電密封膠的制備：
在上述聚氨酯預(yù)聚體中加入8-20份液體丁基橡膠，控制溫度在45-55℃條件下加入2-7份二月桂酸二丁基錫、2-9份三羥甲基丙烷，混合均勻后在三輥研磨機(jī)上混合5-25分鐘，封裝儲(chǔ)存即可。
其中，所述的氧化劑由濃硫酸與過(guò)氧化氫混合組成，其中濃硫酸的用量為65-70%。
其中，所述的步驟（3）中控制反應(yīng)溫度在60-70℃。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）本發(fā)明首先使用濃硫酸與過(guò)氧化氫混合物作為氧化劑將炭黑進(jìn)行表面氧化處理，隨著氧化程度的加深，炭黑表面的含氧基團(tuán)提升，生成弱酸性的羥基，可以有效解決納米粒子的團(tuán)聚體狀態(tài)，之后利用納米粒子表面的羥基，與甲苯二異氰酸酯的對(duì)位異氰酸根反應(yīng)，使炭黑表面接枝有異氰酸根，參與聚氨酯預(yù)聚體反應(yīng)，提高了導(dǎo)電填料炭黑在聚氨酯密封膠中的相容性，均勻分散在導(dǎo)電密封膠中，可有效降低電纜中電場(chǎng)的不均勻。
（2）本發(fā)明密封膠中導(dǎo)電炭黑填料之間接觸且搭接緊湊，并在導(dǎo)電密封膠中形成連續(xù)的導(dǎo)電通路，從而使導(dǎo)電密封膠具有導(dǎo)電性，體系由絕緣體變?yōu)閷?dǎo)體，另外炭黑表面異氰酸根活性基團(tuán)與聚氨酯大分子發(fā)生鍵和作用，炭黑可填充聚氨酯密封膠層中的空隙，從而使導(dǎo)電密封膠的粘接性能得以增強(qiáng)。
具體實(shí)施方式
一種異氰酸酯化炭黑/聚氨酯導(dǎo)電密封膠，其制備首先將炭黑進(jìn)行表面氧化處理，再使用甲苯二異氰酸酯將其異氰酸酯官能團(tuán)化，然后參與多元醇與多異氰酸酯的共聚反應(yīng)，得到異氰酸酯化炭黑/聚氨酯預(yù)聚體，之后與液體丁基橡膠等混合制得導(dǎo)電密封膠，具有均勻電場(chǎng)的效果。
具體步驟如下：
（1）炭黑的表面氧化處理：
將15份炭黑與60份氧化劑加入到三口燒瓶中，機(jī)械攪拌，油浴加熱，在80℃溫度下反應(yīng)10小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻到室溫，過(guò)濾，用去離子水反復(fù)洗滌，直到濾液呈中性為止，最后將濾渣于80℃下烘干，即得表面氧化改性炭黑；
（2）炭黑表面的異氰酸酯官能團(tuán)化：
將上述表面氧化改性炭黑、35份甲苯二異氰酸酯加入三口燒瓶中，甲苯為溶劑，機(jī)械攪拌，加入3份三乙胺作縛酸劑，冰浴反應(yīng)30分鐘，之后緩慢加熱到120℃繼續(xù)反應(yīng)25分鐘，反應(yīng)產(chǎn)物于80℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去未反應(yīng)的異氰酸酯，即得異氰酸酯化炭黑；
（3）異氰酸酯化炭黑/聚氨酯預(yù)聚體的制備：
在裝有電動(dòng)攪拌器、回流冷凝管和溫度計(jì)的四口燒瓶中，加入75份聚丙二醇2000，于90℃抽真空脫去水分，冷卻至60℃，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入46份甲苯二異氰酸酯及步驟（2）異氰酸酯化炭黑，控溫反應(yīng)5小時(shí)，制得異氰酸酯化炭黑/聚氨酯預(yù)聚體；
（4）異氰酸酯化炭黑/聚氨酯導(dǎo)電密封膠的制備：
在上述聚氨酯預(yù)聚體中加入12份液體丁基橡膠，控制溫度在50℃條件下加入4份二月桂酸二丁基錫、6份三羥甲基丙烷，混合均勻后在三輥研磨機(jī)上混合15分鐘，封裝儲(chǔ)存即可。
其中，所述的氧化劑由濃硫酸與過(guò)氧化氫混合組成，其中濃硫酸的用量為65-70%。
其中，所述的步驟（3）中控制反應(yīng)溫度在60-70℃。