抗静电剂4-12
资料来源：新型水系聚氨酯抗静电剂的制备和应用，朱建平
摘自：印染助剂1998（4）16-18
1、原理
多异氰酸酯与聚醚多元醇反应生成的聚氨酯预聚体，用亚硫酸氢钠封端后成水溶性聚氨酯化合物，后者在加热时发生裂解，其中的异氰酸基团(NC0)恢复活性，并相互缩合或与同浴的阳离子表面活性剂中的活泼氢反应，在织物表面形成聚氨酯高分子薄膜，赋予织物耐久的抗静电性能。
2.3 聚氨酯预聚体的合成
在装有搅拌器、温度计、氮气接管的烧瓶中加入多异氰酸酯和少量的催化剂，分批滴加经脱水处理的聚醚多元醇，升温至80-130℃，保持反应2-8h. 随时抽样用六氢吡啶法测定NCO含量，当理论值与实测值偏差＜5％终止反应。此时产物在25℃时的粘度为220mPa·s，放置在隔绝阳光及干燥处备用。
2.4 预聚体封端成水溶性聚氨酯
称取一定量制得的聚氨酯预聚体，加入二恶烷溶解，再加异丙醇助溶剂，搅拌均匀。控制温度＜50℃，倒入封端剂NaHSO3的水溶液，快速搅拌5min，形成高粘度油包水乳液。继续搅拌15min变透明，粘度迅速降低，用水稀释得到水包油乳液，制得的产物密封保存，以防溶剂挥发。
2. 5 抗静电剂的工作液配制和整理
用水溶性聚氨酯1％和脂肪胺聚氧乙烯醚及其季铵盐衍生物2％分别配成工作液，浸轧涤纶、锦纶和腈纶织物，分别控制轧余率65％、30％和70％，经100℃烘干2min、150℃焙烘3min.制成样布系列I和Ⅱ，按GB／T12703-91纺织品静电测试方法测定半衰期。对照样用市售的耐久型抗静电剂3％的溶液按同法处理织物制作.
3 结果与讨论
3. 1 投料比与预聚体结构的关系
从反应式分析：OCN-R-NCO+OHR’OH → -[-RNHCOO-R’-OOCNH-]- 其中NCO／0H＝r
当r＞2时，反应体系为末端NCO的聚氨酯预聚体和部分异氰酸酯单体混和物，为使反应尽量按结构设计的方向进行，势必要加大多异氰酸酯的用量，以保证在整个反应过程中，始终有适量的游离单体存在，经过实验证明，掌握多异氰酸酯过量5％-10％，得到的预聚体分子量分布窄，贮存稳定期可达二个月。生成的封端聚氨酯在水中有适当的溶解度，且又免去了繁琐的后处理操作。
3.2 脂肪族与芳香族预聚体合成的条件差异
由于HDI活性远比TD1低，其二端二个异氰酸酯基与羟基组份反应的活性相同几率相等，加上聚醚多元醇的端基为仲羟基，也较伯羟基的活性为低，所以用常规的合成芳香族预聚体的方法去合成就会造成反应不均匀，有的生成长链大分子，有的就得不到反应机会,大分子容易胺化，影响后面封端反应顺利进行和水溶性聚氨酯的稳定性。经添加适量的有机锡和多胺类混合催化剂，既能解决反应均匀性问题，又能降低反应温度，避免长时间的高温带来的各种副反应发生。
3. 3 溶剂和助溶剂的选择
用亚硫酸氢钠作封端剂具有解封温度低的特点。其反应基于：OCN……NCO+NaHSO3→NaO3SOCHN…NHCOSO3Na, 生成的-NHCOSO3-基呈现强烈的亲水性，其产物实质上是一种高分子表面活性剂。兼有乳化和分散的性能，在封端反应的同时，也进行着乳化和分散的过程。加入的溶剂和助溶剂品种、数量是决定NCO封端率的主要因素。实验结果表明，二恶烷和异丙醇按一定比例配制的溶剂-助溶剂体系对线型和体型的聚氨酯预聚体有良好的溶解和助溶效果，能促使NaHSO3与预聚体和过剩的多异氰酸酯单体的亲核反应完全，从而达到高封端率要求。
3. 4 阳离子表面活性剂的品种选择
烷基胺聚氧乙烯醚在低EO数时，显示一定的阳离子性，而其季铵化的衍生物则是典型的阳离子表面活性剂. 两种化合物的结构中都存有与异氰酸酯基反应的活泼氢。随着EO数增大，亲水性增强，表现在形成的聚氨酯薄膜耐洗摩擦牢度低，浸洗时会发白、变脆。我们经反复比较后，确定EO加成数5-15为宜。在此范围内的阳离子表面活性剂与水溶性聚氨酯的配伍性较好，工作液静置6h后不分层。另外，我们也证实，由于加入带负电的封端聚氨酯是一种高分子表面活性剂，它会围绕在阳离子粒子表面建立起立体障碍，阻止粒子间聚集而产生凝聚现象，发挥分散剂的作用，所以，使得配成的工作液在适当的条件下是稳定的：
3.5 实祥测定
经处理的三种黑色合纤样布进行染色牢度常规检验，色牢度指标都达到4级以上。抗静电性能结果见表。
表 半衰期 (s)
|
试样布 |
洗涤次数 |
||||
|
|
0 |
5 |
10 |
20 |
40 |
|
涤纶—I |
＜1.0 |
1.0 |
2.0 |
3.0 |
12.0 |
|
锦纶—I |
＜I.O |
1.0 |
1.0 |
3.0 |
10.0 |
|
腈纶—I |
＜1.0 |
1.0 |
3.0 |
4.0 |
10.0 |
|
涤纶—Ⅱ |
＜1.0 |
1.0 |
2.0 |
4.5 |
13.5 |
|
锦纶—Ⅱ |
＜I.0 |
1.0 |
2.0 |
3.0 |
13.0 |
|
腈纶—Ⅱ |
＜1.0 |
1.0 |
2.0 |
3.0 |
10.0 |
|
涤纶对照 |
3.5 |
23.0 |
＞30 |
|
|
|
锦纶对照 |
2.0 |
20.0 |
28.0 |
＞30 |
|
|
腈纶对照 |
3.0 |
20.0 |
24.0 |
＞30 |
|