Предлагаемое изобретение относится к области получения материалов, рассеивающих электрический заряд, и может быть использовано для изготовления одежды с антистатическими свойствами специального назначения, применяемой в условиях возможного возникновения разряда статического электричества.
Неконтролируемый разряд накопленного статического электричества является существенным фактором риска во многих отраслях промышленности, особенно в присутствии горючих веществ, газов и пыли. Потенциально опасные ситуации возникают как в процессе сборки чувствительных электронных компонентов в чистых помещениях, так и в процессе эксплуатации и техобслуживания электронного оборудования и средств управления. Одним из наиболее опасных источников риска является сам человек, тело которого способно накапливать статический заряд мощностью до 40.000 вольт.
Ткани с антистатическими свойствами могут быть использованы для изготовления безопасной спецодежды, в которой предотвращение накопления статического электричества происходит за счет «стекания» электрических зарядов. Особо важное значение это имеет на производствах в нефтегазовой и металлургической отраслях, где существует повышенный риск возникновения взрывов и пожаров.
В литературе описаны ткани, способные рассеивать статическое электричество, при этом, существует принципиально разные подходы для придания ткани электропроводящих свойств.
Одним из способов рассеивания электрического заряда на ткани является ее обработка антистатическими средствами, которые являются коммерчески доступными и, обычно, представляют собой соли четвертичного аммония или ионные растворы, содержащие небольшие ионы, такие как ионы лития. Данный вид антистатической обработки ткани раскрыт, например, в патенте США №5643865, патенте США №5622925, в патенте США №5254268 и др. Недостатком данного подхода является недолговечность обработки и неэффективность в условиях низкой влажности.
Более устойчивые электропроводящие свойства ткани достигаются за счет переплетения полимерных волокон и металлических нитей, образующих электропроводящую сетку, по которой происходит «стекание» электрического заряда с текстиля [патенты США №4557968 и №4606968]. Подобные ткани могут использоваться, например, в качестве фехтовальной ткани [патент РФ №2228398], которая выполняется мелкоузорчатым переплетением синтетических волокон, образующих фон, и мишурных нитей, образующих электропроводящую сетку. Благодаря электропроводящей металлической сетке достигается поверхностное сопротивление ткани не более 5 Ом/□ при содержании мишурных нитей не более 30%. Основными недостатками указанных тканей является то, что наличие металлических мишурных нитей в тканях значительно повышает вес материала. Кроме того, низкая степень растяжения металлических нитей по сравнению с синтетическими волокнами и низкая прочность ткани на изгиб могут приводить к разрыву металлических нитей при растяжении/изгибе ткани. Дополнительный риск состоит в том, что металлические нити могут подвергаться коррозии, что препятствует рассеиванию электрических зарядов.
Известно, что электропроводящие свойства ткани достигаются путем вплетения в ткань синтетических волокон, включающих полимерную матрицу и электропроводящие наполнители, такие как частицы технического углерода [патент РФ №2016929, патент США №5972499, патент США №4557968, патент США №203188012, патент США №6083562, Европейский патент №0399397], металлические проволоки [заявка США №20170058436]. Как правило, электропроводящие наполнители диспергированы в полимерной матрице, такой как полиэтилентерефталат и полиамид. Недостатком данных тканей является то, что содержание электропроводящих наполнителей в синтетическом волокне высоко и достигает 15-50 масс. %, когда в полимерной матрице создается перколяционная сеть из электропроводящих частиц или волокон. Высокое содержание электропроводящих наполнителей ведет к ухудшению механических свойств волокон, таких как модуль упругости, прочность и относительное удлинение, что в свою очередь отрицательно влияет на рабочие характеристики ткани.
Еще одним способом придания текстилю электропроводящих свойств является нанесение на его поверхность покрытия, включающего электропроводящие частицы, диспергированные в полимерной матрице [патент США №8114791, патент РФ №2478144]. Данный способ предлагает более устойчивое покрытие текстиля, чем антистатические средства обработки в виде спрея; способ является более дешевым, чем включение электропроводящих нитей. В патенте США №7635517 описана пропитка текстиля раствором, содержащим электропроводящие частицы, например, дисперсию углеродных нанотрубок в о-ксилоле. Недостатком использования пропитки, включающей электропроводящие наполнители, является сложный и дорогой технологический процесс производства ткани с антистатическими свойствами и недолговечность антистатических свойств. Патент США №7635517 является ближайшим аналогом и принят за прототип настоящего изобретения.
Настоящее изобретение решает задачу упрощения технологии и получения ткани со стабильными антистатическими свойствами при низком содержании электропроводящих наполнителей.
Поставленная задача решается тем, что предлагается композиционный материал на основе полиакриловых и/или полиуретановых соединений, который включает углеродные нанотрубки и нанесен по крайней мере на одну поверхность ткани.
Ткань настоящего изобретения может быть образована из переплетенных нитей, которые сотканы из синтетических волокон, или натуральных волокон, или их комбинации. Синтетические волокна включают, например, полиэфиры, или полиамиды, или полиолефины, или полиарамиды, или регенерированную целлюлозу, или их смеси. Более детально, сложные полиэфиры включают, например, полиэтилентерефталат, или полибутилентерефталат, или полиэтиленнафталат, или их комбинации. Полиамиды включают, например, полиамид 6, или полиамид 6,6, или их комбинации. Полиолефины включают, например, полипропилен, или полиэтилен, или их комбинации. Полиарамиды включают, например, 
(Kevlar®), или поли-м-фенилентерефталамид (Nomex®), или их комбинации. Натуральные волокна ткани могут включать, например, шерсть, или хлопок, или лен, или их смеси.
Ткань может быть образована из волокон или нитей различной толщины, при этом, поверхностная плотность ткани может составлять не менее 100 г/м2.
Антистатические свойства ткани достигаются путем нанесения композиционного материала на основе полиакриловых и/или полиуретановых соединений по крайней мере на одну поверхность ткани.
Предлагаемый композиционный материал для антистатического покрытия ткани может быть изготовлен на основе полиакриловых и/или полиуретановых водных дисперсий.
Водная дисперсия полиакриловых соединений с молекулярной массой полимера от 100 до 100.000 г/моль может быть получена полимеризацией 2-гидроксиэтилакрилата, или 2-гидроксиэтилметакрилата, или 2- и 3-гидроксипропилакрилатов, или 2- и 3-гидроксипропилметакрилатов, или моноакрилатов триэтиленгликоля, или тетраэтиленгликоля, или дипропиленгликоля, не ограничиваясь приведенными примерами. Полиакриловые соединения дополнительно выполняют функцию связующего агента.
Полиакриловые и/или полиуретановые соединения могут содержаться в электропроводящем композиционном материале в количестве не менее 40 масс. % от общего веса композиции.
Дисперсия полиуретановых соединений с размерами глобул полимера от 10 до 1.000 нм может быть получена реакцией полимеризации би- и три-функциональных изоцианатов с различными соединениями с концевыми гидроксильными группами, такими как полимерными простыми и сложными эфирами, или поликарбонатами, или полиакрилатами, или полиацеталями с молекулярной массой от 100 до 10.000, не ограничиваясь приведенными примерами.
Композиционный материал включает электропроводящий компонент - углеродные нанотрубки. Могут быть использованы одностенные, и/или двустенные, и/или многостенные углеродные нанотрубки. Однако, наиболее предпочтительным является использование одностенных углеродных нанотрубок, имеющих среднее соотношение длины к диаметру не менее 3,000. Например, средняя длина одностенных углеродных нанотрубок, используемых в данном изобретении, составляет не менее 5 мкм, а их средний диаметр 1,2-2,5 нм.
Композиционный материал может включать одностенные углеродные нанотрубки в количестве 0,1-0,2 масс. % от общего веса композиции.
Углеродные нанотрубки вводятся в композиционный материал в составе заранее приготовленной водной суспензии, которая содержит поверхностно-активные вещества: анионные из ряда натриевых солей динафтилметансульфо- и динафтилметандисульфо-кислот, или катионные из ряда бромидов четвертичных аммониевых оснований, или неионогенные из ряда оксиэтилированных алкилфенолов, не ограничиваясь приведенными примерами.
Композиционный материал при необходимости может включать пеногаситель, фиксатор и загуститель.
В качестве пеногасителя могут быть использованы водно-силиконовые низковязкие эмульсии, состоящие из полисилоксана и поверхностно-активного вещества, или безводные органомодифицированные полисилоксановые масла общей формулой H-[O-SiR2]n-OH с вязкостью от 5 до 5,000 сантипуаз, или поэтиленгликоли и полипропиленгликоли с молекулярной массой от 200 до 2,000, не ограничиваясь приведенными примерами.
Пеногаситель может содержаться в электропроводящем композиционном материале в количестве не менее 0,2 масс. % от общего веса композиции.
В качестве фиксатора могут быть использованы смолы, например, анионные (модифицированные сульфитом натрия) или неионные (модифицированные глицерином) производные меламиновых смол с низким содержанием формальдегида, не ограничиваясь приведенными примерами.
Фиксатор может содержаться в электропроводящем композиционном материале в количестве не менее 6 масс. % от общего веса композиции.
Для придания пастообразной консистенции композиционному материалу в его состав могут быть включены загустители, такие как полиакриловая кислота и ее сополимеры с метакриловой кислотой, или поливиниловый спирт с различной степенью гидролиза, или модифицированный крахмал и полисахариды, не ограничиваясь приведенными примерами.
Загуститель может содержаться в электропроводящем композиционном материале в количестве не менее 0,5 масс. % от общего веса композиции.
Композиционный материал данного изобретения может иметь консистенцию пасты и дозированно наноситься на выбранную ткань так, чтобы толщина слоя составляла 60-400 мкм. Излишки материала могут убираться при помощи ракельного ножа (методом скользящего ножа) или любым другим способом, известным из уровня техники. Требуемое количество композиционного электропроводящего материала обычно зависит от выбранного образца ткани и ее назначения.
Ткань с нанесенным слоем электропроводящего композиционного материала может подвергаться сушке при повышенных температурах. Как правило, ткань может быть высушена в течение 1-5 минут при температурах примерно 150-170°С. В процессе сушки происходит испарение воды или растворителя из композиционного материала. Температура сушки может варьироваться в зависимости от используемых полимеров и/или вязкости проводящего композиционного материала, используемого в процессе нанесения.
В соответствии с данным изобретением, могут быть покрыты одна или обе поверхности ткани, причем в последнем случае обе поверхности могут покрываться или одновременно, или последовательно.
Увеличение массы ткани с нанесенным электропроводящим композиционным материалом составляет 15-25 г на м2 ткани по сравнению с исходной тканью.
Толщина готового электропроводящего композиционного материала на ткани находится в интервале 20-200 мкм.
Электрическое поверхностное сопротивление изготовленной ткани с нанесенным электропроводящим композиционным материалом может быть протестировано с использованием тераомметра Е6-13А по ГОСТ 19616-74. Измеренное поверхностное сопротивление для ткани с нанесенным электропроводящим композиционным материалом может находится в интервале 103-107 Ом/□, что позволяет называть ее тканью с антистатическими свойствами.
Предлагаемая ткань с антистатическими свойствами может быть изготовлена согласно следующему способу.
Шаг 1. Приготовление водной суспензии одностенных углеродных нанотрубок. Для приготовления суспензии смешивают воду и одностенные углеродные нанотрубки, при содержании нанотрубок 0,2 масс. %. Поскольку углеродные нанотрубки имеют тенденцию к агломерации, для лучшего диспергирования их в водной среде используют ультразвуковой диспергатор, и/или микрофлюидный процессор, и/или высокооборотный смеситель, причем, величина вложенной энергии составляет 0,5-30 кВт*час на 1 кг суспензии.
Суспензия одностенных углеродных нанотрубок может дополнительно содержать поверхностно-активные вещества: анионные из ряда натриевых солей динафтилметансульфо- и динафтилметандисульфокислот, или катионные из ряда бромидов четвертичных аммониевых оснований, или неионогенные из ряда оксиэтилированных алкилфенолов, не ограничиваясь приведенными примерами.
Шаг 2. Приготовление композиционного материала, обладающего электропроводящими свойствами. Суспензию одностенных углеродных нанотрубок смешивают с полиакриловой дисперсией при постоянном перемешивании. Далее в раствор последовательно добавляют раствор пеногасителя, полиуретановую дисперсию, 25%-ный раствор аммиака, фиксатор и загуститель. После добавления каждого из перечисленных выше компонентов, необходимо тщательное перемешивание системы, а после добавления загустителя перемешивание может продолжаться до придания композиционному материалу пастообразной консистенции.
Шаг 3. Нанесение электропроводящего композиционного материала на выбранный образец ткани.
Шаг 4. Сушка.
Предлагаемое изобретение подтверждается нижеприведенными примерами, которые иллюстрируют, но не ограничивают его собой.
ПРИМЕРЫ
Пример 1.
Шаг 1. Приготовление водной суспензии одностенных углеродных нанотрубок. Для приготовления суспензии 988 г дистиллированной воды смешивают с 10 г смеси натриевых солей динафтилметансульфо- и динафтиметандисульфо-кислот при постоянном перемешивании, после чего добавляют 2 г одностенных углеродных нанотрубок (Tuball®) и воздействуют на смесь ультразвуком в течение 2 часов. Полученная суспензия одностенных углеродных нанотрубок имеет однородную консистенцию и содержит одностенные углеродные нанотрубки в количестве 0,2 масс. %.
Шаг 2. Приготовление композиционного материала, обладающего электропроводящими свойствами. Для приготовления композиционного материала 500 г 0,2%-ной водной суспензии одностенных углеродных нанотрубок смешивают с 450 г 60%-ной водной дисперсии поли-2-гидроксиэтилакрилата при постоянном перемешивании с помощью якорной мешалки с интенсивностью 60-100 оборотов в минуту. Далее последовательно добавляют 2 г 70%-ной водной эмульсии силикона с поверхностно-активным веществом, 80 г воды и 450 г 50%-ной дисперсии полиуретанового соединения из бифункционального толуилендиизоцианата и полиэтиленгликоля. Кислотность раствора контролируют путем добавления 1-2 г 25%-ного раствора аммиака до достижения рН=7-8. Далее в раствор добавляют 50 г 70%-ной анионной меламиновой смолы и 15 г 20%-ной полиакриловой кислоты. После добавления каждого из перечисленных выше компонентов, проводится тщательное перемешивание системы при в течение 10 минут, а после добавления загустителя перемешивание продолжается в течение 20 минут до получения пастообразной консистенции. Поддерживается комнатная температура при перемешивании всех реагентов. Перемешивание происходит с помощью якорной мешалки со скоростью 10-100 оборотов в минуту.
Шаг 3. Нанесение электропроводящего композиционного материала на выбранный образец ткани. Приготовленный композиционный материал наносится на выбранную ткань, обладающую электрическим поверхностным сопротивлением не менее 1012 Ом/□. Излишки композиционного материала убираются при помощи ракельного ножа (методом скользящего ножа).
Шаг 4. Сушка. Далее ткань с нанесенным слоем композиционного материала высушивают в печи при температурах 170°С в течение 1,5 минут или при 150°С в течение 2-3 минут.
Толщина готового электропроводящего композиционного материала на ткани находится в интервале 20-200 мкм.
Полученное композиционное покрытие имеет примерный состав: углеродные нанотрубки - 0,2 масс. %, нафтилметансульфо-кислоты - 0,9 масс. %, полиакриловые соединения - 50,5 масс. %, силикон - 0,2 масс. %, полиуретановые соединения - 41,6 масс. %, меламиновые соединения - 6,5 масс. %.
Измеренное удельное сопротивление для антистатической ткани составляет 103-104 Ом/□. Причем, антистатические свойства ткани устойчивы к мокрым обработкам и могут сохраняться не менее 10 стирок.
Пример 2.
Шаги 1, 3 и 4 идентичны примеру 1.
Шаг 2. Отличается тем, что для приготовления пасты используют 400 г 0,2%-ной водной суспензии одностенных углеродных нанотрубок.
Полученное композиционное покрытие имеет примерный состав: углеродные нанотрубки - 0,15 масс. %, нафтилметансульфо-кислоты - 0,75 масс. %, полиакриловые соединения - 50,65 масс. %, силикон - 0,25 масс. %, полиуретановые соединения - 41,7 масс. %, меламиновые соединения - 6,5 масс. %.
Измеренное удельное сопротивление для антистатической ткани составляет 104-106 Ом/□.
Антистатические свойства ткани устойчивы к мокрым обработкам и могут сохраняться не менее 10 стирок.
Пример 3.
Шаги 1, 3 и 4 идентичны примеру 1.
Шаг 2. Отличается тем, что для приготовления пасты используют 300 г 0,2%-ной водной суспензии одностенных углеродных нанотрубок.
Полученное композиционное покрытие имеет примерный состав: углеродные нанотрубки - 0,1 масс. %, нафтилметансульфо-кислоты - 0,55 масс. %, полиакриловые соединения - 50,8 масс. %, силикон - 0,25 масс. %, полиуретановые соединения - 41,8 масс. %, меламиновые соединения - 6,5 масс. %.
Измеренное удельное сопротивление для антистатической ткани составляет 105-107 Ом/□.
Антистатические свойства ткани устойчивы к мокрым обработкам и могут сохраняться не менее 10 стирок.
Пример 4.
Шаги 1, 3 и 4 идентичны примеру 1.
Шаг 2. Для приготовления композиционного материала 500 г 0,2%-ной водной суспензии одностенных углеродных нанотрубок смешивают с 825 г 60%-ной водной дисперсии поли-2-гидроксиэтилакрилата при постоянном перемешивании с помощью якорной мешалки с интенсивностью 60-100 оборотов в минуту. Далее последовательно добавляют 2 г 70%-ной водной эмульсии силикона с поверхностно-активным веществом и 80 г воды. Кислотность раствора контролируют путем добавления 1-2 г 25%-ного раствора аммиака до достижения рН=7-8. Далее в раствор добавляют 50 г 70%-ной анионной меламиновой смолы и 15 г 20%-ной полиакриловой кислоты. После добавления каждого из перечисленных выше компонентов, проводится тщательное перемешивание системы в течение 10 минут, а после добавления загустителя перемешивание продолжается в течение 20 минут до получения пастообразной консистенции. Поддерживается комнатная температура при перемешивании всех реагентов. Перемешивание происходит с помощью якорной мешалки со скоростью 10-100 оборотов в минуту.
Полученное композиционное покрытие имеет примерный состав: углеродные нанотрубки - 0,2 масс. %, нафтилметансульфо-кислоты - 0,9 масс. %, полиакриловые соединения - 92,15 масс. %, силикон - 0,25 масс. %, полиуретановые соединения - 0 масс. %, меламиновые соединения - 6,5 масс. %.
Измеренное удельное сопротивление для антистатической ткани составляет 104-105 Ом/□.
Антистатические свойства ткани устойчивы к мокрым обработкам и могут сохраняться не менее 10 стирок.
Пример 5.
Шаги 1, 3 и 4 идентичны примеру 1.
Шаг 2. Для приготовления композиционного материала 500 г 0,2%-ной водной суспензии одностенных углеродных нанотрубок смешивают с 2 г 70%-ной водной эмульсии силикона с поверхностно-активным веществом при постоянном перемешивании с помощью якорной мешалки с интенсивностью 60-100 оборотов в минуту, добавляют 80 г воды и 990 г 50%-ной дисперсии полиуретанового соединения из бифункционального толуилендиизоцианата и полиэтиленгликоля. Кислотность раствора контролируют путем добавления 1-2 г 25%-ного раствора аммиака до достижения рН=7-8. Далее в раствор добавляют 50 г 70%-ной анионной меламиновой смолы и 15 г 20%-ной полиакриловой кислоты. После добавления каждого из перечисленных выше компонентов, проводится тщательное перемешивание системы в течение 10 минут, а после добавления загустителя перемешивание продолжается в течение 20 минут до получения пастообразной консистенции. Поддерживается комнатная температура при перемешивании всех реагентов. Перемешивание происходит с помощью якорной мешалки со скоростью 10-100 оборотов в минуту.
Полученное композиционное покрытие имеет примерный состав: углеродные нанотрубки - 0,2 масс. %, нафтилметансульфо-кислоты - 0,9 масс. %, полиакриловые соединения - 0 масс. %, силикон - 0,25 масс. %, полиуретановые соединения - 92,15 масс. %, меламиновые соединения - 6,5 масс. %.
Измеренное удельное сопротивление для антистатической ткани составляет 104-105 Ом/□.
Антистатические свойства ткани устойчивы к мокрым обработкам и могут сохраняться не менее 10 стирок.
Пример 6.
Шаги 3 и 4 идентичны примеру 1.
Шаг 1 отличается тем, что для приготовления водной суспензии одностенных углеродных нанотрубок используют 988 г дистиллированной воды, 10 г цетилтриметиламмоний бромида и 2 г одностенных углеродных нанотрубок (Tuball®).
Шаг 2. Приготовление композиционного материала, обладающего электропроводящими свойствами. Для приготовления композиционного материала 500 г 0,2%-ной водной суспензии одностенных углеродных нанотрубок смешивают с 450 г 60%-ной водной дисперсии поли-2-гидроксиэтилметакрилата при постоянном перемешивании с помощью якорной мешалки с интенсивностью 60-100 оборотов в минуту. Далее последовательно добавляют 1,4 г полидиметилсилоксанового масла, 80 г воды и 450 г 50%-ной дисперсии полиуретанового соединения из трифункционального нонилтриизоцианата и полиэтиленгликоля. Кислотность раствора контролируют путем добавления 1-2 г 25%-ного раствора аммиака до достижения рН=7-8. Далее в раствор добавляют 50 г 70%-ной неионной меламиновой смолы и 15 г 20%-ного сополимера акриловой и метакриловой кислот. После добавления каждого из перечисленных выше компонентов, проводится тщательное перемешивание системы в течение 10 минут, а после добавления загустителя перемешивание продолжается в течение 20 минут до получения пастообразной консистенции. Поддерживается комнатная температура при перемешивании всех реагентов. Перемешивание происходит с помощью якорной мешалки со скоростью 10-100 оборотов в минуту.
Полученное композиционное покрытие имеет примерный состав: углеродные нанотрубки - 0,2 масс. %, цетилтриметиламмоний бромид - 0,9 масс. %, полиакриловые соединения - 50,5 масс. %, силикон - 0,25 масс. %, полиуретановые соединения - 41,65 масс. %, меламиновые соединения - 6,5 масс. %.
Измеренное удельное сопротивление для антистатической ткани составляет 104-106 Ом/□.
Антистатические свойства ткани устойчивы к мокрым обработкам и могут сохраняться не менее 10 стирок.
Пример 7.
Шаги 3 и 4 идентичны примеру 1.
Шаг 1. Отличается тем, что для приготовления водной суспензии одностенных углеродных нанотрубок используют 988 г дистиллированной воды, 10 г оксиэтилированного 4-третоктилфенола и 2 г одностенных углеродных нанотрубок (Tuball®).
Шаг 2. Приготовление композиционного материала, обладающего электропроводящими свойствами. Для приготовления композиционного материала 500 г 0,2%-ной водной суспензии одностенных углеродных нанотрубок смешивают с 450 г 60%-ной водной дисперсии поли-2-гидроксипропилакрилата при постоянном перемешивании с помощью якорной мешалки с интенсивностью 60-100 оборотов в минуту. Далее последовательно добавляют 2 г полиэтиленгликоля, 80 г воды и 450 г 50%-ной дисперсии полиуретанового соединения из толуилендиизоцианата и полипропиленгликоля. Кислотность раствора контролируют путем добавления 1-2 г 25%-ного раствора аммиака до достижения рН=7-8. Далее в раствор добавляют 50 г 70%-ной неионной меламиновой смолы и 30 г 10%-ного поливинилового спирта. После добавления каждого из перечисленных выше компонентов, проводится тщательное перемешивание системы в течение 10 минут, а после добавления загустителя перемешивание продолжается в течение 20 минут до получения пастообразной консистенции. Поддерживается комнатная температура при перемешивании всех реагентов. Перемешивание происходит с помощью якорной мешалки со скоростью 10-100 оборотов в минуту.
Полученное композиционное покрытие имеет примерный состав: углеродные нанотрубки - 0,2 масс. %, оксиэтилированный 4-третоктилфенол - 0,9 масс. %, полиакриловые соединения - 50 масс. %, полиэтиленгликоль - 0,25 масс. %, полиуретановые соединения - 41,6 масс. %, меламиновые соединения - 6,5 масс. %, поливиниловый спирт - 0,55 масс. %.
Измеренное удельное сопротивление для антистатической ткани составляет 104-106 Ом/□.
Антистатические свойства ткани устойчивы к мокрым обработкам и могут сохраняться не менее 10 стирок.
Пример 8.
Шаги 1, 3 и 4 идентичны примеру 1.
Шаг 2. Для приготовления композиционного материала 500 г 0,2%-ной водной суспензии одностенных углеродных нанотрубок смешивают с 450 г 60%-ной водной дисперсии поли-3-гидроксипропилакрилата при постоянном перемешивании с помощью якорной мешалки с интенсивностью 60-100 оборотов в минуту. Далее последовательно добавляют 2 г полипропиленгликоля, 80 г воды и 450 г 50%-ной дисперсии полиуретанового соединения из толуилендиизоцианата и полиэтиладипината. Кислотность раствора контролируют путем добавления 1-2 г 25%-ного раствора аммиака до достижения рН=7-8. Далее в раствор добавляют 50 г 70%-ной анионной меламиновой смолы и 30 г 10%-ного ацетилированного дикрахмалглицерина. После добавления каждого из перечисленных выше компонентов, проводится тщательное перемешивание системы в течение 10 минут, а после добавления загустителя перемешивание продолжается в течение 20 минут до получения пастообразной консистенции. Поддерживается комнатная температура при перемешивании всех реагентов. Перемешивание происходит с помощью якорной мешалки со скоростью 10-100 оборотов в минуту.
Полученное композиционное покрытие имеет примерный состав: углеродные нанотрубки - 0,2 масс. %, нафтилметансульфо-кислоты - 0,9 масс. %, полиакриловые соединения - 50 масс. %, полипропиленгликоль - 0,25 масс. %, полиуретановые соединения - 41,6 масс. %, меламиновые соединения - 6,5 масс. %, модифицированный крахмал - 0,55 масс. %.
Измеренное удельное сопротивление для антистатической ткани составляет 104-106 Ом/□.
Антистатические свойства ткани устойчивы к мокрым обработкам и могут сохраняться не менее 10 стирок.
Пример 9.
Шаги 1, 3 и 4 идентичны примеру 1.
Шаг 2. Для приготовления композиционного материала 500 г 0,2%-ной водной суспензии одностенных углеродных нанотрубок смешивают с 450 г 60%-ной водной дисперсии поли-2-гидроксипропилметакрилата при постоянном перемешивании с помощью якорной мешалки с интенсивностью 60-100 оборотов в минуту. Далее последовательно добавляют 2 г 70%-ной водной эмульсии силикона, 80 г воды и 450 г 50%-ной дисперсии полиуретанового соединения из толуилендиизоцианата и поликарбоната. Кислотность раствора контролируют путем добавления 1-2 г 25%-ного раствора аммиака до достижения рН=7-8. Далее в раствор добавляют 50 г 70%-ной анионной меламиновой смолы и 30 г 10%-ного альгината натрия. После добавления каждого из перечисленных выше компонентов, проводится тщательное перемешивание системы в течение 10 минут, а после добавления загустителя перемешивание продолжается в течение 20 минут до получения пастообразной консистенции. Поддерживается комнатная температура при перемешивании всех реагентов. Перемешивание происходит с помощью якорной мешалки со скоростью 10-100 оборотов в минуту.
Полученное композиционное покрытие имеет примерный состав: углеродные нанотрубки - 0,2 масс. %, нафтилметансульфо-кислоты - 0,9 масс. %, полиакриловые соединения - 50 масс. %, силикон - 0,25 масс. %, полиуретановые соединения - 41,6 масс. %, меламиновые соединения - 6,5 масс. %, альгинат натрия - 0,55 масс. %.
Измеренное удельное сопротивление для антистатической ткани составляет 104-106 Ом/□.
Антистатические свойства ткани устойчивы к мокрым обработкам и могут сохраняться не менее 10 стирок.
Пример 10.
Шаги 1, 3 и 4 идентичны примеру 1.
Шаг 2. Для приготовления композиционного материала 500 г 0,2%-ной водной суспензии одностенных углеродных нанотрубок смешивают с 450 г 60%-ной водной дисперсии поли-3-гидроксипропилметакрилата при постоянном перемешивании с помощью якорной мешалки с интенсивностью 60-100 оборотов в минуту. Далее последовательно добавляют 2 г 70%-ной водной эмульсии силикона, 80 г воды и 450 г 50%-ной дисперсии полиуретанового соединения из толуилендиизоцианата и полибутилакрилата. Кислотность раствора контролируют путем добавления 1-2 г 25%-ного раствора аммиака до достижения рН=7-8. Далее в раствор добавляют 50 г 70%-ной анионной меламиновой смолы и 15 г 20%-ной полиакриловой кислоты. После добавления каждого из перечисленных выше компонентов, проводится тщательное перемешивание системы в течение 10 минут, а после добавления загустителя перемешивание продолжается в течение 20 минут до получения пастообразной консистенции. Поддерживается комнатная температура при перемешивании всех реагентов. Перемешивание происходит с помощью якорной мешалки со скоростью 10-100 оборотов в минуту.
Полученное композиционное покрытие имеет примерный состав: углеродные нанотрубки - 0,2 масс. %, нафтилметансульфо-кислоты - 0,9 масс. %, полиакриловые соединения - 50,5 масс. %, силикон - 0,25 масс. %, полиуретановые соединения - 41,65 масс. %, меламиновые соединения - 6,5 масс. %.
Измеренное удельное сопротивление для антистатической ткани составляет 104-106 Ом/□.
Антистатические свойства ткани устойчивы к мокрым обработкам и могут сохраняться не менее 10 стирок.
Пример 11.
Шаги 1, 3 и 4 идентичны примеру 1.
Шаг 2. Для приготовления композиционного материала 500 г 0,2%-ной водной суспензии одностенных углеродных нанотрубок смешивают с 450 г 60%-ной водной дисперсии политриэтиленгликольакрилата при постоянном перемешивании с помощью якорной мешалки с интенсивностью 60-100 оборотов в минуту. Далее последовательно добавляют 2 г 70%-ной водной эмульсии силикона, 80 г воды и 450 г 50%-ной дисперсии полиуретанового соединения из толуилендиизоцианата и полиоксиметилена. Кислотность раствора контролируют путем добавления 1-2 г 25%-ного раствора аммиака до достижения рН=7-8. Далее в раствор добавляют 50 г 70%-ной анионной меламиновой смолы и 15 г 20%-ной полиакриловой кислоты. После добавления каждого из перечисленных выше компонентов, проводится тщательное перемешивание системы в течение 10 минут, а после добавления загустителя перемешивание продолжается в течение 20 минут до получения пастообразной консистенции. Поддерживается комнатная температура при перемешивании всех реагентов. Перемешивание происходит с помощью якорной мешалки со скоростью 10-100 оборотов в минуту.
Полученное композиционное покрытие имеет примерный состав: углеродные нанотрубки - 0,2 масс. %, нафтилметансульфо-кислоты - 0,9 масс. %, полиакриловые соединения - 50,5 масс. %, силикон - 0,25 масс. %, полиуретановые соединения - 41,65 масс. %, меламиновые соединения - 6,5 масс. %.
Измеренное удельное сопротивление для антистатической ткани составляет 104-106 Ом/□.
Антистатические свойства ткани устойчивы к мокрым обработкам и могут сохраняться не менее 10 стирок.
Пример 12.
Шаги 1, 3 и 4 идентичны примеру 1.
Шаг 2. Для приготовления композиционного материала 500 г 0,2%-ной водной суспензии одностенных углеродных нанотрубок смешивают с 450 г 60%-ной водной дисперсии политетраэтиленгликольакрилата при постоянном перемешивании с помощью якорной мешалки с интенсивностью 60-100 оборотов в минуту. Далее последовательно добавляют 2 г 70%-ной водной эмульсии силикона, 80 г воды и 450 г 50%-ной дисперсии полиуретанового соединения из толуилендиизоцианата и полиэтиленгликоля. Кислотность раствора контролируют путем добавления 1-2 г 25%-ного раствора аммиака до достижения рН=7-8. Далее в раствор добавляют 50 г 70%-ной анионной меламиновой смолы и 15 г 20%-ной полиакриловой кислоты. После добавления каждого из перечисленных выше компонентов, проводится тщательное перемешивание системы в течение 10 минут, а после добавления загустителя перемешивание продолжается в течение 20 минут до получения пастообразной консистенции. Поддерживается комнатная температура при перемешивании всех реагентов. Перемешивание происходит с помощью якорной мешалки со скоростью 10-100 оборотов в минуту.
Полученное композиционное покрытие имеет примерный состав: углеродные нанотрубки - 0,2 масс. %, нафтилметансульфо-кислоты - 0,9 масс. %, полиакриловые соединения - 50,5 масс. %, силикон - 0,25 масс. %, полиуретановые соединения - 41,65 масс. %, меламиновые соединения - 6,5 масс. %.
Измеренное удельное сопротивление для антистатической ткани составляет 104-106 Ом/□.
Антистатические свойства ткани устойчивы к мокрым обработкам и могут сохраняться не менее 10 стирок.
Пример 13.
Шаги 1, 3 и 4 идентичны примеру 1.
Шаг 2. Для приготовления композиционного материала 500 г 0,2%-ной водной суспензии одностенных углеродных нанотрубок смешивают с 450 г 60%-ной водной дисперсии полидипропиленгликольакрилата при постоянном перемешивании с помощью якорной мешалки с интенсивностью 60-100 оборотов в минуту. Далее последовательно добавляют 2 г 70%-ной водной эмульсии силикона, 80 г воды и 450 г 50%-ной дисперсии полиуретанового соединения из толуилендиизоцианата и полиэтиленгликоля. Кислотность раствора контролируют путем добавления 1-2 г 25%-ного раствора аммиака до достижения рН=7-8. Далее в раствор добавляют 50 г 70%-ной анионной меламиновой смолы и 15 г 20%-ной полиакриловой кислоты. После добавления каждого из перечисленных выше компонентов, проводится тщательное перемешивание системы в течение 10 минут, а после добавления загустителя перемешивание продолжается в течение 20 минут до получения пастообразной консистенции. Поддерживается комнатная температура при перемешивании всех реагентов. Перемешивание происходит с помощью якорной мешалки со скоростью 10-100 оборотов в минуту.
Полученное композиционное покрытие имеет примерный состав: углеродные нанотрубки - 0,2 масс. %, нафтилметансульфо-кислоты - 0,9 масс. %, полиакриловые соединения - 50,5 масс. %, силикон - 0,25 масс. %, полиуретановые соединения - 41,65 масс. %, меламиновые соединения - 6,5 масс. %.
Измеренное удельное сопротивление для антистатической ткани составляет 104-106 Ом/□.
Антистатические свойства ткани устойчивы к мокрым обработкам и могут сохраняться не менее 10 стирок.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕГО ПОЛИУРЕТАНОВОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА И МАТЕРИАЛ | 2020 |
|
RU2756754C1 |
| ОКРАШЕННЫЙ ПРОВОДЯЩИЙ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫЙ ПОЛИМЕР И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ | 2016 |
|
RU2668037C2 |
| Водная дисперсия углеродных нанотрубок, способ приготовления дисперсии, катодная паста, анодная паста, способ изготовления катода, способ изготовления анода, катод и анод | 2021 |
|
RU2777040C1 |
| АНТИСТАТИЧЕСКОЕ НАПОЛЬНОЕ ПОКРЫТИЕ С УГЛЕРОДНЫМИ НАНОТРУБКАМИ | 2018 |
|
RU2705066C2 |
| АНТИСТАТИЧЕСКИЕ ИЛИ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИЕ ПОЛИУРЕТАНЫ И СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ | 2009 |
|
RU2516550C2 |
| АНТИСТАТИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯ ВЕЩЕСТВ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА ПОВЕРХНОСТЬ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТЕКЛОПЛАСТИКА | 2023 |
|
RU2815021C1 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АРАМИДНЫХ НИТЕЙ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ УГЛЕРОДНЫМИ НАНОТРУБКАМИ | 2014 |
|
RU2557625C1 |
| ГРУНТУЮЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ СВЕТЛОГО ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕГО ГРУНТУЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ ДЕТАЛИ ПЕРЕД ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИМ ОКРАШИВАНИЕМ, СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ГРУНТУЮЩЕГО СОСТАВА И ГРУНТУЮЩЕЕ ПОКРЫТИЕ | 2020 |
|
RU2765132C1 |
| Способ изготовления катода литий-ионного аккумулятора | 2024 |
|
RU2824454C1 |
| Способ изготовления катода литий-ионного аккумулятора | 2024 |
|
RU2824179C1 |
Изобретение относится к области получения материалов, рассеивающих электрический заряд, и может быть использовано для изготовления одежды с антистатическими свойствами специального назначения, применяемой в условиях возможного возникновения разряда статического электричества. Предложен композиционный материал на основе полиакриловых и/или полиуретановых соединений, который включает одностенные углеродные нанотрубки и нанесен по крайней мере на одну поверхность ткани. Изобретение обеспечивает упрощение технологии и получения ткани со стабильными антистатическими свойствами при низком содержании электропроводящих наполнителей. 19 з.п. ф-лы, 13 пр.
1. Ткань с антистатическими свойствами, включающая углеродные нанотрубки, отличающаяся тем, что по крайней мере на одну ее поверхность нанесен композиционный материал, содержащий 0,1-0,2 масс. % одностенных углеродных нанотрубок и не менее 40 масс. % полиакриловых соединений, имеющих молекулярную массу 100-100.000 г/моль и/или полиуретановых соединений, имеющих размеры глобул 10-1000 нм.
2. Ткань по п. 1, отличающаяся тем, что одностенные углеродные нанотрубки имеют длину не менее 5 мкм, диаметр 1,2-2,5 нм и среднее отношение длины к диаметру не менее 3.000.
3. Ткань по п. 1, отличающаяся тем, что полиакриловые соединения получены полимеризацией 2-гидроксиэтилакрилата, или 2-гидроксиэтилметакрилата, или 2- и 3-гидроксипропилакрилатов, или 2-и 3-гидроксипропилметакрилатов, или моноакрилатов триэтиленгликоля, или тетраэтиленгликоля, или дипропиленгликоля.
4. Ткань по п. 1, отличающаяся тем, что полиакриловые соединения дополнительно несут функцию связующего агента.
5. Ткань по п. 1, отличающаяся тем, что полиуретановые соединения получены реакцией полимеризации би- и три-функциональных изоцианатов с различными соединениями с концевыми гидроксильными группами, выбранными из ряда: полимерные простые и сложные эфиры, или поликарбонаты, или полиакрилаты, или полиацетали с молекулярной массой от 100 до 10.000.
6. Ткань по п. 1, отличающаяся тем, что композиционный материал также содержит пеногаситель, и/или фиксатор, и/или загуститель, и/или дисперсант.
7. Ткань по п. 6, отличающаяся тем, что содержание пеногасителя в композиционном материале составляет не менее 0,2 масс. %.
8. Ткань по п. 6, отличающаяся тем, что пеногаситель выбран из ряда: безводные органомодифицированные полисилоксаны общей формулой H-[O-SiR2]n-OH с вязкостью от 5 до 5.000 сантипуаз, или водно-силиконовые низковязкие эмульсии, состоящие из полисилоксана и неионного поверхностно-активного вещества, или полиэтиленгликоли и полипропиленгликоли с молекулярной массой от 200 до 2.000.
9. Ткань по п. 6, отличающаяся тем, что содержание фиксатора в композиционном материале составляет не менее 6 масс. %.
10. Ткань по п. 6, отличающаяся тем, что фиксатор выбран из ряда: анионные или неионные производные меламиновых смол с низким содержанием формальдегида.
11. Ткань по п. 6, отличающаяся тем, что содержание загустителя в композиционном материале составляет не менее 0,5 масс. %.
12. Ткань по п. 6, отличающаяся тем, что загуститель выбран из ряда: полиакриловая кислота и ее сополимеры с метакриловой кислотой, или поливиниловый спирт с различной степенью гидролиза, или модифицированный крахмал и полисахариды.
13. Ткань по п. 6, отличающаяся тем, что содержание дисперсанта в композиционном материале составляет не менее 0,5 масс. %.
14. Ткань по п. 6, отличающаяся тем, что дисперсанты выбраны: анионные из ряда натриевых солей динафтилметансульфо- и динафтилметандисульфо-кислот, или катионные из ряда бромидов четвертичных аммониевых оснований, или неионогенные из ряда оксиэтилированных алкилфенолов.
15. Ткань по п. 1, отличающаяся тем, что она включает натуральные волокна, или синтетические волокна, или их смесь.
16. Ткань по п. 15, отличающаяся тем, что синтетические волокна выбраны из ряда: полиэтилентерефталат, или политрифенилентерефталат, или полибутилентерефталат, или полилатную кислоту, или нейлон 6, или нейлон 6,6, или полипропилен, или полиэтилен, или поли-n-фенилентетрафталамид, или поли-м-фенилентерефталамид.
17. Ткань по п. 1, отличающаяся тем, что при нанесении на поверхность композиционный материал имеет консистенцию пасты.
18. Ткань по п. 1, отличающаяся тем, что ее электрическое поверхностное сопротивление составляет не более 107 Ом/□.
19. Ткань по п. 1, отличающаяся тем, что толщина композиционного материала, нанесенного на ее поверхность, составляет 20-200 мкм.
20. Ткань по п. 1, отличающаяся тем, что ее привес составляет 15-25 г на м2 по сравнению с исходной тканью.
| US 2006175581 A1, 10.08.2006 | |||
| US 2004053552 A1, 18.03 | |||
| Способ приготовления мыла | 1923 |
|
SU2004A1 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОСОВМЕСТИМОГО НАНОСТРУКТУРИРОВАННОГО КОМПОЗИЦИОННОГО ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕГО МАТЕРИАЛА | 2011 |
|
RU2473368C1 |
| RU 2017136868 A, 18.04.2019 | |||
| АНТИСТАТИЧЕСКАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ | 0 |
|
SU357747A1 |
