CN101457017A - 释放负离子的聚氨酯复合材料及其制备技术 - Google Patents

释放负离子的聚氨酯复合材料及其制备技术 Download PDF

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李青山
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Abstract

本发明采用纳米氧化硅与可释放负离子的系列超细粉体，通过掺杂共混的方法创制了Anion系列负离子添加剂，加入到聚氨酯纤维、塑料、橡胶、涂料、粘合剂等高分子材料中，成功的生产了具有释放负离子功能的改性聚氨酯复合材料。可应用于化学化工、纺织、服装、制鞋、汽车内饰、健康、环保等领域。纳米氧化硅和可释放负离子的超细微粉在复合材料中具有非常好的分散性，在加工过程中不存在任何工艺缺陷。

Description

释放负离子的聚氨酯复合材料及其制备技术
技术领域：
本发明属于材料、化学化工、纺织、服装、制鞋、汽车内饰、健康、环保等领域。
背景技术：
随着人类文明、生产活动，特别是工业化程度的日益提高，污染也越来越严重，特别是人们渴望优雅、健康、环保的环境，于是各种环保材料、健康功能材料应运而生。负离子对改善人们的生活环境越来越多受到科学工作者的重视。空气负离子被喻为“空气维生素”或“长生素”，维持人们健康的负离子数为：1000-2000个/cm3。长期在现代化空调建筑物中生活和工作的人们，常常会感觉烦闷、昏睡、乏力、恶心、头疼、眩昏，工作效率及身体健康状况明显下降，研究表明，造成这种现象的原因与空气中负离子的浓度密切相关。随着材料科学的迅速发展和高技术的不断进步，人们正不断地开发、研制具有释放负离子纤维、织物、服饰和弹性功能材料等，具有保健功能的释放负离子材料越来越被人们所重视。
经我们研究发现：Anion系列负离子添加剂具有一定的除臭、吸味；抗菌、防病；释放负离子的保健功能。我们采用粗粉碎、气流法超细粉碎和湿法研磨相结合的工艺路线，将嫩江蛋白石轻质页岩、新疆蛋白石、内蒙古六环石等多种天然矿石制备成微米级的超细微粉。这种改性的的超细微粉具有释放负离子、杀菌、除臭、祛味等功能，可广泛的应用于橡胶、塑料、纤维、织物等高分子材料中。本发明采用可释放负离子的Anion系列超细粉体，通过掺杂共混的方法创制了Anion系列负离子添加剂，加入到聚氨酯材料中，成功的生产了具有释放负离子功能的聚氨酯复合材料。可释放负离子的Anion系列的超细微粉在组合料中具有非常好的分散性，不影响加工过程与加工工艺。
把嫩江蛋白石轻质页岩、新疆蛋白石、内蒙古六环石等矿石超细粉碎后，再进一步的进行研磨改性创制成Anion系列负离子添加剂，添加到聚氨酯材料中，可以改变聚氨酯复合材料的性能——释放负离子，而且不影响复合材料的其它性能，对人的健康非常有益。其平均负离子浓度约为2.5×103个/cm3。达到了都市公园负离子以上的浓度。就相当于人在城市公园散步的浓度，释放负离子的聚氨酯复合材料应用非常的广泛：如坐垫、沙发及家用纺织品，汽车内装饰物，如顶堋、地毯、垫子、方向盘套、仪表盘等；医用品，如手术衣、护理服、病床用品等；过滤材料，如空调过滤网、水处理材料等；其它材料。这样，就能使人们时时的被包围在负离子的天然的空间，起到了把人类带入了时时有负离子的伴随的品质优良的生活空间，创造无味汽车、无味环境等。
发明内容：
先将聚酯多元醇或聚醚多元醇加入负离子添加剂、助剂、色浆调配成所需的负离子原料A，再与多元异氰酸酯等组成的B料一起在事先准备好的模具反应成型。负离子添加剂是Anion系列负离子添加剂。助剂包括：柔软剂、润湿剂、防划痕剂、脱膜剂等。
具体实施方式：
实施例1：
释放负离子软质泡沫塑料：聚醚多元醇    (100)
                       TDI          (47)
                       负离子添加剂  (4)
                       H2O          (3.5)
                       辛酸亚锡     (0.6)
                       三乙烯二胺   (0.4)
                       硅油         (1.5)
工艺：聚醚多元醇与TDI，分别在40℃下真空干燥1h；其它原料，在40℃下预热。将干燥后的聚醚多元醇按配方准确称量后倒入反应器，加入三乙烯二胺、辛酸亚锡、水、硅油及负离子添加剂，用电动搅拌器使之充分分散后加入已干燥的异氰酸酯，高速搅拌至反应开始(有少量气泡冒出)，灌注入模具中，迅速合模，化学反应快速进行，反应完毕后，在室温下进行熟化。72h开模取出泡体。
测试：使用手持式负离子浓度检测仪ITC-201A对复合材料进行检测，结果显示负离子浓度为3500个/cm3。
实施例2：
释放负离子硬质泡沫塑料：聚醚多元醇  (100)
                        PAPI       (135)
                        H2O        (0.1)
                        辛酸亚锡   (0.4)
                        三乙醇胺   (0.6)
                        硅油       (1.0)
                        负离子添加剂(4)
工艺：聚醚多元醇与PAPI，分别在40℃下真空干燥1h；负离子添加剂在电热恒温干燥箱中100℃下干燥1h；其它原料，在40℃下预热。将干燥后的多元醇准确称量后倒入反应器，加入三乙醇胺及有机锡，待初步分散后加入负离子添加剂，用电动搅拌器使之充分分散后加入已干燥的异氰酸酯，高速搅拌至反应开始(有少量气泡冒出)，灌注入模具中，迅速合模化学反应快速进行。反应完毕后，模具在室温放置1h后放入烘箱，于100℃下熟化4h，开模取出泡体。
测试：使用手持式负离子浓度检测仪ITC-201A对复合材料进行检测，结果显示负离子浓度为4250个/cm3。
实施例3：
释放负离子聚氨酯弹性体：聚醚多元醇   (100)
                        TDI         (18)
                        乙二醇      (3.5)
                        硅油        (1.0)
                        负离子添加剂(4)
工艺：首先称取聚醚多元醇和负离子添加剂，在130℃、真空度为5×133Pa～10×133Pa的条件下，机械搅拌真空脱泡1h，直至混合均匀、无气泡冒出。降温至85℃，加入准确称量的TDI，继续在真空度为5×133Pa～10×133Pa的条件下机械搅拌1h，得到预聚体。称取适量的乙二醇，加入预聚体中，85℃下快速搅拌5min，然后注入模具中，再将模具放入110℃的烘箱中放置进行固化、熟化。14h后脱模即可得制品。
测试：使用手持式负离子浓度检测仪ITC-201A对复合材料进行检测，结果显示负离子浓度为3970个/cm3。
实施例4：
释放负离子聚氨酯弹性纤维：聚四氢呋喃   (100)
                         2，4-TDI     (50)
                         MDI          (100)
                         二甲基甲酰胺 (65)
水合肼          (40)
负离子添加剂    (4)
工艺：将聚四氢呋喃与TDI在100℃下加热反应3h，制成端基为羟基的预聚体，冷却到室温后加入MDI和负离子添加剂，于100℃反应1h，冷却后加入二甲基甲酰胺与水合肼配制的溶液，制成纺丝溶液，采用一般干法纺丝制得具有线形结构的弹性纤维。
测试：使用手持式负离子浓度检测仪ITC-201A对复合材料进行检测，结果显示负离子浓度为3200个/cm3。
实施例5：
释放负离子聚氨酯涂料：聚丙二醇          (100)
                     二羟甲基丙酸      (8)
                     TDI              (40)
                     水               (220)
                     Et3N             (5)
                     水合肼(60％)     (4)
                     异佛二酮二胺     (5)
                     负离子添加剂     (4)
工艺：将聚丙二醇、二羟甲基丙酸和TDI在80℃下反应5h，制得预聚体，再在50℃下加入其它组分混合物，在60℃强烈分散1h，即制得水性聚氨酯涂料。
测试：使用手持式负离子浓度检测仪ITC-201A对复合材料进行检测，结果显示负离子浓度为3750个/cm3。
实施例6：
释放负离子聚氨酯黏合剂：聚醚二元醇   (100)
                       二异氰酸酯   (42)
                       三乙胺       (15)
                       已二胺       (22)
                       羟甲基丙酸   (8)
                       N-甲基吡咯烷酮 (12)
                       负离子添加剂   (4)
工艺：首先将二异氰酸酯和N-甲基吡咯烷酮按比例加入反应器中加热至55℃，在不断搅拌下加入二羟甲基丙酸直至它完全溶解，然后将溶有聚醚二元醇的二异氰酸酯滴加到反应器中。在预聚物为30℃时，用三乙胺中和，把溶有已二胺的去离子水和负离子添加剂加入，在高切变速度下搅拌20min后，黏合剂既制备完成。
测试：使用手持式负离子浓度检测仪ITC-201A对复合材料进行检测，结果显示负离子浓度为3750个/cm3。

Claims (6)

1、释放负离子的聚氨酯复合材料及其制备技术，其特征在于：它是通过掺杂共混的方法创制了Anion系列负离子添加剂，加入到聚氨酯材料中，成功的制备了具有释放负离子功能的改性聚氨酯复合材料。
配方：多元醇         1-60；
      二异氰酸酯     1-35；
      负离子添加剂   0.1-20；
      助剂           0-10；
      色浆           0-20
      催化剂         0-3
2、根据权利要求书1所述的聚氨酯材料，是指聚氨酯纤维、泡沫塑料、弹性体橡胶、涂料、粘合剂等高分子材料。
3、根据权利要求书1所述的负离子添加剂是可以释放负离子的系列负离子添加剂，其特征在于(1)含有纳米孔、纳米管的天然蛋白石页岩矿物材料，(2)具有压电性电气石、六环石等释放负离子功能的材料、物质。
4、根据权利要求书1所述的多元醇包括：聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丙二醇和聚四氢呋喃；二异氰酸酯包括TDI、PAPI和MDI。
5、复合材料制备过程中使用的助剂包括：柔软剂、着色剂、固色剂、增稠剂、润湿剂、防划痕剂等，催化剂为辛酸亚锡、多乙烯多胺等。
6、根据权利要求书1所述的释放负离子功能的复合材料制造技术可应用在沙发、床上用品、家具、车船内饰等方面。
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