CN104817684A - 一种新型聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种新型聚氨酯弹性体复合材料，其组份以及重量份如下:甲苯二异氰酸酯15～35份，聚醚多元醇40～60份，扩链剂5～15份，陶瓷微珠5～15份，偶联剂0.5～2份，脱模剂1～2份，催化剂0.1～1份，减磨剂0.5～3份。本发明还公开了该聚氨酯弹性体复合材料的制备方法。本发明提供的聚氨酯弹性体复合材料具有较好的强度、抗冲击韧性。

Description

一种新型聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种聚氨酯材料，特别是涉及一种聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法。
背景技术：
聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯，是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称。它是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。聚氨酯大分子中除了氨基甲酸酯外，还可含有醚、酯、脲、缩二脲，脲基甲酸酯等基团。聚氨酯弹性体又称聚氨酯橡胶(PUR)，属于特种合成橡胶，广泛用于矿山工业方面的筛板、摇床；机械工业方面的胶辊、胶带、密封件；汽车工业方面的轮胎、密封圈传动带、减震弹簧；制鞋业方面的鞋底、鞋跟、鞋垫等部件；医用方面的气管套管、假肢、颅骨缺损修补材料；体育方面的运动器材、跑到、体操训练场地、溜冰鞋等。然而，未经改性的聚氨酯弹性体在其强度、冲击韧度方面不是很理想，缩短了其使用寿命，限制了其应用范围。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是提供一种新型聚氨酯弹性体复合材料，具有较好的强度、抗冲击韧性。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种新型聚氨酯弹性体复合材料，其组份以及重量份如下:甲苯二异氰酸酯15～35份，聚醚多元醇40～60份，扩链剂5～15份，陶瓷微珠5～15份，偶联剂0.5～2份，脱模剂1～2份，催化剂0.1～1份，减磨剂0.5～3份。
优选地，本发明所述甲苯二异氰酸酯由质量比为80:20的2，4-甲苯二异氰酸酯以及2，6-甲苯二异氰酸酯组成。
优选地，本发明所述聚醚多元醇为PPG或PTMEG。
优选地，本发明所述扩链剂为乙二醇、丁二醇、己二醇、1,4-丁二醇中的一种。
优选地，本发明所述陶瓷微珠的粒径为10μm。
优选地，本发明所述偶联剂为硅氧烷偶联剂。
优选地，本发明所述脱模剂为硅油或硅脂。
优选地，本发明所述催化剂为三乙烯二胺、三乙胺、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡中的一种或几种的混合物。
优选地，本发明所述减磨剂为石墨或四氟乙烯。
本发明要解决的另一技术问题是提供上述聚氨酯弹性体复合材料的制备方法。
为解决上述技术问题，技术方案是：
一种新型聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将偶联剂配制成乙醇溶液，加入陶瓷微珠，放入超声发生器中，超声分散3小时，取出，过滤后放入干燥箱，在100℃下干燥1小时，得到改性陶瓷微珠；
(2)将聚醚多元醇、催化剂、减磨剂加入反应釜中，加热搅拌，在130℃下混合2小时，加入扩链剂、甲苯二异氰酸酯，高速搅拌，15分钟后将反应物浇注入温度为100℃并涂有脱模剂的模具中，在130℃下固化5小时，冷却后脱模，得到聚氨酯弹性体复合材料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
经过偶联剂处理的陶瓷微珠的颗粒表面覆盖了一层官能团薄膜，该官能团能与聚氨酯基体反应，聚氨酯的高分子链以高兴陶瓷微珠的表面和缺陷点为异相成核点，进行异相结晶，从而提高复合材料的强度、断裂伸长率；当复合材料受到摩擦以及外部冲击时，陶瓷微珠承担了大部分的载荷以及冲击作用，因此提高了复合材料的耐磨性和抗冲击韧性。
具体实施方式：
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
一种新型聚氨酯弹性体复合材料，其组份以及重量份如下:甲苯二异氰酸酯15g，PPG 47g，乙二醇15g，陶瓷微珠15g，硅氧烷偶联剂2g，硅油2g，三乙烯二胺1g，石墨3g；甲苯二异氰酸酯由质量比为80:20的2，4-甲苯二异氰酸酯以及2，6-甲苯二异氰酸酯组成。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将硅氧烷偶联剂配制成乙醇溶液，加入陶瓷微珠，放入超声发生器中，超声分散3小时，取出，过滤后放入干燥箱，在100℃下干燥1小时，得到改性陶瓷微珠；
(2)将PPG、三乙烯二胺、石墨加入反应釜中，加热搅拌，在130℃下混合2小时，加入乙二醇、甲苯二异氰酸酯，高速搅拌，15分钟后将反应物浇注入温度为100℃并涂有硅油的模具中，在130℃下固化5小时，冷却后脱模，得到聚氨酯弹性体复合材料。
实施例2
一种新型聚氨酯弹性体复合材料，其组份以及重量份如下:甲苯二异氰酸酯35g，PTMEG 52.9g，丁二醇5g，陶瓷微珠5g，硅氧烷偶联剂0.5g，硅脂1g，三乙胺0.1g，四氟乙烯0.5g；甲苯二异氰酸酯由质量比为80:20的2，4-甲苯二异氰酸酯以及2，6-甲苯二异氰酸酯组成。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将硅氧烷偶联剂配制成乙醇溶液，加入陶瓷微珠，放入超声发生器中，超声分散3小时，取出，过滤后放入干燥箱，在100℃下干燥1小时，得到改性陶瓷微珠；
(2)将PTMEG、三乙胺、四氟乙烯加入反应釜中，加热搅拌，在130℃下混合2小时，加入丁二醇、甲苯二异氰酸酯，高速搅拌，15分钟后将反应物浇注入温度为100℃并涂有硅脂的模具中，在130℃下固化5小时，冷却后脱模，得到聚氨酯弹性体复合材料。
实施例3
一种新型聚氨酯弹性体复合材料，其组份以及重量份如下:甲苯二异氰酸酯33g，PPG 40g，己二醇14g，陶瓷微珠8g，硅氧烷偶联剂1g，硅油1.5g，辛酸亚锡0.5g，四氟乙烯2g；甲苯二异氰酸酯由质量比为80:20的2，4-甲苯二异氰酸酯以及2，6-甲苯二异氰酸酯组成。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将硅氧烷偶联剂配制成乙醇溶液，加入陶瓷微珠，放入超声发生器中，超声分散3小时，取出，过滤后放入干燥箱，在100℃下干燥1小时，得到改性陶瓷微珠；
(2)将PPG、辛酸亚锡、四氟乙烯加入反应釜中，加热搅拌，在130℃下混合2小时，加入己二醇、甲苯二异氰酸酯，高速搅拌，15分钟后将反应物浇注入温度为100℃并涂有硅油的模具中，在130℃下固化5小时，冷却后脱模，得到聚氨酯弹性体复合材料。
实施例4
一种新型聚氨酯弹性体复合材料，其组份以及重量份如下:甲苯二异氰酸酯24.5g，PPG 60g，1,4-丁二醇6g，陶瓷微珠6g，硅氧烷偶联剂0.5g，硅脂1.2g，二月桂酸二丁基锡0.8g，四氟乙烯1g；甲苯二异氰酸酯由质量比为80:20的2，4-甲苯二异氰酸酯以及2，6-甲苯二异氰酸酯组成。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将硅氧烷偶联剂配制成乙醇溶液，加入陶瓷微珠，放入超声发生器中，超声分散3小时，取出，过滤后放入干燥箱，在100℃下干燥1小时，得到改性陶瓷微珠；
(2)将PPG、二月桂酸二丁基锡、四氟乙烯加入反应釜中，加热搅拌，在130℃下混合2小时，加入1,4-丁二醇、甲苯二异氰酸酯，高速搅拌，15分钟后将反应物浇注入温度为100℃并涂有硅脂的模具中，在130℃下固化5小时，冷却后脱模，得到聚氨酯弹性体复合材料。
实施例5
一种新型聚氨酯弹性体复合材料，其组份以及重量份如下:甲苯二异氰酸酯20g，PPG 54g，丁二醇10g，陶瓷微珠10g，硅氧烷偶联剂1.5g，硅油2g，辛酸亚锡1g，石墨1.5g；甲苯二异氰酸酯由质量比为80:20的2，4-甲苯二异氰酸酯以及2，6-甲苯二异氰酸酯组成。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将硅氧烷偶联剂配制成乙醇溶液，加入陶瓷微珠，放入超声发生器中，超声分散3小时，取出，过滤后放入干燥箱，在100℃下干燥1小时，得到改性陶瓷微珠；
(2)将PPG、辛酸亚锡、石墨加入反应釜中，加热搅拌，在130℃下混合2小时，加入丁二醇、甲苯二异氰酸酯，高速搅拌，15分钟后将反应物浇注入温度为100℃并涂有硅油的模具中，在130℃下固化5小时，冷却后脱模，得到聚氨酯弹性体复合材料。
实施例6
一种新型聚氨酯弹性体复合材料，其组份以及重量份如下:甲苯二异氰酸酯25g，PTMEG 44g，己二醇12g，陶瓷微珠14g，硅氧烷偶联剂1g，硅油1.6g，三乙烯二胺0.4g，石墨2g；甲苯二异氰酸酯由质量比为80:20的2，4-甲苯二异氰酸酯以及2，6-甲苯二异氰酸酯组成。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将硅氧烷偶联剂配制成乙醇溶液，加入陶瓷微珠，放入超声发生器中，超声分散3小时，取出，过滤后放入干燥箱，在100℃下干燥1小时，得到改性陶瓷微珠；
(2)将PTMEG、三乙烯二胺、石墨加入反应釜中，加热搅拌，在130℃下混合2小时，加入己二醇、甲苯二异氰酸酯，高速搅拌，15分钟后将反应物浇注入温度为100℃并涂有硅油的模具中，在130℃下固化5小时，冷却后脱模，得到聚氨酯弹性体复合材料。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种新型聚氨酯弹性体复合材料，其特征在于：其组份以及重量份如下:甲苯二异氰酸酯15～35份，聚醚多元醇40～60份，扩链剂5～15份，陶瓷微珠5～15份，偶联剂0.5～2份，脱模剂1～2份，催化剂0.1～1份，减磨剂0.5～3份。
2.根据权利要求1所述的一种新型聚氨酯弹性体复合材料，其特征在于：所述甲苯二异氰酸酯由质量比为80:20的2，4-甲苯二异氰酸酯以及2，6-甲苯二异氰酸酯组成。
3.根据权利要求1所述的一种新型聚氨酯弹性体复合材料，其特征在于：所述聚醚多元醇为PPG或PTMEG。
4.根据权利要求1所述的一种新型聚氨酯弹性体复合材料，其特征在于：所述扩链剂为乙二醇、丁二醇、己二醇、1,4-丁二醇中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种新型聚氨酯弹性体复合材料，其特征在于：所述陶瓷微珠的粒径为10μm。
6.根据权利要求1所述的一种新型聚氨酯弹性体复合材料，其特征在于：所述偶联剂为硅氧烷偶联剂。
7.根据权利要求1所述的一种新型聚氨酯弹性体复合材料，其特征在于：所述脱模剂为硅油或硅脂。
8.根据权利要求1所述的一种新型聚氨酯弹性体复合材料，其特征在于：所述催化剂为三乙烯二胺、三乙胺、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡中的一种或几种的混合物。
9.根据权利要求1所述的一种新型聚氨酯弹性体复合材料，其特征在于：所述减磨剂为石墨或四氟乙烯。
10.根据权利要求1～9任意一项所述的一种新型聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将偶联剂配制成乙醇溶液，加入陶瓷微珠，放入超声发生器中，超声分散3小时，取出，过滤后放入干燥箱，在100℃下干燥1小时，得到改性陶瓷微珠；
(2)将聚醚多元醇、催化剂、减磨剂加入反应釜中，加热搅拌，在130℃下混合2小时，加入扩链剂、甲苯二异氰酸酯，高速搅拌，15分钟后将反应物浇注入温度为100℃并涂有脱模剂的模具中，在130℃下固化5小时，冷却后脱模，得到聚氨酯弹性体复合材料。
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