CN109337345A - 木质素聚氨酯复合材料及其制备方法 - Google Patents

木质素聚氨酯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种木质素聚氨酯复合材料及其制备方法，属于复合材料技术领域。解决了如何进一步提高聚氨酯的力学性能的问题。本发明的复合材料，由80‑90重量份聚氨酯、10‑20重量份木质素、2‑3重量份硬脂酸锌、4‑5重量份马来酸酐接枝聚乙烯、2‑3重量份氯化石蜡、1‑2重量份抗氧剂、0.5‑0.8重量份紫外线吸收剂UV‑9、2.5‑3.5重量份聚丙烯酸丁酯、1‑2重量份芳纶纤维、1‑1.5重量份玄武岩纤维、4‑7重量份3,4‑二羟苯丙氨酸、1‑1.5重量份十二烷基硫酸钠、0.5‑1重量份硫酸钙晶须和1‑2重量份双(2,4‑二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯组成。该复合材料力学性能好，抗冲击性好，耐热性好。

Description

木质素聚氨酯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种木质素聚氨酯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚氨酯，是在大分子主链中含有氨基甲酸酯基的聚合物，可分为聚酯型聚氨酯和聚醚型聚氨酯两大类，聚酯型是以二异氰酸酯和端羟基聚酯为原料制备的聚氨酯，聚醚型聚氨酯是以二异氰酸酯和端羟基聚醚为原料制备的聚氨酯。
由于聚氨酯大分子中含有强极性基团和聚醚或聚酯柔性链段，使得聚氨酯具有以下特点：①较高的机械强度和氧化稳定性；②具有较高的柔曲性和回弹性；③具有优良的耐油性、耐溶剂性、耐水性和耐火性。由于聚氨酯具有这些优异的性能，所以其具有广泛的用途，如用作聚氨酯合成革、聚氨酯泡沫塑料、聚氨酯涂料、聚氨酯粘合剂、聚氨酯橡胶(弹性体)和聚氨酯纤维等。此外，聚氨酯还用于土建、地址钻探，采矿和石油工程中，起堵水、稳固建筑物或路基的作用；作为铺面材料，用于运动场的跑道、建筑物的室内地板等。
但是，随着人们对高质量的追求，对聚氨酯的性能也提出了更高的要求，因此，其力学性能还有待提高。常用的热塑性聚氨酯复合材料采用玻璃纤维作为增强组分，但是，由于热塑性聚氨酯和玻璃纤维两者的相容性差，从而导致以玻璃纤维为增强组分的热塑性聚氨酯复合材料机械性能不足，具体表现为拉伸强度、缺口冲击强度等性能差，且耐热性能不好，严重制约了热塑性聚氨酯复合材料的应用。
发明内容
有鉴于此，本发明为了进一步提高聚氨酯的力学性能，提供一种木质素聚氨酯复合材料及其制备方法。
本发明提供的木质素聚氨酯复合材料，组成及重量份为：
优选的是，所述聚氨酯的硬度为60-80A。
优选的是，所述芳纶纤维和玄武岩纤维的纤维直径均为10-15nm，长度均为5-15μm。
优选的是，所述抗氧剂为受阻胺类抗氧剂或受阻酚类抗氧剂；更优选的是，所述抗氧剂为三(2，4-二叔丁基苯酚)亚磷酸酯、四(β-(3,5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯或β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸环己酯；如抗氧剂1010、1076、168、264、1098或B900。
优选的是，该复合材料还包括阻燃剂；更优选的是，所述阻燃剂为硼酸锌、三(2-氯乙基)磷酸、聚磷酸铵十溴二苯醚四溴双酚A或三氧化二锑。
本发明还提供上述木质素聚氨酯复合材料的制备方法，按组成及重量份，将各组分混合均匀，加入挤出机，经熔融、挤出、造粒，即得木质素聚氨酯复合材料。
优选的是，所述挤出机温度为160-220℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的木质素聚氨酯复合材料力学性能好，抗冲击性好，经试验检测：拉伸强度79-87MPa，断裂伸长率121-134％，弯曲强度143-163MPa，弯曲模量5683-6737MPa，Izod缺口冲击强度44-51KJ·m2。
本发明的木质素聚氨酯复合材料的制备方法工艺简单，条件易控，成本低廉，对设备要求低的特点，适于工业化生产。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
木质素聚氨酯复合材料，由80重量份聚氨酯(60A)、10重量份木质素、2重量份硬脂酸锌、4重量份马来酸酐接枝聚乙烯、2重量份氯化石蜡、1重量份抗氧剂1010、0.5重量份紫外线吸收剂UV-9、2.5重量份聚丙烯酸丁酯、1重量份芳纶纤维(直径10nm，长度5μm)、1重量份玄武岩纤维(直径10nm，长度5μm)、4重量份3,4-二羟苯丙氨酸、1重量份十二烷基硫酸钠、0.5重量份硫酸钙晶须和1重量份双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯组成。
上述木质素聚氨酯复合材料的制备方法，按组成及重量份，将各组分混合均匀，加入挤出机，经熔融、挤出、造粒，即得木质素聚氨酯复合材料，挤出机温度为160-220℃。
实施例2
木质素聚氨酯复合材料，由85重量份聚氨酯(70A)、15重量份木质素、2.5重量份硬脂酸锌、4.5重量份马来酸酐接枝聚乙烯、2.5重量份氯化石蜡、1.5重量份抗氧剂1010、0.7重量份紫外线吸收剂UV-9、3重量份聚丙烯酸丁酯、1.5重量份芳纶纤维(直径12nm，长度12μm)、1.2重量份玄武岩纤维(直径12nm，长度10μm)、5重量份3,4-二羟苯丙氨酸、1.3重量份十二烷基硫酸钠、0.8重量份硫酸钙晶须和1.5重量份双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯组成。
上述木质素聚氨酯复合材料的制备方法，按组成及重量份，将各组分混合均匀，加入挤出机，经熔融、挤出、造粒，即得木质素聚氨酯复合材料，挤出机温度为160-220℃。
实施例3
木质素聚氨酯复合材料，由90重量份聚氨酯(80A)、20重量份木质素、3重量份硬脂酸锌、5重量份马来酸酐接枝聚乙烯、3重量份氯化石蜡、2重量份抗氧剂1010、0.8重量份紫外线吸收剂UV-9、3.5重量份聚丙烯酸丁酯、2重量份芳纶纤维(直径15nm，长度15μm)、1.5重量份玄武岩纤维(直径15nm，长度15μm)、7重量份3,4-二羟苯丙氨酸、1.5重量份十二烷基硫酸钠、1重量份硫酸钙晶须和2重量份双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯组成。
上述木质素聚氨酯复合材料的制备方法，按组成及重量份，将各组分混合均匀，加入挤出机，经熔融、挤出、造粒，即得木质素聚氨酯复合材料，挤出机温度为160-220℃。
对实施例1-3得到的木质素聚氨酯复合材料进行性能检测。拉伸强度和断裂伸长率按ASTM D-638标准进行检验，拉伸速度为50mm/min。弯曲强度和弯曲模量按标准ASTM D-790进行检验；弯曲速度为20mm/min。缺口冲击强度按ASTM D256标准进行检验。检测结果如表1所示。
表1实施例1-3的木质素聚氨酯复合材料的性能表征
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.木质素聚氨酯复合材料，其特征在于，组成及重量份为：
2.根据权利要求1所述的木质素聚氨酯复合材料，其特征在于，所述聚氨酯的硬度为60-80A。
3.根据权利要求1所述的木质素聚氨酯复合材料，其特征在于，所述芳纶纤维和玄武岩纤维的纤维直径均为10-15nm，长度均为5-15μm。
4.根据权利要求1所述的木质素聚氨酯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻胺类抗氧剂或受阻酚类抗氧剂。
5.根据权利要求4所述的木质素聚氨酯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为三(2，4-二叔丁基苯酚)亚磷酸酯、四(β-(3,5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯或β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸环己酯。
6.根据权利要求1所述的木质素聚氨酯复合材料，其特征在于，该复合材料还包括阻燃剂。
7.根据权利要求6所述的木质素聚氨酯复合材料，其特征在于，所述阻燃剂为硼酸锌、三(2-氯乙基)磷酸、聚磷酸铵十溴二苯醚四溴双酚A或三氧化二锑。
8.权利要求1-7任何一项所述木质素聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于，按组成及重量份，将各组分混合均匀，加入挤出机，经熔融、挤出、造粒，即得木质素聚氨酯复合材料。
9.根据权利要求8所述木质素聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于，所述挤出机温度为160-220℃。
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