CN109796751A - 一种聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料的制备方法，包括以下步骤：将硅烷偶联剂溶于丙酮溶剂中,配成溶液，于室温下加入纳米ZSM‑5沸石，进行偶联反应,随后真空抽滤制得粒子；烘干后的粒子与甲苯二异氰酸酯聚四氢呋喃预聚物混合得到混合物，真空脱泡后在混合物中加入扩链剂，混合均匀后真空脱泡，将得到的产物浇入涂有脱模剂的模具中进行浇注，再将模具送入烘箱中放置，然后脱模，脱模后将样品立即送入烘箱固化，随后将样品在室温下放置，使其完全熟化。通过本发明制得的聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料，利用纳米沸石的微孔结构吸收高分子中的水分以及空气，从而增加材料的致密度，提高材料力学性能。
Description
技术领域
本发明属于复合材料制备领域，尤其涉及一种聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料的制备方法。
背景技术
聚氨酯是介于塑料与橡胶之间的合成材料，化学结构是典型的嵌段共聚物结构，其在高硬度下仍保持弹性，而且具有较高的机械强度、氧化稳定性、柔曲性和回弹性，除此之外还具有优良的耐油性、耐溶剂性、耐水性和耐火性。由于在很宽的硬度范围内仍有比其它弹性体更高的弹性，因此在阻尼减震材料领域有着广泛的应用。在合成聚氨酯弹性体的过程中，甲苯二异氰酸酯(TDI)被广泛使用，但是游离状态的TDI毒性大易燃，很难在工厂中直接用于生产聚氨酯的器件；并且由于在生产过程中，不可避免会引入空气和水分到体系中，使聚氨酯弹性体致密度较差，影响材料力学性能。
发明内容
为解决上述技术缺陷，本发明提出一种聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料的制备方法，其解决了聚氨酯弹性体致密度较差的问题，同时不直接用TDI单体，减少生产中的隐患。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将硅烷偶联剂溶于丙酮溶剂中,配成1.5-3wt％的溶液,然后以机械搅拌分散5-20min,用稀盐酸调节溶液pH值，再于室温下加入纳米ZSM-5沸石，纳米ZSM-5沸石与硅烷偶联剂的质量比为200：1-20:1，混合均匀后再用超声波处理,再升温至70-80℃进行偶联反应,随后进行真空抽滤后制得粒子,粒子烘干备用；本步骤通过硅烷偶联剂修饰纳米ZSM-5沸石，以提高聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料的力学性能；
步骤2：将步骤1中烘干的粒子与甲苯二异氰酸酯聚四氢呋喃预聚物混合得到混合物，粒子与甲苯二异氰酸酯聚四氢呋喃预聚物的质量比为1:100-2:100，用超声波处理,然后在搅拌状态下真空脱泡2-3h，然后在混合物中加入预先准备好的扩链剂，混合均匀，真空脱泡；
步骤3：将步骤2得到的产物，浇入涂有脱模剂的模具中，浇注时间1-12min，再将模具送入90-110℃的烘箱中放置45-5min，然后脱模，脱模后将样品立即送入90-100℃烘箱固化16-20h；
步骤4：随后将步骤3中制备好的复合材料在室温下放置5天至一个星期，使其完全熟化，所得即为聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料。
本发明的原理是利用纳米沸石的微孔结构吸收高分子中的水分以及空气，从而增加材料的致密度，提高材料力学性能并且使其对油性材料更耐受
作为优选，所述步骤1中调节溶液pH值于3.5-4.0之间。
作为优选，所述步骤1中纳米ZSM-5沸石的硅铝比20-160，粒径5-10nm。
作为优选，步骤2中所述甲苯二异氰酸酯聚四氢呋喃预聚物NCO％的质量含量是2.9％-10.7％。
作为优选，所述步骤2中的混合物与MOCA质量比为100：8.8-100：30.6。
作为优选，所述步骤3中模具在浇筑之前预热至90-110℃。
作为优选，所述步骤1中超声波处理时间为20-30min，所述步骤2中超声波处理时间为30-40min。
作为优选，硅烷偶联剂选用KH-550。
作为优选，扩链剂选用MOCA。
本发明的有益效果：通过本发明制得的聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料，利用纳米沸石的微孔结构吸收高分子中的水分以及空气，从而增加材料的致密度，提高材料力学性能。本发明提供的聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料的制备方法，不直接使用污染环境、伤害人体的TDI单体，而是使用的游离TDI单体少的预聚物的方案，安全隐患小更环保。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
实施例一
本实施例提供了一种聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将硅烷偶联剂KH-550溶于丙酮溶剂中,配成1.5wt﹪的溶液,然后以机械搅拌分散10min,用稀盐酸调节溶液pH值于3.8之间。再于室温下加入纳米ZSM-5沸石，其中纳米ZSM-5沸石硅铝比100，粒径5-10nm，纳米ZSM-5沸石与KH-550的质量比为200：1。混合均匀后再用超声波处理20min,再升温至70℃进行偶联反应,随后进行真空抽滤制得粒子,粒子烘干备用。
步骤2：将步骤1中烘干后的粒子与甲苯二异氰酸酯聚四氢呋喃预聚物(TDI-PTMG)混合得到混合物，粒子与甲苯二异氰酸酯聚四氢呋喃预聚物的质量比为1:100，甲苯二异氰酸酯聚四氢呋喃预聚物中NCO％的质量含量是2.9％。用超声波处理30min,然后在搅拌状态下真空脱泡2h，然后在混合物中加入预先准备好的扩链剂MOCA(混合物与MOCA质量比为100：8.8)，混合均匀，真空脱泡。
步骤3：将步骤2得到的产物，浇入涂有脱模剂的预热于90℃的模具中，浇注时间12min，再将模具送入90℃的烘箱中放置45min然后脱模。脱模后将样品立即送入90℃烘箱固化16h。
步骤4：随后将步骤3中制备好的复合材料在室温下放置一个星期，使其完全熟化，所得即为聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料。
实施例二
本实施例提供了一种聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将硅烷偶联剂KH-550溶于丙酮溶剂中,配成3wt﹪的溶液,然后以机械搅拌分散20min,用稀盐酸调节溶液pH值于4之间。再于室温下加入纳米ZSM-5沸石，其中纳米ZSM-5沸石硅铝比160，粒径5-10nm，纳米ZSM-5沸石与KH-550的质量比为20：1。混合均匀后再用超声波处理30min,再升温至75℃进行偶联反应,随后进行真空抽滤制得粒子,粒子烘干备用。
步骤2：将步骤1中烘干后的粒子与甲苯二异氰酸酯聚四氢呋喃预聚物(TDI-PTMG)混合得到混合物，粒子与甲苯二异氰酸酯聚四氢呋喃预聚物的质量比为1.5:100，甲苯二异氰酸酯聚四氢呋喃预聚物中NCO％的质量含量是7.4％。用超声波处理40min,然后在搅拌状态下真空脱泡3h，然后在混合物中加入预先准备好的扩链剂MOCA(混合物与MOCA质量比为100：21.9)，混合均匀，真空脱泡。
步骤3：将步骤2得到的产物，浇入涂有脱模剂的预热于100℃的模具中，浇注时间3min，再将模具送入100℃的烘箱中放置12min然后脱模。脱模后将样品立即送入90℃烘箱固化16h。
步骤4：随后将步骤3中制备好的复合材料在室温下放置6天，使其完全熟化，所得即为聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料。
实施例三
本实施例提供了一种聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将硅烷偶联剂KH-550溶于丙酮溶剂中,配成1.5wt﹪的溶液,然后以机械搅拌分散10min,用稀盐酸调节溶液pH值于3.8之间。再于室温下加入纳米ZSM-5沸石，其中纳米ZSM-5沸石硅铝比100，粒径5-10nm，纳米ZSM-5沸石与KH-550的质量比为200：1。混合均匀后再用超声波处理20min,再升温至70℃进行偶联反应,随后进行真空抽滤制得粒子,粒子烘干备用。
步骤2：将步骤1中烘干后的粒子与甲苯二异氰酸酯聚四氢呋喃预聚物(TDI-PTMG)混合得到混合物，粒子与甲苯二异氰酸酯聚四氢呋喃预聚物的质量比为1:100，甲苯二异氰酸酯聚四氢呋喃预聚物中NCO％的质量含量是10.7％。用超声波处理30min,然后在搅拌状态下真空脱泡2h，然后在混合物中加入预先准备好的扩链剂MOCA(混合物与MOCA质量比为100：30.6)，混合均匀，真空脱泡。
步骤3：将步骤2得到的产物，浇入涂有脱模剂的预热于110℃的模具中，浇注时间1min，再将模具送入110℃的烘箱中放置5min然后脱模。脱模后将样品立即送入100℃烘箱固化16h。
步骤4：随后将步骤3中制备好的复合材料在室温下放置一个星期，使其完全熟化，所得即为聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料。
实施例四
本实施例提供了一种聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将硅烷偶联剂KH-550溶于丙酮溶剂中,配成2wt﹪的溶液,然后以机械搅拌分散15min,用稀盐酸调节溶液pH值于3.5之间。再于室温下加入纳米ZSM-5沸石，其中纳米ZSM-5沸石硅铝比20，粒径5-10nm，纳米ZSM-5沸石与KH-550的质量比为100：1。混合均匀后再用超声波处理25min,再升温至80℃进行偶联反应,随后进行真空抽滤制得粒子,粒子烘干备用。
步骤2：将步骤1中烘干后的粒子与甲苯二异氰酸酯聚四氢呋喃预聚物(TDI-PTMG)混合得到混合物，粒子与甲苯二异氰酸酯聚四氢呋喃预聚物的质量比为2:100，甲苯二异氰酸酯聚四氢呋喃预聚物中NCO％的质量含量是10.7％。用超声波处理35min,然后在搅拌状态下真空脱泡3h，然后在混合物中加入预先准备好的扩链剂MOCA(混合物与MOCA质量比为100：30.6)，混合均匀，真空脱泡。
步骤3：将步骤2得到的产物，浇入涂有脱模剂的预热于110℃的模具中，浇注时间11min，再将模具送入11℃的烘箱中放置5min然后脱模。脱模后将样品立即送入100℃烘箱固化16h；
步骤4：随后将步骤3中制备好的复合材料在室温下放置一个星期，使其完全熟化，所得即为聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料。
对比例一
本对比例包括以下步骤：
步骤1：将甲苯二异氰酸酯聚四氢呋喃预聚物(TDI-PTMG，NCO％2.9％)在搅拌状态下真空脱泡2h，然后加入预先准备好的扩链剂MOCA(混合物与MOCA质量比为100：8.8)，混合均匀，真空脱泡；
步骤2：将步骤1得到的产物，浇入涂有脱模剂的预热于90℃的模具中，浇注时间12min，再将模具送入90℃的烘箱中放置45min然后脱模。脱模后将样品立即送入90℃烘箱固化16h；
步骤3：随后将步骤2中制备好的材料在室温下放置一个星期，使其完全熟化，所得即为聚氨酯材料。
对比例二
本对比例包括以下步骤：
步骤1：将甲苯二异氰酸酯聚四氢呋喃预聚物(TDI-PTMG，NCO％10.7％)在搅拌状态下真空脱泡2h，然后加入预先准备好的扩链剂MOCA(混合物与MOCA质量比为100：30.6)，混合均匀，真空脱泡；
步骤2：将步骤1得到的产物，浇入涂有脱模剂的预热于110℃的模具中，浇注时间1min，再将模具送入110℃的烘箱中放置5min然后脱模。脱模后将样品立即送入100℃烘箱固化16h；
步骤3：随后将步骤2中制备好的材料在室温下放置一个星期，使其完全熟化，所得即为聚氨酯材料。
表1为本发明实施例及对比例力学性能数据，从表上看，实施例一比对比例一力学性能得到优化，实施例三和实施例四比对比例二力学性能好。由此可知，添加了纳米ZSM-5沸石后力学性能明显得到优化。
表1
对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将硅烷偶联剂溶于丙酮溶剂中,配成1.5-3wt％的溶液,然后以机械搅拌分散5-20min,用稀盐酸调节溶液pH值，再于室温下加入纳米ZSM-5沸石，纳米ZSM-5沸石与硅烷偶联剂的质量比为200：1-20:1，混合均匀后再用超声波处理,再升温至70-80℃进行偶联反应,随后进行真空抽滤制得粒子,粒子烘干备用；
步骤2：将步骤1中烘干的粒子与甲苯二异氰酸酯聚四氢呋喃预聚物混合得到混合物，粒子与甲苯二异氰酸酯聚四氢呋喃预聚物的质量比为1:100-2:100，用超声波处理,然后在搅拌状态下真空脱泡2-3h，然后在混合物中加入预先准备好的扩链剂，混合均匀，真空脱泡；
步骤3：将步骤2得到的产物，浇入涂有脱模剂的模具中，浇注时间1-12min，再将模具送入90-110℃的烘箱中放置45-5min，然后脱模，脱模后将样品立即送入90-100℃烘箱固化16-20h；
步骤4：随后将步骤3中制备好的复合材料在室温下放置5天至一个星期，使其完全熟化，所得即为聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中调节溶液pH值于3.5-4.0之间。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中纳米ZSM-5沸石的硅铝比20-160，粒径5-10nm。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中所述甲苯二异氰酸酯聚四氢呋喃预聚物NCO％的质量含量是2.9％-10.7％。
5.根据权利要求1所述的聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的混合物与MOCA质量比为100：8.8-100：30.6。
6.根据权利要求1所述的聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中模具在浇筑之前预热至90-110℃。
7.根据权利要求1所述的聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中超声波处理时间为20-30min，所述步骤2中超声波处理时间为30-40min。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112175381A (zh) * | 2020-09-24 | 2021-01-05 | 苏州复之恒新材料科技有限公司 | 一种聚氨酯和纳米沸石的弹性体复合材料及其制备方法 |
| CN114181515A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-03-15 | 北京理工大学 | 一种抗冲击波聚氨酯弹性体的制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009101741A1 (ja) * | 2008-02-13 | 2009-08-20 | Emulsion Technology Co., Ltd. | Ｉｃカード又はｉｃタグ用接着剤 |
| CN104194309A (zh) * | 2014-08-14 | 2014-12-10 | 青阳县吉祥塑胶有限公司 | 一种高耐磨性塑胶填料及其制备方法 |
| CN105860013A (zh) * | 2016-06-28 | 2016-08-17 | 朱弟 | 一种聚氨酯/氧化硅纳米线复合材料的制备方法 |
| CN106589563A (zh) * | 2016-11-15 | 2017-04-26 | 广东成松科技发展有限公司 | 一种易焊接的环保型沥青基防水材料 |
| CN108912649A (zh) * | 2018-06-02 | 2018-11-30 | 安徽扬帆充气游乐设备制造有限公司 | 一种耐磨聚氨酯充气艇材料的制备方法 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009101741A1 (ja) * | 2008-02-13 | 2009-08-20 | Emulsion Technology Co., Ltd. | Ｉｃカード又はｉｃタグ用接着剤 |
| CN104194309A (zh) * | 2014-08-14 | 2014-12-10 | 青阳县吉祥塑胶有限公司 | 一种高耐磨性塑胶填料及其制备方法 |
| CN105860013A (zh) * | 2016-06-28 | 2016-08-17 | 朱弟 | 一种聚氨酯/氧化硅纳米线复合材料的制备方法 |
| CN106589563A (zh) * | 2016-11-15 | 2017-04-26 | 广东成松科技发展有限公司 | 一种易焊接的环保型沥青基防水材料 |
| CN108912649A (zh) * | 2018-06-02 | 2018-11-30 | 安徽扬帆充气游乐设备制造有限公司 | 一种耐磨聚氨酯充气艇材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 孔萍等: "《塑料材料》", 31 July 2017, 广东高等教育出版社 * |
| 杨茹果等: ""预聚法制备聚氨酯/分子筛复合材料及表征"", 《高分子材料科学与工程》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112175381A (zh) * | 2020-09-24 | 2021-01-05 | 苏州复之恒新材料科技有限公司 | 一种聚氨酯和纳米沸石的弹性体复合材料及其制备方法 |
| CN114181515A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-03-15 | 北京理工大学 | 一种抗冲击波聚氨酯弹性体的制备方法 |
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