CN114276581A - 聚氨酯添加剂及用其制作的聚氨酯 - Google Patents
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Abstract
聚氨酯添加剂及用其制作的聚氨酯，通过在溶剂中以球磨的方式用纳米氧化铜改性纳米炭黑，溶剂可防止球磨过程中撞击产生的热量使得氧化铜和炭黑发生反应，球磨降低纳米氧化铜和纳米炭黑的界面张力，以提高后期光热转换的效率，同时降低紫外光照射下氧化铜和炭黑反应的吸热难度。本发明使用炭黑作为光屏蔽剂减少紫外线的透射，利用氧化铜吸收屏蔽漏透的紫外线，并进行能量转换，以热能形式或低能辐射将能量释放或消耗；同时利用氧化铜和炭黑受热反应中预吸热再散热的过程以形成一种慢化学方式的光热转换。本发明的聚氨酯添加剂，制备简单，使用方便，相容性好，热稳定性好，可有效抑制聚氨酯的老化进程，具有很强的实用性和广泛的适用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚氨酯添加剂，具体涉及一种聚氨酯添加剂及用其制作的聚氨酯。
背景技术
高分子材料在加工、贮存和使用的过程中，普遍存在由于光、热老化导致的降解现象，表现为机械强度下降、黄变等。其中，光照是引起高分子材料老化降解的一个主要原因，所以人们将一类能够干预高分子材料光诱导降解的化合物—光稳定剂，添加到高分子材料中以防止或延缓其老化，延长其使用寿命。
光稳定剂因自身结构和品种的不同而有不同的功能。有的可以屏蔽、反射紫外线或吸收紫外线并将其转化为无害的热能；有的可猝灭被紫外线激发的分子或基团的激发态，使其回复到基态，排除或减缓了发生光氧化还原反应的可能性；有的因捕获因光氧化还原产生的自由基，从而阻止了导致制品老化的自由基反应，使制品免遭紫外线破坏。
常用的光稳定剂主要分为受阻胺类光稳定剂和紫外线吸收剂两大类。单一的光稳定剂由于相容、迁移、挥发等的影响降低了其理论效能，无法最大限度地发挥其光稳定性能。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种聚氨酯添加剂及用其制作的聚氨酯。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种聚氨酯添加剂，包括氧化铜改性炭黑，所述氧化铜和炭黑均为纳米级，炭黑用于减少紫外线的透射，氧化铜用于通过光热转换的方式释放吸收的紫外线的能量。
上述改性的步骤为：将氧化铜和炭黑投入球磨机中，以乙醇为溶剂，降温至0℃后，球磨去除溶剂后，制得氧化铜改性炭黑。
上述氧化铜的粒径为20-40nm，炭黑的粒径为20-40nm。
上述光热转换包括物理方式的吸热和放热。
进一步的，上述光热转换还包括化学方式，即氧化铜和炭黑反应过程中的吸热和放热。
进一步的，上述氧化铜和炭黑的质量比为(5-20)：100。
进一步的，上述球磨使用磨球的直径为0.5-20mm；原料与磨球的质量比为1:(10-1000)；球磨的时间为0.5-120h。
一种聚氨酯，包括上述的聚氨酯添加剂。
上述聚氨酯添加剂的质量占比为(0.1-10)％。
本发明的有益之处在于：
一种聚氨酯添加剂及用其制作的聚氨酯，通过在溶剂中以球磨的方式用纳米氧化铜改性纳米炭黑，溶剂可防止球磨过程中撞击产生的热量使得氧化铜和炭黑发生反应，球磨降低纳米氧化铜和纳米炭黑的界面张力，以提高后期光热转换的效率，同时降低紫外光照射下氧化铜和炭黑反应的吸热难度。本发明使用炭黑作为光屏蔽剂减少紫外线的透射，利用氧化铜吸收屏蔽漏透的紫外线，并进行能量转换，以热能形式或低能辐射将能量释放或消耗；同时利用氧化铜和炭黑受热反应中预吸热再散热的过程以形成一种慢化学方式的光热转换。
本发明的聚氨酯添加剂，制备简单，使用方便，相容性好，热稳定性好，可有效抑制聚氨酯的老化进程，具有很强的实用性和广泛的适用性。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。
一种聚氨酯添加剂，包括由纳米级氧化铜改性的纳米级炭黑。
改性步骤为：按(5-20)：100的质量比，将粒径为20-40nm的氧化铜和粒径为20-40nm的炭黑投入球磨机中，以乙醇为溶剂，降温至0℃后，球磨，去除溶剂后，制得氧化铜改性炭黑。磨球的直径为0.5-20mm；原料与磨球的质量比为1:(10-1000)；球磨的时间为0.5-120h。
一种聚氨酯，其组分中包括质量占比为(0.1-10)％的聚氨酯添加剂。
实施例1
按5：100的质量比，将粒径为20-40nm的氧化铜和粒径为20-40nm的炭黑投入球磨机中，以乙醇为溶剂，降温至0℃后，球磨，去除溶剂后，制得氧化铜改性炭黑。
实施例2
按10：100的质量比，将粒径为20-40nm的氧化铜和粒径为20-40nm的炭黑投入球磨机中，以乙醇为溶剂，降温至0℃后，球磨，去除溶剂后，制得氧化铜改性炭黑。
实施例3
按20：100的质量比，将粒径为20-40nm的氧化铜和粒径为20-40nm的炭黑投入球磨机中，以乙醇为溶剂，降温至0℃后，球磨，去除溶剂后，制得氧化铜改性炭黑。
分别以实施例1-3所制备的氧化铜改性炭黑作为光稳定剂，制备实施例4-6的聚氨酯，如下：
实施例4
1)将500g的PTMEG、50g的PCDL、0.5g的2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、10g光稳定剂，加入装有温度计和搅拌器的三口烧瓶中，在100～110℃真空低于133Pa的环境下脱水2h后冷却至60℃以下，加入250g预先混入钛酸甲酯催化剂的IPDI，在80～100℃预聚4.5h；
其中，光稳定剂为实施例1所制备。
2)加入总质量为46g，质量比例为1.5:1的乙二醇与顺式1，3-环己烷二甲醇的混合扩链剂，均匀反应至完全透明，经真空脱泡得到预聚体，将预聚体倒入模具中并在60～120℃逐阶固化8h制得聚氨酯弹性体。
实施例5
1)将500g的PTMEG、50g的PCDL、0.5g的2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、10g光稳定剂，加入装有温度计和搅拌器的三口烧瓶中，在100～110℃真空低于133Pa的环境下脱水2h后冷却至60℃以下，加入250g预先混入钛酸甲酯催化剂的IPDI，在80～100℃预聚4.5h；
其中，光稳定剂为实施例2所制备。
2)加入总质量为46g，质量比例为1.5:1的乙二醇与顺式1，3-环己烷二甲醇的混合扩链剂，均匀反应至完全透明，经真空脱泡得到预聚体，将预聚体倒入模具中并在60～120℃逐阶固化8h制得聚氨酯弹性体。
实施例6
1)将500g的PTMEG、50g的PCDL、0.5g的2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、10g光稳定剂，加入装有温度计和搅拌器的三口烧瓶中，在100～110℃真空低于133Pa的环境下脱水2h后冷却至60℃以下，加入250g预先混入钛酸甲酯催化剂的IPDI，在80～100℃预聚4.5h；
其中，光稳定剂为实施例3所制备。
2)加入总质量为46g，质量比例为1.5:1的乙二醇与顺式1，3-环己烷二甲醇的混合扩链剂，均匀反应至完全透明，经真空脱泡得到预聚体，将预聚体倒入模具中并在60～120℃逐阶固化8h制得聚氨酯弹性体。
实施例7
1)将500g的PTMEG、50g的PCDL、0.5g的2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、30g光稳定剂，加入装有温度计和搅拌器的三口烧瓶中，在100～110℃真空低于133Pa的环境下脱水2h后冷却至60℃以下，加入250g预先混入钛酸甲酯催化剂的IPDI，在80～100℃预聚4.5h；
其中，光稳定剂为实施例3所制备。
2)加入总质量为46g，质量比例为1.5:1的乙二醇与顺式1，3-环己烷二甲醇的混合扩链剂，均匀反应至完全透明，经真空脱泡得到预聚体，将预聚体倒入模具中并在60～120℃逐阶固化8h制得聚氨酯弹性体。
将实施例4-7所制备的聚氨酯弹性体做性能测试。
硬度测试标准：邵氏硬度按GB/T531.1-2008；
拉伸强度测试标准：GB/T528—1998；
断裂伸长率测试标准：ISO 1926；
光老化测试标准：GB/T 16422，周期为500h。
下表1为初始检测性能：
| 硬度 | 断裂伸长率(％) | 拉伸强度(MPa) | |
| 实施例4 | 83A | 6.4 | 29.2 |
| 实施例5 | 83A | 6.4 | 29.2 |
| 实施例6 | 83A | 6.4 | 29.2 |
| 实施例7 | 84A | 6.4 | 29.3 |
表1
下表2为老化后的检测性能：
| 硬度 | 断裂伸长率(％) | 拉伸强度(MPa) | |
| 实施例4 | 83A | 5.9 | 28.14 |
| 实施例5 | 83A | 5.9 | 28.21 |
| 实施例6 | 83A | 6.0 | 28.32 |
| 实施例7 | 84A | 6.2 | 28.91 |
表2
由表1和表2可知，本发明的光稳定剂作为聚氨酯添加剂，使得聚氨酯具备优异的耐光老化性能，光老化后实施例聚氨酯的力学性能损失率小。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种聚氨酯添加剂，其特征在于，包括氧化铜改性炭黑，所述氧化铜和炭黑均为纳米级，炭黑用于减少紫外线的透射，氧化铜用于通过光热转换的方式释放吸收的紫外线的能量。
2.根据权利要求1所述的一种聚氨酯添加剂，其特征在于，所述改性的步骤为：将氧化铜和炭黑投入球磨机中，以乙醇为溶剂，降温至0℃后，球磨，去除溶剂后，制得氧化铜改性炭黑。
3.根据权利要求1所述的一种聚氨酯添加剂，其特征在于，所述氧化铜的粒径为20-40nm，炭黑的粒径为20-40nm。
4.根据权利要求1所述的一种聚氨酯添加剂，其特征在于，所述光热转换包括物理方式的吸热和放热。
5.根据权利要求4所述的一种聚氨酯添加剂，其特征在于，所述光热转换还包括化学方式，即氧化铜和炭黑反应过程中的吸热和放热。
6.根据权利要求2所述的一种聚氨酯添加剂，其特征在于，所述氧化铜和炭黑的质量比为(5-20)：100。
7.根据权利要求2所述的一种聚氨酯添加剂，其特征在于，所述球磨使用磨球的直径为0.5-20mm；原料与磨球的质量比为1:(10-1000)；球磨的时间为0.5-120h。
8.一种聚氨酯，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的聚氨酯添加剂。
9.根据权利要求8所述的一种聚氨酯，其特征在于，所述聚氨酯添加剂的质量占比为(0.1-10)％。
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