CN114957589B - 一种增强的聚脲复合材料的制备方法和产品 - Google Patents

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Abstract

本发明属于聚脲材料技术领域，具体涉及一种增强的聚脲复合材料的制备方法和产品。所述制备方法包括：将二元胺、硅烷改性的A组分、硅烷改性的纳米纤维材料、发泡剂和泡沫稳定剂混合均匀，得到混合物；将称取的异氰酸酯加入到上述混合物中，搅拌混合均匀，并迅速将其倒入模具中，在一定温度下发泡直至成型，熟化，然后脱模，即得到增强的聚脲复合材料；所述A组分为水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土，其中水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土的质量比为：0.4~0.8：0.5~0.9:1；所述纳米纤维材料为纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维，其中纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维的质量比为1:0.6~1.6。本发明制备的增强的聚脲复合材料具有优异的力学性能和保温性能。

Description

一种增强的聚脲复合材料的制备方法和产品
技术领域
本发明属于聚脲材料技术领域。更具体地，涉及一种增强的聚脲复合材料的制备方法和产品。
背景技术
聚脲弹性体是由异氰酸酯组分与氨基化合物组分反应生成的聚合物，具有伸长率高、抗爆炸冲击性能好等优点，常作为一种涂层或夹层材料，广泛应用于加固墙体、船舰、车辆等结构或设施，以降低恐怖袭击、爆炸等事件中造成的伤害。
聚脲的分子结构由软段和硬段交替组成，软段主要是端氨基聚醚等构象容易改变的柔性链段，形成基体相，赋予了聚脲材料较好的柔韧性；硬段主要是异氰酸酯基、扩链剂等构象不容易改变的刚性链段，其中的强极性基团(如脲基-NH-CO-NH-)、刚性基团(如芳环)以及位阻效应会限制分子链的运动，在基体中相起到物理交联的作用。硬段在室温下处于玻璃态，赋予了材料较高的强度，提高了材料的机械强度、热性能以及耐溶剂性。硬段和软段在热力学的不相溶性使得他们具有自发分离的倾向，硬段容易聚集一起形成微区，分布于软段相，这使得聚脲涂层具有优异的力学性能图。
而对于聚脲材料的增强主要在基体中添加填料、如纤维、无机填料及纳米颗粒等，来改变和增强聚脲材料的性能。纤维增强改性主要通过向基体中添加纤维，表面经过预先处理后的纤维，可以能与高分子基体完美的分散融合，有良好的附着力，并且能够接收并传递一定的负载。无机材料的强度很大，能均匀地、无团聚地混合在高分子基体中，能够作为成核剂发挥其作用，这样发出的泡沫细腻且绵密，它还能在泡孔之间穿透并在泡孔的膜壁上也有分布，在增厚了壁膜厚度以外还能够传递负载，进而改善聚脲材料的性能；纳米级别的粒子独特的“尺寸效应”能够同时地增强发泡体材料的强度和韧性。
徐敬生等研究了采用高速匀质剪切法和加热膨胀法制备有机黏土／聚脲纳米复合材料．实验结果表明，高速匀质剪切法和加热膨胀法能有效促进黏土与聚脲单组分的插层反应；OREC可提高聚脲材料的热分解性能和拉伸强度，当OREC的添加量为5wt%时，复合材料拉伸强度增幅为72.9%；当ORE的含量为4.2wt%时，复合材料的断裂伸长率增幅为24.33%。
CN114015004A公开了一种减震聚脲硬质泡沫材料及其制备方法和应用，所述减震聚脲硬质泡沫材料的制备原料包括A组分和B组分，所述A组分的制备原料包括如下重量份数的组分：聚醚胺45-6份；4,4'-双仲丁氨基二苯基甲烷15-20份；物理发泡剂3-10份；助剂20-40份；所述B组分包括多亚甲基多苯基异氰酸酯。本发明的聚脲硬质泡沫材料具有闭孔结构、在满足防渗漏、保温隔热的同时，还具有优异的动态剪切模量，可以有效延长减震层的寿命，同时避免衬砌裂损，适用于已运行或在建隧道。
CN104119498A公开了一种阻燃聚氨酯喷涂硬质泡沫塑料，属于硬质泡沫塑料领域。硬质泡沫塑料由异氰酸酯组分与多元醇组分按照体积比1:1聚合；其中的多元醇组分包括聚酯多元醇、反应型阻燃剂、无机微粒以及助剂，四者分别占多元醇组分总重量的10-40％、5-40％、10-20％、24-50％。其可以使用聚氨酯高压喷涂机喷涂成型，具有优异的阻燃性能。但该聚氨酯喷涂硬质泡沫塑料的性能并不能满足隧道用材料的要求。
CN112831024A公开了一种安全的聚酰亚胺-聚脲隔热保温泡沫及制备方法，制备方法包括以下步骤：1)将阻燃型羟基封端表面活性剂与异氰酸酯预聚，得到发泡黑料；2)将芳香族羧酸酯溶液、催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂、特种固体抑烟剂混合，得到发泡白料；3)将发泡白料与发泡黑料混合搅拌均匀后转移至钢制模具中，闭模发泡，得到聚酰亚胺-聚脲泡沫中间体；4)将中间体进行高温固化后，得到安全的聚酰亚胺-聚脲隔热保温泡沫。该发明得到的聚酰亚胺-聚脲隔热保温泡沫生产成本低廉，且该硬质泡沫材料的强度可以确保在其表层直接有效地涂抹装饰及包覆层结构，可直接安装于建筑物外墙等部位，广泛用作建筑、低温储藏及交通工具等领域的隔热保温材料。
由上述内容，可以发现通过在聚脲制备过程中通过添加助剂等材料可以改善聚脲材料的力学性能、保温性能等性能，然而对于上述性能的提高并不是很明显，因而急需开发一种聚脲复合材料，使其具有优异的力学性能和保温性能仍是亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中存在的缺陷和不足，提供一种增强的聚脲复合材料的制备方法和产品。所述制备方法包括：将二元胺、硅烷改性的A组分、硅烷改性的纳米纤维材料、发泡剂和泡沫稳定剂混合均匀，得到混合物；将称取的异氰酸酯加入到上述混合物中，搅拌混合均匀，并迅速将其倒入模具中，在一定温度下发泡直至成型，熟化，然后脱模，即得到增强的聚脲复合材料；所述A组分为水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土，其中水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土的质量比为：0.4~0.8：0.5~0.9:1；所述纳米纤维材料为纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维，其中纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维的质量比为1:0.6~1.6。本发明制备的增强的聚脲复合材料具有优异的力学性能和保温性能。
本发明的目的是提供一种增强的聚脲复合材料的制备方法。
本发明另一目的是提供一种增强的聚脲复合材料。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种增强的聚脲复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
（1）：将二元胺、硅烷改性的A组分、硅烷改性的纳米纤维材料、发泡剂和泡沫稳定剂混合均匀，得到混合物；
（2）将称取的异氰酸酯加入到步骤1)所得混合物中，搅拌混合均匀，并迅速将其倒入模具中，在一定温度下发泡直至成型，熟化，然后脱模，即得到增强的聚脲复合材料；
所述A组分为水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土，其中水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土的质量比为：0.4~0.8：0.5~0.9:1；
所述纳米纤维材料为纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维，其中纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维的质量比为1:0.6~1.6。
优选的，在步骤（2）中，所述搅拌速度为2400~2800r/min；所述熟化条件为在70~80℃熟化20~40h。
优选的，在步骤（2）中，所述发泡的条件为在40~50℃发泡3~6h；然后在70~80℃下发泡处理4~8h。
优选的，按重量份计，其中
异氰酸酯 30-40份；
二元胺 60-70份；
发泡剂 10~20份；
硅烷改性的A组分 3~5份
硅烷改性的纳米纤维材料 3~5份；
所述泡沫稳定剂为二甲基硅油L580 1~3份。
优选的，所述二元胺为聚-1,4-丁二醇双(4-氨基苯甲酸酯)、端氨基聚氧化丙烯醚和端氨基聚氧化乙烯醚中的至少一种，所述二元胺的分子量为3000～4000；
所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、赖氨酸二异氰酸酯(LDI)中至少一种；所述发泡剂为己烷和异戊烷，所述己烷和异戊烷的质量比：1:2~4。
优选的，所述硅烷改性的A组分的制备方法为：将水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土加入到硅烷偶联剂的醇水混合溶液中反应，后经过离心、洗涤，以80～110℃干燥12~16h，得到硅烷改性的水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土。
优选的，所述醇为乙醇；所述水镁石的粒径为20~40nm；所述钠基蒙脱土的粒径为40~60nm；所述硅藻土的粒径为60-80nm。
优选的，所述醇和水的体积为1:0.05~0.15；所述硅烷偶联剂的醇水溶液的质量分数为25~45wt%；水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土的总重量与硅烷偶联剂的醇水溶液的质量比为1：20~40。
优选的，所述反应为在70～80℃反应5～9h；所述硅烷偶联剂为KH-550，KH-560，KH-570。
优选的，所述硅烷改性的纳米纤维材料的制备方法为：将纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维加入到硅烷偶联剂的醇水混合溶液中反应，后经过离心、洗涤，以80～110℃干燥12~16h，得到硅烷改性的纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维。
优选的，所述醇为乙醇；所述纳米氧化硅纤维的长径比为40~60:1；粒径为20~30nm；所述纳米TiO2纤维的长径比为20~40:1；粒径为10~20nm。
优选的，所述醇和水的体积为1:0.05~0.15；所述硅烷偶联剂的醇水溶液的质量分数为25~45wt%；纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维的总重量与硅烷偶联剂的醇水溶液的质量比为1：30~50。
优选的，所述反应为在75～85℃反应4～8h；所述硅烷偶联剂为KH-550，KH-560，KH-570。
基于上述所述的一种增强的聚脲复合材料的制备方法制备的一种增强的聚脲复合材料。
本发明具有以下有益效果：
（1）本发明通过在制备聚脲复合材料过程中填过添加适量的可以显著降低复合材料的导热系数，进而显著增强保温性能，而且以外发现无机填料之间具有相互协同作用，通过相互配合实现并显著提高了保温性能和力学性能；
（2）本发明通过添加硅烷改性的纳米纤维材料，可以显著改性聚脲复合材料的力学性能，通过也影响了复合材料的保温性能。
（3）通过控制梯度发泡，可以影响发泡的均匀性以及致密性，进而影响了复合材料的保温性能。
（4）本发明制备的复合材料具有优异的力学性能和保温性能，具有良好的市场应用前景。
附图说明
图1 是实施例1-3聚脲复合材料的抗压强度测试结果。
图2是实施例1-3与对比例1-11的极限氧指数和导热系数测试结果。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
实施例1
一种增强的聚脲复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
（1）：将二元胺、硅烷改性的A组分、硅烷改性的纳米纤维材料、发泡剂和泡沫稳定剂混合均匀，得到混合物；
（2）将称取的异氰酸酯加入到步骤1)所得混合物中，搅拌混合均匀，所述搅拌速度为2600r/min，并迅速将其倒入模具中，在45℃发泡5h；然后在75℃下发泡处理6h；在76℃熟化35h，然后脱模，即得到增强的聚脲复合材料。
所述A组分为水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土，其中水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土的质量比为：0.6：0.7:1；
所述纳米纤维材料为纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维，其中纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维的质量比为1:1.2；
其中，按重量份计，其中
异氰酸酯 35份；
二元胺 65份；
发泡剂 15份；
硅烷改性的A组分 4份；
硅烷改性的纳米纤维材料 4份；
所述泡沫稳定剂为二甲基硅油L580 2份；
所述二元胺为聚-1,4-丁二醇双(4-氨基苯甲酸酯)，所述二元胺的分子量为3500；
所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)；
所述发泡剂为己烷和异戊烷，所述己烷和异戊烷的质量比：1:3；
所述硅烷改性的A组分的制备方法为：将0.6g水镁石、0.7g钠基蒙脱土和1g硅藻土加入到69g质量分数为 35wt% KH-560的乙醇水（乙醇和水的体积比为1：0.1）混合溶液中在75℃反应7h，后经过离心、洗涤，以90℃干燥14h，得到硅烷改性的水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土；所述水镁石的粒径为30nm；所述钠基蒙脱土的粒径为50nm；所述硅藻土的粒径为70nm。
所述硅烷改性的纳米纤维材料的制备方法为：将1g纳米氧化硅纤维和1.2g纳米TiO2纤维加入到88g质量分数为35wt% KH-560的乙醇水（乙醇和水的体积比为1:0.1）混合溶液中在80℃反应6h，后经过离心、洗涤，以90℃干燥14h，得到硅烷改性的纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维；所述纳米氧化硅纤维的长径比为50:1；粒径为25nm；所述纳米TiO2纤维的长径比为30:1；粒径为15nm。
实施例2
一种增强的聚脲复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
（1）：将二元胺、硅烷改性的A组分、硅烷改性的纳米纤维材料、发泡剂和泡沫稳定剂混合均匀，得到混合物；
（2）将称取的异氰酸酯加入到步骤1)所得混合物中，搅拌混合均匀，所述搅拌速度为2800r/min；并迅速将其倒入模具中，在50℃发泡3h；然后在80℃下发泡处理4h，在70℃熟化40h；然后脱模，即得到增强的聚脲复合材料。
所述A组分为水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土，其中水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土的质量比为： 0.8：0.5:1；
所述纳米纤维材料为纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维，其中纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维的质量比为1: 1.6；
按重量份计，其中
异氰酸酯 40份；
二元胺 60份；
发泡剂 20份；
硅烷改性的A组分 3份；
硅烷改性的纳米纤维材料 5份；
所述泡沫稳定剂为二甲基硅油L580 1份；
所述二元胺为端氨基聚氧化丙烯醚，所述二元胺的分子量为4000；
所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)；
所述发泡剂为己烷和异戊烷，所述己烷和异戊烷的质量比：1:4；
所述硅烷改性的A组分的制备方法为：将0.8g水镁石、0.5g钠基蒙脱土和1g硅藻土加入到92g 质量分数为45wt% 的KH-550的乙醇水（乙醇和水的体积比为1:0.15）混合溶液中在80℃反应5h，后经过离心、洗涤，以110℃干燥12h，得到硅烷改性的水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土；所述水镁石的粒径为40nm；所述钠基蒙脱土的粒径为4nm；所述硅藻土的粒径为80nm。
所述硅烷改性的纳米纤维材料的制备方法为：将1g纳米氧化硅纤维和1.6g纳米TiO2纤维加入到130g 质量分数为25wt%的KH-550的乙醇水（乙醇和水的体积比为1:0.15）混合溶液中在85℃反应4h，后经过离心、洗涤，以110℃干燥12h，得到硅烷改性的纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维；所述纳米氧化硅纤维的长径比为60:1；粒径为30nm；所述纳米TiO2纤维的长径比为20:1；粒径为10nm。
实施例3
一种增强的聚脲复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
（1）：将二元胺、硅烷改性的A组分、硅烷改性的纳米纤维材料、发泡剂和泡沫稳定剂混合均匀，得到混合物；
（2）将称取的异氰酸酯加入到步骤1)所得混合物中，搅拌混合均匀，所述搅拌速度为2400r/min；并迅速将其倒入模具中，在40℃发泡6h；然后在70℃下发泡处理8h；在80℃熟化20h，然后脱模，即得到增强的聚脲复合材料。
所述A组分为水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土，其中水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土的质量比为：0.4：0.9:1；
所述纳米纤维材料为纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维，其中纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维的质量比为1:0.6；
按重量份计，其中
异氰酸酯 30份；
二元胺 70份；
发泡剂 10份；
硅烷改性的A组分 5份；
硅烷改性的纳米纤维材料 3份；
所述泡沫稳定剂为二甲基硅油L580 3份；
所述二元胺为端氨基聚氧化乙烯醚，所述二元胺的分子量为3000；
所述异氰酸酯为二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)；
所述发泡剂为己烷和异戊烷，所述己烷和异戊烷的质量比：1:2；
所述硅烷改性的A组分的制备方法为：将0.4g水镁石、0.9g钠基蒙脱土和1g硅藻土加入到46g质量分数为25wt% KH-570的乙醇水（乙醇和水的体积比为1:0.05）混合溶液中在70℃反应9h，后经过离心、洗涤，以80℃干燥16h，得到硅烷改性的水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土；所述水镁石的粒径为20nm；所述钠基蒙脱土的粒径为60nm；所述硅藻土的粒径为60nm。
所述硅烷改性的纳米纤维材料的制备方法为：将1g纳米氧化硅纤维和0.6g纳米TiO2纤维加入到48g质量分数为45wt%的KH-570的乙醇水（乙醇和水的体积比为1:0.05）混合溶液中在75℃反应8h，后经过离心、洗涤，以80℃干燥16h，得到硅烷改性的纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维；所述纳米氧化硅纤维的长径比为40:1；粒径为20nm；所述纳米TiO2纤维的长径比为40:1；粒径为20nm。
对比例1
一种增强的聚脲复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
（1）：将二元胺、硅烷改性的A组分、硅烷改性的纳米纤维材料、发泡剂和泡沫稳定剂混合均匀，得到混合物；
（2）将称取的异氰酸酯加入到步骤1)所得混合物中，搅拌混合均匀，所述搅拌速度为2600r/min，并迅速将其倒入模具中，在45℃发泡5h；然后在75℃下发泡处理6h；在76℃熟化35h，然后脱模，即得到增强的聚脲复合材料。
所述A组分为水镁石和硅藻土，其中水镁石和硅藻土的质量比为：1.3:1；
所述纳米纤维材料为纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维，其中纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维的质量比为1:1.2；
其中，按重量份计，其中
异氰酸酯 35份；
二元胺 65份；
发泡剂 15份；
硅烷改性的A组分 4份；
硅烷改性的纳米纤维材料 4份；
所述泡沫稳定剂为二甲基硅油L580 2份；
所述二元胺为聚-1,4-丁二醇双(4-氨基苯甲酸酯)，所述二元胺的分子量为3500；
所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)；
所述发泡剂为己烷和异戊烷，所述己烷和异戊烷的质量比：1:3；
所述硅烷改性的A组分的制备方法为：将1.3g水镁石和1g硅藻土加入到69g质量分数为 35wt% KH-560的乙醇水（乙醇和水的体积比为1：0.1）混合溶液中在75℃反应7h，后经过离心、洗涤，以90℃干燥14h，得到硅烷改性的水镁石和硅藻土；所述水镁石的粒径为30nm；所述硅藻土的粒径为70nm。
所述硅烷改性的纳米纤维材料的制备方法为：将1g纳米氧化硅纤维和1.2g纳米TiO2纤维加入到88g质量分数为35wt% KH-560的乙醇水（乙醇和水的体积比为1:0.1）混合溶液中在80℃反应6h，后经过离心、洗涤，以90℃干燥14h，得到硅烷改性的纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维；所述纳米氧化硅纤维的长径比为50:1；粒径为25nm；所述纳米TiO2纤维的长径比为30:1；粒径为15nm。
对比例2
一种增强的聚脲复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
（1）：将二元胺、硅烷改性的A组分、硅烷改性的纳米纤维材料、发泡剂和泡沫稳定剂混合均匀，得到混合物；
（2）将称取的异氰酸酯加入到步骤1)所得混合物中，搅拌混合均匀，所述搅拌速度为2600r/min，并迅速将其倒入模具中，在45℃发泡5h；然后在75℃下发泡处理6h；在76℃熟化35h，然后脱模，即得到增强的聚脲复合材料。
所述A组分为钠基蒙脱土和硅藻土，其中钠基蒙脱土和硅藻土的质量比为：1.3:1；
所述纳米纤维材料为纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维，其中纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维的质量比为1:1.2；
其中，按重量份计，其中
异氰酸酯 35份；
二元胺 65份；
发泡剂 15份；
硅烷改性的A组分 4份；
硅烷改性的纳米纤维材料 4份；
所述泡沫稳定剂为二甲基硅油L580 2份；
所述二元胺为聚-1,4-丁二醇双(4-氨基苯甲酸酯)，所述二元胺的分子量为3500；
所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)；
所述发泡剂为己烷和异戊烷，所述己烷和异戊烷的质量比：1:3；
所述硅烷改性的A组分的制备方法为：将1.3g钠基蒙脱土和1g硅藻土加入到69g质量分数为 35wt% KH-560的乙醇水（乙醇和水的体积比为1：0.1）混合溶液中在75℃反应7h，后经过离心、洗涤，以90℃干燥14h，得到硅烷改性的钠基蒙脱土和硅藻土；所述所述钠基蒙脱土的粒径为50nm；所述硅藻土的粒径为70nm。
所述硅烷改性的纳米纤维材料的制备方法为：将1g纳米氧化硅纤维和1.2g纳米TiO2纤维加入到88g质量分数为35wt% KH-560的乙醇水（乙醇和水的体积比为1:0.1）混合溶液中在80℃反应6h，后经过离心、洗涤，以90℃干燥14h，得到硅烷改性的纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维；所述纳米氧化硅纤维的长径比为50:1；粒径为25nm；所述纳米TiO2纤维的长径比为30:1；粒径为15nm。
对比例3
一种增强的聚脲复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
（1）：将二元胺、硅烷改性的A组分、硅烷改性的纳米纤维材料、发泡剂和泡沫稳定剂混合均匀，得到混合物；
（2）将称取的异氰酸酯加入到步骤1)所得混合物中，搅拌混合均匀，所述搅拌速度为2600r/min，并迅速将其倒入模具中，在45℃发泡5h；然后在75℃下发泡处理6h；在76℃熟化35h，然后脱模，即得到增强的聚脲复合材料。
所述A组分为水镁石、钠基蒙脱土，其中水镁石、钠基蒙脱土的质量比为：0.6：1.7；
所述纳米纤维材料为纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维，其中纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维的质量比为1:1.2；
其中，按重量份计，其中
异氰酸酯 35份；
二元胺 65份；
发泡剂 15份；
硅烷改性的A组分 4份；
硅烷改性的纳米纤维材料 4份；
所述泡沫稳定剂为二甲基硅油L580 2份；
所述二元胺为聚-1,4-丁二醇双(4-氨基苯甲酸酯)，所述二元胺的分子量为3500；
所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)；
所述发泡剂为己烷和异戊烷，所述己烷和异戊烷的质量比：1:3；
所述硅烷改性的A组分的制备方法为：将0.6g水镁石、1.7g钠基蒙脱土加入到69g质量分数为 35wt% KH-560的乙醇水（乙醇和水的体积比为1：0.1）混合溶液中在75℃反应7h，后经过离心、洗涤，以90℃干燥14h，得到硅烷改性的水镁石和钠基蒙脱土；所述水镁石的粒径为30nm；所述钠基蒙脱土的粒径为50nm。
所述硅烷改性的纳米纤维材料的制备方法为：将1g纳米氧化硅纤维和1.2g纳米TiO2纤维加入到88g质量分数为35wt% KH-560的乙醇水（乙醇和水的体积比为1:0.1）混合溶液中在80℃反应6h，后经过离心、洗涤，以90℃干燥14h，得到硅烷改性的纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维；所述纳米氧化硅纤维的长径比为50:1；粒径为25nm；所述纳米TiO2纤维的长径比为30:1；粒径为15nm。
对比例4
一种增强的聚脲复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
（1）：将二元胺、硅烷改性的A组分、硅烷改性的纳米纤维材料、发泡剂和泡沫稳定剂混合均匀，得到混合物；
（2）将称取的异氰酸酯加入到步骤1)所得混合物中，搅拌混合均匀，所述搅拌速度为2600r/min，并迅速将其倒入模具中，在45℃发泡5h；然后在75℃下发泡处理6h；在76℃熟化35h，然后脱模，即得到增强的聚脲复合材料。
所述A组分为水镁石和硅藻土，其中水镁石和硅藻土的质量比为：0.6： 1.7；
所述纳米纤维材料为纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维，其中纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维的质量比为1:1.2；
其中，按重量份计，其中
异氰酸酯 35份；
二元胺 65份；
发泡剂 15份；
硅烷改性的A组分 4份；
硅烷改性的纳米纤维材料 4份；
所述泡沫稳定剂为二甲基硅油L580 2份；
所述二元胺为聚-1,4-丁二醇双(4-氨基苯甲酸酯)，所述二元胺的分子量为3500；
所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)；
所述发泡剂为己烷和异戊烷，所述己烷和异戊烷的质量比：1:3；
所述硅烷改性的A组分的制备方法为：将0.6g水镁石和1.7g硅藻土加入到69g质量分数为 35wt% KH-560的乙醇水（乙醇和水的体积比为1：0.1）混合溶液中在75℃反应7h，后经过离心、洗涤，以90℃干燥14h，得到硅烷改性的水镁石和硅藻土；所述水镁石的粒径为30nm；所述硅藻土的粒径为70nm。
所述硅烷改性的纳米纤维材料的制备方法为：将1g纳米氧化硅纤维和1.2g纳米TiO2纤维加入到88g质量分数为35wt% KH-560的乙醇水（乙醇和水的体积比为1:0.1）混合溶液中在80℃反应6h，后经过离心、洗涤，以90℃干燥14h，得到硅烷改性的纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维；所述纳米氧化硅纤维的长径比为50:1；粒径为25nm；所述纳米TiO2纤维的长径比为30:1；粒径为15nm。
对比例5
一种增强的聚脲复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
（1）：将二元胺、硅烷改性的A组分、硅烷改性的纳米纤维材料、发泡剂和泡沫稳定剂混合均匀，得到混合物；
（2）将称取的异氰酸酯加入到步骤1)所得混合物中，搅拌混合均匀，所述搅拌速度为2600r/min，并迅速将其倒入模具中，在45℃发泡5h；然后在75℃下发泡处理6h；在76℃熟化35h，然后脱模，即得到增强的聚脲复合材料。
所述A组分为水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土，其中水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土的质量比为：0.6：0.7:1；
所述纳米纤维材料为纳米氧化硅纤维；
其中，按重量份计，其中
异氰酸酯 35份；
二元胺 65份；
发泡剂 15份；
硅烷改性的A组分 4份；
硅烷改性的纳米纤维材料 4份；
所述泡沫稳定剂为二甲基硅油L580 2份；
所述二元胺为聚-1,4-丁二醇双(4-氨基苯甲酸酯)，所述二元胺的分子量为3500；
所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)；
所述发泡剂为己烷和异戊烷，所述己烷和异戊烷的质量比：1:3；
所述硅烷改性的A组分的制备方法为：将0.6g水镁石、0.7g钠基蒙脱土和1g硅藻土加入到69g质量分数为 35wt% KH-560的乙醇水（乙醇和水的体积比为1：0.1）混合溶液中在75℃反应7h，后经过离心、洗涤，以90℃干燥14h，得到硅烷改性的水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土；所述水镁石的粒径为30nm；所述钠基蒙脱土的粒径为50nm；所述硅藻土的粒径为70nm。
所述硅烷改性的纳米纤维材料的制备方法为：将2.2g纳米氧化硅纤维加入到88g质量分数为35wt% KH-560的乙醇水（乙醇和水的体积比为1:0.1）混合溶液中在80℃反应6h，后经过离心、洗涤，以90℃干燥14h，得到硅烷改性的纳米氧化硅纤维；所述纳米氧化硅纤维的长径比为50:1；粒径为25nm。
对比例6
一种增强的聚脲复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
（1）：将二元胺、硅烷改性的A组分、硅烷改性的纳米纤维材料、发泡剂和泡沫稳定剂混合均匀，得到混合物；
（2）将称取的异氰酸酯加入到步骤1)所得混合物中，搅拌混合均匀，所述搅拌速度为2600r/min，并迅速将其倒入模具中，在45℃发泡5h；然后在75℃下发泡处理6h；在76℃熟化35h，然后脱模，即得到增强的聚脲复合材料。
所述A组分为水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土，其中水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土的质量比为：0.6：0.7:1；
所述纳米纤维材料为纳米TiO2纤维；
其中，按重量份计，其中
异氰酸酯 35份；
二元胺 65份；
发泡剂 15份；
硅烷改性的A组分 4份；
硅烷改性的纳米纤维材料 4份；
所述泡沫稳定剂为二甲基硅油L580 2份；
所述二元胺为聚-1,4-丁二醇双(4-氨基苯甲酸酯)，所述二元胺的分子量为3500；
所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)；
所述发泡剂为己烷和异戊烷，所述己烷和异戊烷的质量比：1:3；
所述硅烷改性的A组分的制备方法为：将0.6g水镁石、0.7g钠基蒙脱土和1g硅藻土加入到69g质量分数为 35wt% KH-560的乙醇水（乙醇和水的体积比为1：0.1）混合溶液中在75℃反应7h，后经过离心、洗涤，以90℃干燥14h，得到硅烷改性的水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土；所述水镁石的粒径为30nm；所述钠基蒙脱土的粒径为50nm；所述硅藻土的粒径为70nm。
所述硅烷改性的纳米纤维材料的制备方法为：将2.2g纳米TiO2纤维加入到88g质量分数为35wt% KH-560的乙醇水（乙醇和水的体积比为1:0.1）混合溶液中在80℃反应6h，后经过离心、洗涤，以90℃干燥14h，得到硅烷改性的纳米TiO2纤维；所述纳米TiO2纤维的长径比为30:1；粒径为15nm。
对比例7
一种增强的聚脲复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
（1）：将二元胺、硅烷改性的A组分、硅烷改性的纳米纤维材料、发泡剂和泡沫稳定剂混合均匀，得到混合物；
（2）将称取的异氰酸酯加入到步骤1)所得混合物中，搅拌混合均匀，所述搅拌速度为2600r/min，并迅速将其倒入模具中，在45℃发泡5h；然后在75℃下发泡处理6h；在76℃熟化35h，然后脱模，即得到增强的聚脲复合材料。
所述A组分为水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土，其中水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土的质量比为：0.6：0.7:1；
所述纳米纤维材料为纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维，其中纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维的质量比为1:1.2；
其中，按重量份计，其中
异氰酸酯 35份；
二元胺 65份；
发泡剂 15份；
硅烷改性的A组分 4份；
硅烷改性的纳米纤维材料 4份；
所述泡沫稳定剂为二甲基硅油L580 2份；
所述二元胺为聚-1,4-丁二醇双(4-氨基苯甲酸酯)，所述二元胺的分子量为3500；
所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)；
所述发泡剂为己烷；
所述硅烷改性的A组分的制备方法为：将0.6g水镁石、0.7g钠基蒙脱土和1g硅藻土加入到69g质量分数为 35wt% KH-560的乙醇水（乙醇和水的体积比为1：0.1）混合溶液中在75℃反应7h，后经过离心、洗涤，以90℃干燥14h，得到硅烷改性的水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土；所述水镁石的粒径为30nm；所述钠基蒙脱土的粒径为50nm；所述硅藻土的粒径为70nm。
所述硅烷改性的纳米纤维材料的制备方法为：将1g纳米氧化硅纤维和1.2g纳米TiO2纤维加入到88g质量分数为35wt% KH-560的乙醇水（乙醇和水的体积比为1:0.1）混合溶液中在80℃反应6h，后经过离心、洗涤，以90℃干燥14h，得到硅烷改性的纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维；所述纳米氧化硅纤维的长径比为50:1；粒径为25nm；所述纳米TiO2纤维的长径比为30:1；粒径为15nm。
对比例8
一种增强的聚脲复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
（1）：将二元胺、硅烷改性的A组分、硅烷改性的纳米纤维材料、发泡剂和泡沫稳定剂混合均匀，得到混合物；
（2）将称取的异氰酸酯加入到步骤1)所得混合物中，搅拌混合均匀，所述搅拌速度为2600r/min，并迅速将其倒入模具中，在45℃发泡5h；然后在75℃下发泡处理6h；在76℃熟化35h，然后脱模，即得到增强的聚脲复合材料。
所述A组分为水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土，其中水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土的质量比为：0.6：0.7:1；
所述纳米纤维材料为纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维，其中纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维的质量比为1:1.2；
其中，按重量份计，其中
异氰酸酯 35份；
二元胺 65份；
发泡剂 15份；
硅烷改性的A组分 4份；
硅烷改性的纳米纤维材料 4份；
所述泡沫稳定剂为二甲基硅油L580 2份；
所述二元胺为聚-1,4-丁二醇双(4-氨基苯甲酸酯)，所述二元胺的分子量为3500；
所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)；
所述发泡剂为异戊烷；
所述硅烷改性的A组分的制备方法为：将0.6g水镁石、0.7g钠基蒙脱土和1g硅藻土加入到69g质量分数为 35wt% KH-560的乙醇水（乙醇和水的体积比为1：0.1）混合溶液中在75℃反应7h，后经过离心、洗涤，以90℃干燥14h，得到硅烷改性的水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土；所述水镁石的粒径为30nm；所述钠基蒙脱土的粒径为50nm；所述硅藻土的粒径为70nm。
所述硅烷改性的纳米纤维材料的制备方法为：将1g纳米氧化硅纤维和1.2g纳米TiO2纤维加入到88g质量分数为35wt% KH-560的乙醇水（乙醇和水的体积比为1:0.1）混合溶液中在80℃反应6h，后经过离心、洗涤，以90℃干燥14h，得到硅烷改性的纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维；所述纳米氧化硅纤维的长径比为50:1；粒径为25nm；所述纳米TiO2纤维的长径比为30:1；粒径为15nm。
对比例9
一种增强的聚脲复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
（1）：将二元胺、硅烷改性的A组分、硅烷改性的纳米纤维材料、发泡剂和泡沫稳定剂混合均匀，得到混合物；
（2）将称取的异氰酸酯加入到步骤1)所得混合物中，搅拌混合均匀，所述搅拌速度为2600r/min，并迅速将其倒入模具中，在75℃下发泡处理11h；在76℃熟化35h，然后脱模，即得到增强的聚脲复合材料。
所述A组分为水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土，其中水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土的质量比为：0.6：0.7:1；
所述纳米纤维材料为纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维，其中纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维的质量比为1:1.2；
其中，按重量份计，其中
异氰酸酯 35份；
二元胺 65份；
发泡剂 15份；
硅烷改性的A组分 4份；
硅烷改性的纳米纤维材料 4份；
所述泡沫稳定剂为二甲基硅油L580 2份；
所述二元胺为聚-1,4-丁二醇双(4-氨基苯甲酸酯)，所述二元胺的分子量为3500；
所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)；
所述发泡剂为己烷和异戊烷，所述己烷和异戊烷的质量比：1:3；
所述硅烷改性的A组分的制备方法为：将0.6g水镁石、0.7g钠基蒙脱土和1g硅藻土加入到69g质量分数为 35wt% KH-560的乙醇水（乙醇和水的体积比为1：0.1）混合溶液中在75℃反应7h，后经过离心、洗涤，以90℃干燥14h，得到硅烷改性的水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土；所述水镁石的粒径为30nm；所述钠基蒙脱土的粒径为50nm；所述硅藻土的粒径为70nm。
所述硅烷改性的纳米纤维材料的制备方法为：将1g纳米氧化硅纤维和1.2g纳米TiO2纤维加入到88g质量分数为35wt% KH-560的乙醇水（乙醇和水的体积比为1:0.1）混合溶液中在80℃反应6h，后经过离心、洗涤，以90℃干燥14h，得到硅烷改性的纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维；所述纳米氧化硅纤维的长径比为50:1；粒径为25nm；所述纳米TiO2纤维的长径比为30:1；粒径为15nm。
对比例10
一种增强的聚脲复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
（1）：将二元胺、硅烷改性的A组分、发泡剂和泡沫稳定剂混合均匀，得到混合物；
（2）将称取的异氰酸酯加入到步骤1)所得混合物中，搅拌混合均匀，所述搅拌速度为2600r/min，并迅速将其倒入模具中，在45℃发泡5h；然后在75℃下发泡处理6h；在76℃熟化35h，然后脱模，即得到增强的聚脲复合材料。
所述A组分为水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土，其中水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土的质量比为：0.6：0.7:1；
其中，按重量份计，其中
异氰酸酯 35份；
二元胺 65份；
发泡剂 15份；
硅烷改性的A组分 8份；
所述泡沫稳定剂为二甲基硅油L580 2份；
所述二元胺为聚-1,4-丁二醇双(4-氨基苯甲酸酯)，所述二元胺的分子量为3500；
所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)；
所述发泡剂为己烷和异戊烷，所述己烷和异戊烷的质量比：1:3；
所述硅烷改性的A组分的制备方法为：将0.6g水镁石、0.7g钠基蒙脱土和1g硅藻土加入到69g质量分数为 35wt% KH-560的乙醇水（乙醇和水的体积比为1：0.1）混合溶液中在75℃反应7h，后经过离心、洗涤，以90℃干燥14h，得到硅烷改性的水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土；所述水镁石的粒径为30nm；所述钠基蒙脱土的粒径为50nm；所述硅藻土的粒径为70nm。
对比例11
一种增强的聚脲复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
（1）：将二元胺、硅烷改性的纳米纤维材料、发泡剂和泡沫稳定剂混合均匀，得到混合物；
（2）将称取的异氰酸酯加入到步骤1)所得混合物中，搅拌混合均匀，所述搅拌速度为2600r/min，并迅速将其倒入模具中，在45℃发泡5h；然后在75℃下发泡处理6h；在76℃熟化35h，然后脱模，即得到增强的聚脲复合材料。
所述纳米纤维材料为纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维，其中纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维的质量比为1:1.2；
其中，按重量份计，其中
异氰酸酯 35份；
二元胺 65份；
发泡剂 15份；
硅烷改性的纳米纤维材料 8份；
所述泡沫稳定剂为二甲基硅油L580 2份；
所述二元胺为聚-1,4-丁二醇双(4-氨基苯甲酸酯)，所述二元胺的分子量为3500；
所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)；
所述发泡剂为己烷和异戊烷，所述己烷和异戊烷的质量比：1:3；
所述硅烷改性的纳米纤维材料的制备方法为：将1g纳米氧化硅纤维和1.2g纳米TiO2纤维加入到88g质量分数为35wt% KH-560的乙醇水（乙醇和水的体积比为1:0.1）混合溶液中在80℃反应6h，后经过离心、洗涤，以90℃干燥14h，得到硅烷改性的纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维；所述纳米氧化硅纤维的长径比为50:1；粒径为25nm；所述纳米TiO2纤维的长径比为30:1；粒径为15nm。
对实施例1-3和对比例1-11的增强的聚脲复合材料进行性能测试，测试方法如下：
（1）抗压强度：按照GB/T 8813的方法进行测试。具体测试结果见图1。
由图1可以看出，本发明制备的增强的聚脲复合材料，通过在制备过程中添加硅烷改性的复合材料，可以现在改善聚脲复合材料的抗压强度，使其具有优异的力学性能。
（2）通过氧指数测定仪（JF-3型，中国南京分析仪器公司）测定样品的极限氧指数(LOI);
（3）导热系数（23℃），按照GB/T 3399的方法进行测试；
具体测试结果见图2
由图2可以看出，本申请制备的增强聚脲复合材料，通过组分之间的相互协调作用，显著改性了复合材料的阻燃性能和保温性能，因而本申请制备的增强聚脲复合材料具有优异的应用前景。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种增强的聚脲复合材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
（1）：将二元胺、硅烷改性的A组分、硅烷改性的纳米纤维材料、发泡剂和泡沫稳定剂混合均匀，得到混合物；
（2）将称取的异氰酸酯加入到步骤（1）所得混合物中，搅拌混合均匀，并迅速将其倒入模具中，在一定温度下发泡直至成型，熟化，然后脱模，即得到增强的聚脲复合材料；
所述A组分为水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土，其中水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土的质量比为：0.4~0.8：0.5~0.9:1；
所述纳米纤维材料为纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维，其中纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维的质量比为1:0.6~1.6；
按重量份计，其中
异氰酸酯 30-40份；
二元胺 60-70份；
发泡剂 10~20份；
硅烷改性的A组分 3~5份
硅烷改性的纳米纤维材料 3~5份；
所述泡沫稳定剂为二甲基硅油L580 1~3份；
所述二元胺为聚-1,4-丁二醇双(4-氨基苯甲酸酯)、端氨基聚氧化丙烯醚和端氨基聚氧化乙烯醚中的至少一种，所述二元胺的分子量为3000～4000；
所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、赖氨酸二异氰酸酯(LDI)中至少一种；所述发泡剂为己烷和异戊烷，所述己烷和异戊烷的质量比：1:2~4；
所述硅烷改性的A组分的制备方法为：将水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土加入到硅烷偶联剂的醇水混合溶液中反应，后经过离心、洗涤，以80～110℃干燥12~16h，得到硅烷改性的水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土；
所述醇为乙醇；所述水镁石的粒径为20~40nm；所述钠基蒙脱土的粒径为40~60nm；所述硅藻土的粒径为60-80nm；
所述醇和水的体积为1:0.05~0.15；所述硅烷偶联剂的醇水溶液的质量分数为25~45wt%；水镁石、钠基蒙脱土和硅藻土的总重量与硅烷偶联剂的醇水溶液的质量比为1：20~40；
所述硅烷改性的纳米纤维材料的制备方法为：将纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维加入到硅烷偶联剂的醇水混合溶液中反应，后经过离心、洗涤，以80～110℃干燥12~16h，得到硅烷改性的纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维；
所述醇为乙醇；所述纳米氧化硅纤维的长径比为40~60:1；粒径为20~30nm；所述纳米TiO2纤维的长径比为20~40:1；粒径为10~20nm；所述醇和水的体积为1:0.05~0.15；所述硅烷偶联剂的醇水溶液的质量分数为25~45wt%；纳米氧化硅纤维和纳米TiO2纤维的总重量与硅烷偶联剂的醇水溶液的质量比为1：30~50；
在步骤（2）中，所述发泡的条件为在40~50℃发泡3~6h；然后在70~80℃下发泡处理4~8h。
2.根据权利要求1所述的一种增强的聚脲复合材料的制备方法，其特征在于：在步骤（2）中，所述搅拌速度为2400~2800r/min；所述熟化条件为在70~80℃熟化20~40h。
3.根据权利要求1所述的一种增强的聚脲复合材料的制备方法，其特征在于：所述硅烷改性的A组分的制备方法中，所述反应为在70～80℃反应5～9h；所述硅烷偶联剂为KH-550，KH-560，KH-570。
4.根据权利要求1所述的一种增强的聚脲复合材料的制备方法，其特征在于：所述硅烷改性的纳米纤维材料的制备方法中，所述反应为在75～85℃反应4～8h；所述硅烷偶联剂为KH-550，KH-560，KH-570。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种增强的聚脲复合材料的制备方法制备的一种增强的聚脲复合材料。
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