專利名稱：納米廢粉煤灰增強聚氨酯聚脲彈性材料及制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚氨酯領(lǐng)域，為一種納米廢粉煤灰增強聚氨酯聚脲彈 性材料及制備方法和用途，具有拉伸，剪切，剝離強度高，耐磨，耐 腐等特殊性能，適用于鐵路、道橋、堤壩、化工設(shè)備、管道、建筑物 等的防腐、防水與防護。
背景技術(shù)：
在鋼鐵冶煉及粉煤發(fā)電工業(yè)中，為了避免其生產(chǎn)中排放廢氣對環(huán) 境的污染，其中大量產(chǎn)生的廢粉煤灰需被回收，如何能有效利用這些 回收廢料，這對環(huán)保科學(xué)工作者提出了一個新課題，迫切需要人們尋 找切實可行的途徑，使這些回收廢料得以充分有效地利用。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有廢粉煤灰應(yīng)用技術(shù)中所存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的 技術(shù)問題在于提供一種雙組份反應(yīng)型，且無溶劑的納米廢粉煤灰增強 聚氨酯聚脲彈性材料，可用于機械噴涂、澆鑄或手工涂敷，具有高強 度、耐磨、耐腐、環(huán)保的特點。
本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題在于提供一種納米廢粉煤灰增 強聚氨酯聚脲彈性材料的制備方法。
本發(fā)明所要解決的再一技術(shù)問題在于提供一種納米廢粉煤灰增 強聚氮酯聚脲彈性材料的用途。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是 一種納米廢粉煤灰增強聚氨酯聚脲彈性材料，為雙組份無溶劑彈性材料，該彈性材料 以重量份計，包括A組份和B組份，其中， A組份以重量份計包括
端羥基多元醇20 50 端氨基化合物25 60 蓖麻油 5 15 納米廢粉煤灰10 35 催化劑 0.01 2
抗氧化劑 0.01 0.5
色漿 0.5 2;
B組份為異氰酸酯預(yù)聚體，所述的A組份和B組份的重量比為A: B = l 1.5: 1， A組份與B組份交聯(lián)反應(yīng)，生成納米廢粉煤灰增強聚 氨酯聚脲彈性材料。
本發(fā)明利用廢粉煤灰作為增強材料，由于在鋼鐵冶煉及粉煤發(fā)電 生產(chǎn)中，礦石、化石原料及煤碳中含有大量有機揮發(fā)份、無機灰份， 在高溫燃燒條件下，分子高速磨撞中，形成大量納米級材料，經(jīng)尾氣 冷凝，作為廢粉煤灰被回收，其幾何結(jié)構(gòu)特異，對有機分子具有吸附 性、表面效應(yīng)性、體積效應(yīng)性等特征。以納米廢粉煤灰作為增強材料， 與端羥基多元醇、端氨基聚合物、蓖麻油等相吸附結(jié)合，再與異氰酸 酯交聯(lián)反應(yīng)后，形成具有拉、剪切、剝離強度高，耐磨、耐腐等特殊 性能納米廢粉煤灰增強聚氨酯聚脲彈性材料。 具體的，A組份中各個組分的用量可以為 端羥基多元醇20， 25， 30， 35， 40， 45或50重量份； 端氨基化合物25， 30， 35， 40， 45， 50， 55或60重量份； 蓖麻油5， 6， 8， 10， 12或15重量份；納米廢粉煤灰IO， 15， 20， 25， 30或35重量份； 催化劑O. 01， 0.05， 0.1， 0.5， 1， 1.2， 1.5， 1.8或2重量份; 抗氧化劑O.Ol， 0.05， 0.1， 0. 2或0. 5重量份; 色漿O. 5， 0.8， 1， 1.2， 1.5， 1.8或2重量份。 A組份和B組份的重量比具體可以為A: B=l， 1.1， 1.2， 1.3， 1.4或1.5: 1。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的端羥基多元醇為聚酯型多元醇或聚 醚型多元醇；所述的端氨基聚合物為伯氨基或仲氨基封端的聚環(huán)氧烷 烴類化合物；所述的蓖麻油為天然蓖麻油或酯交換改性蓖麻油。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的納米廢粉煤灰為鋼鐵冶煉與發(fā)電業(yè) 環(huán)保回收的廢粉煤灰，經(jīng)處理后制成納米級超細材料，其粒徑為30 100nm。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的抗氧化劑為四亞甲基(3， 5-二叔 丁基_4-羥基苯丙酸)甲酯、三甘醇雙-[3- (3-叔丁基-4-羥基-5-甲 基苯基)丙酸酯]、2， 6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2， 6-二叔丁基對甲 酚中的一種或其組合。
在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的催化劑為三亞乙基二胺、四甲級亞 烷基二胺、二甲基環(huán)己胺等胺類催化劑，二月桂酸二丁基錫、辛酸亞 錫、硫醇二丁錫、二醋酸二丁基錫等金屬類催化劑中的一種或其組合。
在上述方案的基礎(chǔ)上，B組份以重量份計包括
端羥基多元醇30 70
蓖麻油 10 20
納米廢粉煤灰2 25端羥基多元醇30， 35， 40， 45， 50， 55， 60， 65或70重量份； 蓖麻油10， 12， 15， 18或20重量份；
納米廢粉煤灰2， 5， 8， 10， 12， 15， 18， 20， 22或25重量份； 二異氰酸酯20， 25， 30， 35， 40， 45， 50， 55或60重量份。 在上述方案的基礎(chǔ)上，在異氰酸酯預(yù)聚體中，所述的端羥基多元 醇的官能度為2 3。
其中，所述的端羥基多元醇為聚酯型多元醇或聚醚型多元醇； 所述的蓖麻油為所述的蓖麻油為天然蓖麻油或酯交換改性蓖麻
油；
所述的納米廢粉煤灰為鋼鐵冶煉與發(fā)電業(yè)環(huán)?；厥盏膹U粉煤灰， 經(jīng)處理后制成納米級超細材料，其粒徑為30 100nm;
所述的二異氰酸酯為4， 4' -二苯基甲烷二異氰酸酯、2， 4'-二苯基甲垸二異氰酸酯、2， 2' -二苯基甲烷二異氰酸酯、鄰聯(lián)甲苯 二異氰酸酯、多亞甲基多苯基異氰酸酯中的一種或其組合，其中優(yōu)選 二苯基甲烷二異氰酸酯，官能度為2 2. 1。
針對上述納米級廢粉煤灰增強聚氨酯聚脲彈性材料的制備方法， 包括下述步驟
A組份的制備
按配方稱取各個組份，在攪拌器中加入端羥基多元醇、端氨基聚
合物、蓖麻油、粉煤灰、催化劑、抗氧劑和色漿，攪拌混合1 2小
時，制成A組份； B組份的制備
按配方稱取各個組份，將端羥基多元醇、蓖麻油、粉煤灰加入反
應(yīng)器中，攪拌加溫至80 13(TC，加入和二異氰酸酯保溫攪拌0. 5 2 小時，至反應(yīng)完全，冷卻至常溫；將A組份與B組份交聯(lián)反應(yīng)制得納米廢粉煤灰增強聚氨酯聚脲彈 性材料。
針對上述納米廢粉煤灰增強聚氨酯聚脲彈性材料的用途，用于鐵 路、道橋、堤壩、化工設(shè)備、管道、建筑物的防腐、防水與防護。
本發(fā)明為反應(yīng)型雙組分納米廢粉煤灰增強聚氨酯聚脲彈性材料。 可利用專用機械噴涂設(shè)備及反應(yīng)注射成型設(shè)備進行噴涂與澆注，可手 工操作，在施工中噴涂與澆注面應(yīng)處理清潔、沒有浮灰、油脂、油污， 朽爛物及其他有阻礙噴涂與澆注的物質(zhì)。
本發(fā)明的有益效果是
1、 本發(fā)明利用廢粉煤灰作為增強材料，由于廢粉煤灰中大量有機揮 發(fā)份，無機灰份,在高溫燃燒條件下，高速磨撞中，大量納米級材料 形成，其幾何結(jié)構(gòu)特異，具有對有機分子的吸附性，表面效應(yīng)性，體 積效應(yīng)性等特征，作為增強材料與端羥基多元醇、端氨基聚合物、蓖 麻油等相吸附結(jié)合，再與異氰酸酯交聯(lián)反應(yīng)后，行成高強度，耐磨，耐 腐彈性材料；
2、 避免廢粉煤灰對環(huán)境造成二次污染；
3、 納米廢粉煤灰增強聚氨酯聚脲彈性材料耐溫低，尺寸穩(wěn)定性好。 材料固化后適于在一50 12(TC的環(huán)境中使用；
4、 納米廢粉煤灰增強聚氨酯聚脲彈性材料內(nèi)不含苯酚，甲醛等有害 物質(zhì)，無毒，無害，對人體和環(huán)境不會造成傷害；
5、 納米廢粉煤灰增強聚氨酯聚脲彈性材料可常溫固化；
6、 納米廢粉煤灰增強聚氨酯聚脲彈性材料適用于機械及手工施工。
具體實施例方式
一種納米廢粉煤灰增強聚氨酯聚脲彈性材料，為雙組份無溶劑彈性材料，該彈性材料以重量份計，包括A組份和B組份，其中，
A組份以重量份計包括
端羥基多元醇20 50
端氨基化合物25 60
蓖麻油 5 15
納米廢粉煤灰10 35
催化劑 0.01 2
抗氧化劑 0.01 0.5
色漿 0.5 2;
B組份為異氰酸酯預(yù)聚體，以重量份計包括
端羥基多元醇30 70
蓖麻油 10 20
納米廢粉煤灰2 25
二異氰酸酯 20 60;
所述的A組份和B組份的重量比為A: B二l 1.5: 1， A組份與 B組份交聯(lián)反應(yīng)，制得納米廢粉煤灰增強聚氨酯聚脲彈性材料。
實施例1 A組份的制備
將端羥基多元醇35重量份放入攪拌器中，加入端氨基聚醚40 重量份、蓖麻油10重量份、納米廢粉煤灰20重量份、催化劑0.05 重量份、抗氧化劑0. 02重量份、色漿0. 5重量份，攪拌混合1 2小 時，制得A組分； B組份的制備
將端羥基聚醚型多元醇50重量份(官能度2 3)置于反應(yīng)器中，加入蓖麻油15重量份、納米廢粉煤灰10重量份、二苯基甲垸二異氰 酸酯55重量份(官能度2 2. 1)攪拌加溫至80 13(TC，保溫攪拌 反應(yīng)1 2小時，至反應(yīng)完全，冷卻至常溫，制得B組分異氰酸酯預(yù) 聚體；
將上述制備的A組份與B組份按重量比1.5: l交聯(lián)反應(yīng)，制得 納米廢粉煤灰增強聚氨酯聚脲彈性材料。 實施例2 A組份的制備
將端羥基多元醇30重量份放入攪拌器中，加入端氨基聚醚45重 量份、蓖麻油15重量份、粉煤灰15重量份、催化劑0. 08重量份、 抗氧化劑0. 05重量份、色槳0. 8重量份，攪拌混合1 2小時，制得 A組分； B組份的制備
將端羥基聚醚型多元醇50重量份(官能度2 3)置于反應(yīng)器中， 加入蓖麻油15，粉煤灰10重量份，加入二苯基甲垸二異氰酸酯55重 量份(官能度2 2. 1)，攪拌加溫至80 130。C，保溫攪拌反應(yīng)1 2 小時，至反應(yīng)完全，冷卻至常溫，制得B組分異氰酸酯預(yù)聚體；
將上述制備的A組份與B組份按重量比1. 1: 1交聯(lián)反應(yīng)，制得 納米廢粉煤灰增強聚氨酯聚脲彈性材料。
權(quán)利要求
1、一種納米廢粉煤灰增強聚氨酯聚脲彈性材料，為雙組份無溶劑彈性材料，該彈性材料，包括A組份和B組份，其特征在于，各組份以重量份計包括，A組份端羥基多元醇 20～50端氨基化合物 25～60蓖麻油 5～15納米廢粉煤灰 10～35催化劑 0.01～2抗氧化劑 0.01～0.5色漿 0.5～2；B組份為異氰酸酯預(yù)聚體，所述的A組份和B組份的重量比為A∶B＝1～1.5∶1，A組份與B組份交聯(lián)反應(yīng)，制得納米廢粉煤灰增強聚氨酯聚脲彈性材料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米廢粉煤灰增強聚氨酯聚脲彈性材料，其特征在于B組份以重量份計包括端羥基多元醇30 70 蓖麻油 10 20 納米廢粉煤灰2 25 二異氰酸酯 20 60。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米廢粉煤灰增強聚氨酯聚脲彈性材 料，其特征在于所述的端羥基多元醇為聚酯型多元醇或聚醚型多元 醇；所述的蓖麻油為天然蓖麻油或酯交換改性蓖麻油。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米廢粉煤灰增強聚氨酯聚脲彈性材料，其特征在于所述的端氨基聚合物為伯氨基或仲氨基封端的聚環(huán)氧垸 烴類化合物；。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米廢粉煤灰增強聚氨酯聚脲彈性材料， 其特征在于所述的納米廢粉煤灰為鋼鐵冶煉與發(fā)電業(yè)環(huán)?；厥盏膹U粉煤灰，系經(jīng)處理后制成的粒徑為30 100nm的納米級超細材料。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米廢粉煤灰增強聚氨酯聚脲彈性材料， 其特征在于所述的抗氧化劑為四亞甲基(3， 5-二叔丁基-4-羥基苯 丙酸)甲酯、三甘醇雙-[3- (3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯]、 2， 6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2， 6-二叔丁基對甲酚中的一種或其組 合；所述的催化劑為三亞乙基二胺、四甲級亞烷基二胺、二甲基環(huán)己 胺、二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、硫醇二丁錫、二醋酸二丁基錫中 的一種或其組合。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米廢粉煤灰增強聚氨酯聚脲彈性材料， 其特征在于在異氰酸酯預(yù)聚體中，所述的端羥基多元醇的官能度為 2 3。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米廢粉煤灰增強聚氨酯聚脲彈性材料， 其特征在于在異氰酸酯預(yù)聚體中，所述的二異氰酸酯為4， 4' -二 苯基甲垸二異氰酸酯、2， 4' -二苯基甲垸二異氰酸酯、2， 2， -二苯 基甲烷二異氰酸酯、鄰聯(lián)甲苯二異氰酸酯、多亞甲基多苯基異氰酸酯 中的一種或其組合。
9、 針對權(quán)利要求1至8之一所述的納米級廢粉煤灰增強聚氨酯聚脲 彈性材料制備方法，包括下述步驟A組份的制備按配方稱取各個組份，在攪拌器中加入端羥基多元醇、端氨基聚 合物、蓖麻油、粉煤灰、催化劑、抗氧劑和色漿，攪拌混合1 2小時，制成A組份； B組份的制備按配方稱取各個組份，將端羥基多元醇、蓖麻油、粉煤灰加入反應(yīng)器中，攪拌加溫至80 130。C，加入和二異氰酸酯保溫攪拌0. 5 2 小時，至反應(yīng)完全，冷卻至常溫；將A組份與B組份交聯(lián)反應(yīng)制得納米廢粉煤灰增強聚氨酯聚脲彈 性材料。
10、 一種針對權(quán)利要求1至8之一所述的納米廢粉煤灰增強聚氨酯聚 脲彈性材料的用途，用于鐵路、道橋、堤壩、化工設(shè)備、管道、建筑 物的防腐、防水與防護。
全文摘要
本發(fā)明為一種納米廢粉煤灰增強聚氨酯聚脲彈性材料及制備方法和用途，通過進一步利用從冶金與發(fā)電業(yè)環(huán)保回收的廢粉煤灰作為增強材料，以聚氨酯聚脲高分子材料為結(jié)構(gòu)體，A組份包括端羥基多元醇20-50；端氨基化合物25-60；蓖麻油5-15；納米廢粉煤灰10-35；催化劑0.01-2；抗氧化劑0.01-0.5；色漿0.5-2；B組份為異氰酸酯預(yù)聚體，A組份和B組份的重量比為1-1.5∶1，A組份與B組份交聯(lián)反應(yīng)，制得雙組分新型粉煤灰增強聚氨酯聚脲彈性材料。該材料經(jīng)納米廢粉煤灰增強，提高了傳統(tǒng)聚氨酯聚脲彈性材料的機械性能，具有拉、剪切、剝離強度高，耐磨，耐腐等特殊性能。適用于鐵路，道橋，堤壩，化工設(shè)備，管道，建筑物的防腐、防水與防護。
文檔編號C08K3/00GK101538356SQ20091004966
公開日2009年9月23日 申請日期2009年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月21日
發(fā)明者孫壽彬, 孫壽鵬, 孫薦憑, 張未來, 那麗莉 申請人:上海世鵬聚氨酯科技發(fā)展有限公司