一種納米復(fù)合體系改性聚氨酯鋼塑復(fù)合管及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種納米復(fù)合體系改性聚氨酯鋼塑復(fù)合管及其制備方法，包括分子量在1000~3000的聚四氫呋喃二醇、純度為80%~100%的甲苯二異氰酸酯、二鄰氯二苯胺甲烷、N，N`—二甲苯基對(duì)苯二胺，經(jīng)過表面改性處理的納米二氧化硅，經(jīng)過酸化處理的納米蒙脫土。本發(fā)明制備的復(fù)合管具有高耐磨性、回彈性好、耐熱性好、抗張強(qiáng)度高、耐水解性突出，大大提高了管道運(yùn)輸?shù)男实膬?yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種納米復(fù)合體系改性聚氨酯鋼塑復(fù)合管及其制備方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明公開一種納米復(fù)合體系改性聚氨酯鋼塑復(fù)合管及其制備方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
目前管道輸送用管道選材種類繁多，有硬質(zhì)復(fù)合管(包括鑄石、陶瓷、碳化硅復(fù)合管及雙金屬管)、軟質(zhì)復(fù)合管(包括鋼橡、鋼塑、鋼聚氨酯、超高分子量聚乙烯復(fù)合管)、單質(zhì)管(包括普通鋼管、貝氏體鋼管、特種鋼管、超高分子量聚乙烯及其他塑料裸管)等。其中鑄石管、陶瓷管、碳化硅管、鋼橡管等，在我國已有十幾年的生產(chǎn)和應(yīng)用歷史，由于產(chǎn)品固有的某種缺陷或不足，如鑄石管、陶瓷管，碳化硅管的重量重安裝維護(hù)不便、彎頭等管件不耐沖擊易脫落、焊接連接時(shí)管道質(zhì)量不同一存在明顯薄弱環(huán)節(jié)；鋼橡管的抗磨能力略顯不足、抗負(fù)壓能力差易發(fā)生鼓包、脫褲子的故障；超高分子量聚乙烯管作為國際上已經(jīng)普遍采用的新型抗磨管道材料，在我國的研究、開發(fā)、生產(chǎn)也有了數(shù)年的歷史。目前國內(nèi)超高分子量聚乙烯鋼塑管由于技術(shù)的不成熟性，很難生產(chǎn)出真正意義上的超高分子量聚乙烯，在攀西地區(qū)應(yīng)用時(shí)，并未能適應(yīng)其特殊工況條件和氣候特點(diǎn)，在抗磨能力和熱膨脹應(yīng)力方面普遍還存在不小的問題。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是為了克服以上的不足，提供一種高耐磨性、回彈性好、耐熱性好、抗張強(qiáng)度高、耐水解性突出、與金屬粘接好、耐振動(dòng)及戶外耐候性好的納米復(fù)合體系改性聚氨酯鋼塑復(fù)合管及其制備方法。
[0004]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種納米復(fù)合體系改性聚氨酯橡膠，包括分子量在100(Γ3000的聚四氫呋喃二醇、純度為80°/Γ?00%的甲苯二異氰酸酯、二鄰氯二苯胺甲烷、N, N'—二甲苯基對(duì)苯二胺，經(jīng)過表面改性處理的納米二氧化硅，經(jīng)過酸化處理的納米蒙脫土，所述聚四氫呋喃二醇:甲苯二異氰酸酯:二鄰氯二苯胺甲烷:Ν，N'—二甲苯基對(duì)苯二胺:納米二氧化硅:納米蒙脫土的質(zhì)量比為75%?77.5%:19%?21.5%:1.0%?1.3%:0.5%?1.5%:0.259Γ0.5%:0.5%?1.5%。。
[0005]一種納米復(fù)合體系改性聚氨酯鋼塑復(fù)合管的制備方法，包括以下步驟:
A:首先在三口燒瓶中，先將乙醇加熱到60°C，然后將水和三甲氧基硅烷按摩爾比3:1在攪拌下依次加入，在偶聯(lián)劑加入Imin后將納米二氧化硅加入，繼續(xù)在60°C下攪拌60min，然后在70°C下蒸餾去除乙醇，最后在120°C下干燥2h去除水份，得到表面處理的納米二氧化硅；
B:在三口燒瓶中，在攪拌狀態(tài)下向lmol/L的醋酸溶液中加入適量的納米蒙脫土，升溫至80°C保溫反應(yīng)12h左右后，反復(fù)以去離子水洗滌至PH值為中性為止，然后在室溫下干燥至少48h至恒重；
C:在高速混合機(jī)中，將經(jīng)過表面處理的納米二氧化硅與經(jīng)過酸化處理的納米蒙脫土按質(zhì)量比1:2充分混合30min?60min ；
D:采用超聲波輔助混合設(shè)備，將聚四氫呋喃二醇與納米復(fù)合體系按質(zhì)量比80: f 80:1.5混合，用聚四氫呋喃二醇對(duì)納米復(fù)合體系進(jìn)行預(yù)混插層處理后加入反應(yīng)釜中，開動(dòng)攪拌器，設(shè)定轉(zhuǎn)速為30轉(zhuǎn)/分同時(shí)把反應(yīng)釜內(nèi)的溫度升至100°C，開始抽真空到負(fù)壓為0.1MPa保持30分鐘，后讓反應(yīng)釜內(nèi)溫度降到4(T45°C ；
E:保持溫度在4(T45°C，繼續(xù)攪拌，然后緩慢向反應(yīng)釜內(nèi)加入甲苯二異氰酸酯，停止加熱，由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，在反應(yīng)過程中保持反應(yīng)溫度在90°C以下，直至溫度降至50°C以下停止攪拌；
F:室溫下保持反應(yīng)釜密閉，將料靜置24小時(shí)以上，后加熱至反應(yīng)釜內(nèi)溫度到90°C，開始抽真空到負(fù)壓為0.1MPa保持2小時(shí)；
G:將二鄰氯二苯胺甲烷和N，N'—二甲苯基對(duì)苯二胺加熱融化后，與從反應(yīng)釜內(nèi)放出的預(yù)聚體同時(shí)放入攪料桶內(nèi)攪拌至均勻，
H:按要求將鋼管及模蓋在離心機(jī)上安裝好后，將攪拌好的料迅速倒入管內(nèi)；開動(dòng)離心澆鑄機(jī)，保持轉(zhuǎn)速在20(Γ400轉(zhuǎn)/分，溫度控制在65°C澆鑄2小時(shí)，然后將制品放入硫化倉中100°C硫化8小時(shí)制得納米改性聚氨酯鋼塑復(fù)合管。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):高耐磨性、回彈性好、耐熱性好、抗張強(qiáng)度高、耐水解性突出、內(nèi)襯層粘接性好及戶外耐候性好，延長了復(fù)合管的使用壽命；同時(shí)采用澆注型聚氨酯橡膠加高速離心工藝制備的復(fù)合管是整體一次性成型，且內(nèi)襯層表面光滑使得該產(chǎn)品相比一般的產(chǎn)品管內(nèi)的摩擦阻力小，大大提高了管道運(yùn)輸?shù)男省?br> [0007]【具體實(shí)施方式】:
為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
[0008]本發(fā)明公開一種納米復(fù)合體系改性聚氨酯鋼塑復(fù)合管及其制備方法的【具體實(shí)施方式】:一種納米復(fù)合體系改性聚氨酯橡膠，包括分子量在100(Γ3000的聚四氫呋喃二醇、純度為80°/Γ?00%的甲苯二異氰酸酯、二鄰氯二苯胺甲烷、N, N'—二甲苯基對(duì)苯二胺，經(jīng)過表面改性處理的納米二氧化硅，經(jīng)過酸化處理的納米蒙脫土，所述聚四氫呋喃二醇:甲苯二異氰酸酯:二鄰氯二苯胺甲烷:Ν，N'—二甲苯基對(duì)苯二胺:納米二氧化硅:納米蒙脫土的質(zhì)量比為 75%?77.5%: 19%?21.5%:1.0%?1.3%:0.5%?1.5%:0.5%?1.5%:1%?3%。
[0009]一種納米復(fù)合體系改性聚氨酯鋼塑復(fù)合管的制備方法，包括以下步驟:首先在三口燒瓶中，先將乙醇加熱到60°C，然后將水和三甲氧基硅烷按摩爾比3:1在攪拌下依次加入，在偶聯(lián)劑加入Imin后將納米二氧化硅加入，繼續(xù)在60°C下攪拌60min，然后在70°C下蒸餾去除乙醇，最后在120°C下干燥2h去除水份，得到表面處理的納米二氧化硅；在三口燒瓶中，在攪拌狀態(tài)下向lmol/L的醋酸溶液中加入適量的納米蒙脫土，升溫至80°C保溫反應(yīng)12h左右后，反復(fù)以去離子水洗滌至PH值為中性為止，然后在室溫下干燥至少48h至恒重；在高速混合機(jī)中，將經(jīng)過表面處理的納米二氧化硅與經(jīng)過酸化處理的納米蒙脫土按質(zhì)量比1:2充分混合30mirT60min ;采用超聲波輔助混合設(shè)備，將聚四氫呋喃二醇與納米復(fù)合體系按質(zhì)量比80: f 80:1.5混合，用聚四氫呋喃二醇對(duì)納米復(fù)合體系進(jìn)行預(yù)混插層處理后加入反應(yīng)釜中，開動(dòng)攪拌器，設(shè)定轉(zhuǎn)速為30轉(zhuǎn)/分同時(shí)把反應(yīng)釜內(nèi)的溫度升至100°C，開始抽真空到負(fù)壓為0.1MPa保持30分鐘，后讓反應(yīng)釜內(nèi)溫度降到4(T45°C ;保持溫度在4(T45°C，繼續(xù)攪拌，然后緩慢向反應(yīng)釜內(nèi)加入甲苯二異氰酸酯，停止加熱，由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，在反應(yīng)過程中保持反應(yīng)溫度在90°C以下，直至溫度降至50°C以下停止攪拌；室溫下保持反應(yīng)釜密閉，將料靜置24小時(shí)以上，后加熱至反應(yīng)釜內(nèi)溫度到90°C，開始抽真空到負(fù)壓為0.1MPa保持2小時(shí)；將二鄰氯二苯胺甲烷和N，N'—二甲苯基對(duì)苯二胺加熱融化后，與從反應(yīng)釜內(nèi)放出的預(yù)聚體同時(shí)放入攪料桶內(nèi)攪拌至均勻，將攪拌好的料迅速倒入模具中；開動(dòng)離心澆鑄機(jī)，保持轉(zhuǎn)速在20(Γ400轉(zhuǎn)/分，溫度控制在65°C澆鑄2小時(shí)，然后將制品放入硫化倉中100°C硫化8小時(shí)制得納米改性聚氨酯鋼塑復(fù)合管。
[0010]實(shí)施例1:
在兩個(gè)三口燒瓶中分別對(duì)納米二氧化硅及納米蒙脫土進(jìn)行表面改性處理及酸化處理后洗滌干燥至恒重，按比例稱取1.5kg納米二氧化硅及3kg納米蒙脫土經(jīng)高速混合機(jī)攪拌均勻后與400KG起始劑聚四氫呋喃二醇通過超聲波輔助混合設(shè)備混合后通過真空泵抽入反應(yīng)釜中加熱到100°C并攪拌在負(fù)壓0.1MPa下抽真空脫水30min后降溫至45°C，然后加入110KG甲苯二異氰酸酯，攪拌并開始反應(yīng)同時(shí)控制反應(yīng)溫度在90°C以下，待反應(yīng)溫度降至室溫后停止攪拌，并保持反應(yīng)釜密封靜置24h后重新加熱升溫至90°C攪拌并在負(fù)壓0.1MPa下抽真空脫水2h后保持聚氨酯預(yù)聚體料溫在80°C，然后按照質(zhì)量比10:1稱取擴(kuò)鏈劑二鄰氯二苯胺甲烷加熱融化后在攪料桶內(nèi)攪拌至均勻。將攪拌好的料倒入裝有模蓋的鋼管中在80°C下離心澆鑄2h后放入硫化倉經(jīng)100°C硫化8h制得成品。
[0011]實(shí)施例2:
在兩個(gè)三口燒瓶中分別對(duì)納米二氧化硅及納米蒙脫土進(jìn)行表面改性處理及酸化處理后洗滌干燥至恒重，按比例稱取2kg納米二氧化硅及4kg納米蒙脫土經(jīng)高速混合機(jī)攪拌均勻后與400KG起始劑聚四氫呋喃二醇通過超聲波輔助混合設(shè)備混合后通過真空泵抽入反應(yīng)釜中加熱到100°C并攪拌在負(fù)壓0.1MPa下抽真空脫水30min后降溫至45°C，然后加入120KG甲苯二異氰酸酯，攪拌并開始反應(yīng)同時(shí)控制反應(yīng)溫度在90°C以下，待反應(yīng)溫度降至室溫后停止攪拌，并保持反應(yīng)釜密封靜置24h后重新加熱升溫至90°C攪拌并在負(fù)壓0.1MPa下抽真空脫水2h后保持聚氨酯預(yù)聚體料溫在80°C，然后按照質(zhì)量比10:1.1稱取擴(kuò)鏈劑二鄰氯二苯胺甲烷加熱融化后在攪料桶內(nèi)攪拌至均勻。將攪拌好的料倒入裝有模蓋的鋼管中在80°C下離心澆鑄Ih后放入硫化倉經(jīng)100°C硫化8h制得成品。
[0012]實(shí)施例3:
在兩個(gè)三口燒瓶中分別對(duì)納米二氧化硅及納米蒙脫土進(jìn)行表面改性處理及酸化處理后洗滌干燥至恒重，按比例稱取1.5kg納米二氧化硅及3kg納米蒙脫土經(jīng)高速混合機(jī)攪拌均勻后與400KG起始劑聚四氫呋喃二醇通過超聲波輔助混合設(shè)備混合后通過真空泵抽入反應(yīng)釜中加熱到100°C并攪拌在負(fù)壓0.1MPa下抽真空脫水30min后降溫至45°C，然后加入120KG甲苯二異氰酸酯，攪拌并開始反應(yīng)同時(shí)控制反應(yīng)溫度在90°C以下，待反應(yīng)溫度降至室溫后停止攪拌，并保持反應(yīng)釜密封靜置24h后重新加熱升溫至90°C攪拌并在負(fù)壓0.1MPa下抽真空脫水2h后保持聚氨酯預(yù)聚體料溫在80°C，然后按照質(zhì)量比20:1.1各稱取擴(kuò)鏈劑二鄰氯二苯胺甲烷及N，N'—二甲苯基對(duì)苯二胺加熱融化后在攪料桶內(nèi)攪拌至均勻。將攪拌好的料倒入裝有模蓋的鋼管中在80°C下離心澆鑄Ih后放入硫化倉經(jīng)100°C硫化8h制得成品。
[0013]實(shí)施例4:
在兩個(gè)三口燒瓶中分別對(duì)納米二氧化硅及納米蒙脫土進(jìn)行表面改性處理及酸化處理后洗滌干燥至恒重，按比例稱取1.5kg納米二氧化硅及3kg納米蒙脫土經(jīng)高速混合機(jī)攪拌均勻后與400KG起始劑聚四氫呋喃二醇通過超聲波輔助混合設(shè)備混合后通過真空泵抽入反應(yīng)釜中加熱到100°c并攪拌在負(fù)壓0.1MPa下抽真空脫水30min后降溫至45°C，然后加入120KG甲苯二異氰酸酯，攪拌并開始反應(yīng)同時(shí)控制反應(yīng)溫度在90°C以下，待反應(yīng)溫度降至室溫后停止攪拌，并保持反應(yīng)釜密封靜置24h后重新加熱升溫至90°C攪拌并在負(fù)壓0.1MPa下抽真空脫水2h后保持聚氨酯預(yù)聚體料溫在80°C，然后按照質(zhì)量比10:1.1稱取擴(kuò)鏈劑N，N'一二甲苯基對(duì)苯二胺加熱融化后在攪料桶內(nèi)攪拌至均勻。將攪拌好的料倒入裝有模蓋的鋼管中在80°C下離心澆鑄2h后放入硫化倉經(jīng)100°C硫化8h制得成品。
[0014]本發(fā)明高耐磨性、回彈性好、耐熱性好、抗張強(qiáng)度高、耐水解性突出、內(nèi)襯層粘接性好及戶外耐候性好，延長了復(fù)合管的使用壽命；同時(shí)采用澆注型聚氨酯橡膠加高速離心工藝制備的復(fù)合管是整體一次性成型，且內(nèi)襯層表面光滑使得該產(chǎn)品相比一般的產(chǎn)品管內(nèi)的摩擦阻力小，大大提高了管道運(yùn)輸?shù)男省?br> 【權(quán)利要求】
1.一種納米復(fù)合體系改性聚氨酯鋼塑復(fù)合管，其特征在于:包括分子量在100(Γ3000的聚四氫呋喃二醇、純度為809Γ100%的甲苯二異氰酸酯、二鄰氯二苯胺甲烷、N，N'—二甲苯基對(duì)苯二胺，經(jīng)過表面改性處理的納米二氧化硅，經(jīng)過酸化處理的納米蒙脫土，所述聚四氫呋喃二醇:甲苯二異氰酸酯:二鄰氯二苯胺甲烷:Ν，N'—二甲苯基對(duì)苯二胺:納米二氧化硅:納米蒙脫土的質(zhì)量比為 75%?77.5%: 19%?21.5%:1.0%?1.3%:0.5%?1.5%:0.25%?0.5%:0.5%?1.5%。
2.—種納米復(fù)合體系改性聚氨酯鋼塑復(fù)合管的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: A:首先在三口燒瓶中，先將乙醇加熱到60°C，然后將水和三甲氧基硅烷按摩爾比3:1在攪拌下依次加入，在偶聯(lián)劑加入Imin后將納米二氧化硅加入，繼續(xù)在60°C下攪拌60min，然后在70°C下蒸餾去除乙醇，最后在120°C下干燥2h去除水份，得到表面處理的納米二氧化硅； B:在三口燒瓶中，在攪拌狀態(tài)下向lmol/L的醋酸溶液中加入適量的納米蒙脫土，升溫至80°C保溫反應(yīng)12h左右后，反復(fù)以去離子水洗滌至PH值為中性為止，然后在室溫下干燥至少48h至恒重； C:在高速混合機(jī)中，將經(jīng)過表面處理的納米二氧化硅與經(jīng)過酸化處理的納米蒙脫土按質(zhì)量比1:2充分混合30min?60min ； D:采用超聲波輔助混合設(shè)備，將聚四氫呋喃二醇與納米復(fù)合體系按質(zhì)量比80: f 80:1.5混合，用聚四氫呋喃二醇對(duì)納米復(fù)合體系進(jìn)行預(yù)混插層處理后加入反應(yīng)釜中，開動(dòng)攪拌器，設(shè)定轉(zhuǎn)速為30轉(zhuǎn)/分同時(shí)把反應(yīng)釜內(nèi)的溫度升至100°C，開始抽真空到負(fù)壓為.0.1MPa保持30分鐘，后讓反應(yīng)釜內(nèi)溫度降到4(T45°C ； E:保持溫度在4(T45°C，繼續(xù)攪拌，然后緩慢向反應(yīng)釜內(nèi)加入甲苯二異氰酸酯，停止加熱，由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，在反應(yīng)過程中保持反應(yīng)溫度在80°C以下，直至溫度降至50°C以下停止攪拌； F:室溫下保持反應(yīng)釜密閉，將料靜置24小時(shí)以上，后加熱至反應(yīng)釜內(nèi)溫度到90°C，開始抽真空到負(fù)壓為0.1MPa保持2小時(shí)； G:將二鄰氯二苯胺甲烷和N，N'—二甲苯基對(duì)苯二胺加熱融化后，與從反應(yīng)釜內(nèi)放出的預(yù)聚體同時(shí)放入攪料桶內(nèi)攪拌至均勻， H:按要求將鋼管及模蓋在離心機(jī)上安裝好后，將攪拌好的料迅速倒入管內(nèi)；開動(dòng)離心澆鑄機(jī)，保持轉(zhuǎn)速在20(Γ400轉(zhuǎn)/分，溫度控制在65°C澆鑄2小時(shí)，然后將制品放入硫化倉中100°C硫化8小時(shí)制得納米改性聚氨酯鋼塑復(fù)合管。
【文檔編號(hào)】C08L75/08GK104448784SQ201310568008
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】吉林, 聞舟 申請(qǐng)人:江蘇吉星管業(yè)科技有限公司