一種耐熱性聚氨酯聚酰亞胺復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種耐熱性聚氨酯聚酰亞胺復(fù)合材料的制備方法，屬于聚合物制備技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)加工方法的不同，聚氨酯彈性體一般可分為熱塑性聚氨酯彈性體（TPU)、澆注 型聚氨酯彈性體（CPU)和混煉型聚氨酯彈性體(MPU)。其中，澆注型聚氨酯彈性體是聚氨酯 彈性體中應(yīng)用最廣、產(chǎn)量最大的一種；而且其具有優(yōu)良的機(jī)械性能、簡便的加工工藝，由其 所制備的材料硬度可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。
[0003] CPU是一種目前應(yīng)用范圍較為廣泛的合成材料，廣泛應(yīng)用于輕工、車輛、土木建 筑、機(jī)電、船舶和航空等領(lǐng)域。但是由于其耐熱性差，易燃，并且在高溫下容易發(fā)生分解，使 機(jī)械性能急劇下降，一般情況下它的長期使用溫度不能超過80°C，短期使用溫度不能超過 120°C，這大大限制了它的應(yīng)用范圍。
[0004] 聚氨酯納米復(fù)合材料的力學(xué)特性、熱學(xué)特性、光學(xué)特性、電學(xué)特性、磁學(xué)特性、催化 特性、敏感等特性宏觀上表現(xiàn)優(yōu)良。聚氨酯與納米材料的協(xié)同效應(yīng)，可以使聚氨酯納米復(fù)合 材料具備良好的導(dǎo)電、吸波、抗靜電、阻燃、抗紫外、生物相容、殺菌等諸多性能。
[0005] 目前，用于制備聚氨酯納米復(fù)合材料的納米無機(jī)粒子有很多。主要有蒙脫土、二氧 化硅、炭納米管、二氧化鈦等納米粒子。但是納米無機(jī)粒子卻有個(gè)很大的缺點(diǎn)，就是極易發(fā) 生團(tuán)聚以致難以在基體中分散均勻，這就嚴(yán)重影響納米復(fù)合材料的性能。因此，其缺點(diǎn)是需 要對納米粒子進(jìn)行表面處理，才能得到效果較好的聚氨酯復(fù)合材料，這樣便使得生產(chǎn)工藝 復(fù)雜，成本提高，不利于大批量生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對以上聚氨酯材料存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明利用耐溫性能優(yōu)異的有機(jī)高分子聚酰亞 胺粉末作為填料進(jìn)行聚氨酯彈性體復(fù)合，提供一種耐熱性聚氨酯聚酰亞胺復(fù)合材料及其制 備方法，達(dá)到在不降低材料力學(xué)性能的基礎(chǔ)上增加材料整體耐溫性的效果。
[0007] -種耐熱性聚氨酯聚酰亞胺復(fù)合材料，其特征在于，包括下列重量百分比的組 分： 1) 多異氰酸酯20-40份 2) 多元醇30-70份 3) 擴(kuò)鏈劑5-10份 4) 抗氧劑0. 2-1份 5) 光穩(wěn)定劑0. 1-2份 6) 聚酰亞胺粉末0.1-10份 各個(gè)組分具體選自下列物質(zhì)： 1)多異氰酸酯：2, 6-甲苯二異氰酸酯（TDI) ;4,4'_二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI); 3-異氰酸酯基亞甲基-3,5,5-三甲基環(huán)己基異氰酸酯（iroi);多苯基多亞甲基多異氰酸酯 (PAPI) 2)多元醇：聚碳酸酯二醇(PCDL);聚己內(nèi)酯二醇(PCL);聚乙二醇1000 ;聚乙二醇2000。
[0008] 3)擴(kuò)鏈劑：3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷（1?^厶);1，4一丁二醇出00);乙 二胺（DA);氫醌一二（β -羥乙基）醚（HQEE)。
[0009] 4)抗氧劑：β - (4-羥基-3, 5-二叔丁基苯基）丙酸正十八碳醇酯和二[(2, 4-二叔丁基苯基）亞磷酸]季戊四醇酯；對苯二胺；二氫喹啉；2,6-三級丁基-4-甲基苯酚， 雙（3, 5-三級丁基-4-羥基苯基）硫醚。
[0010] 5)光穩(wěn)定劑：受阻胺類光穩(wěn)定劑；苯并三唑類；三嗪類；二苯甲酮類光穩(wěn)定劑。
[0011] 6)聚酰亞胺粉末：雙馬來酰亞胺或熱塑性聚酰亞胺。
[0012] 制備工藝如下： 第一步，將20-40份的多異氰酸酯、30-70份的多元醇、0. 2-1份的抗氧劑、0. 1-2份的 光穩(wěn)定劑、〇. 1-10份的聚酰亞胺粉末放在混料器中于70-90°C下充分?jǐn)嚢?0-30分鐘； 第二步，將5-10份的擴(kuò)鏈劑與預(yù)聚物混合后迅速攪拌，倒入模具壓制成型； 第三步，將聚氨酯彈性體復(fù)合材料放入烘箱后熟化得聚氨酯復(fù)合材料成品。
[0013] 有益效果： 針對現(xiàn)有聚氨酯材料存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明利用耐溫性能優(yōu)異的有機(jī)高分子聚酰亞胺粉 末作為填料進(jìn)行聚氨酯彈性體復(fù)合，從而達(dá)到在不降低材料力學(xué)性能的基礎(chǔ)上增加材料整 體耐溫性的效果。這樣便使得工藝簡單化，進(jìn)而降低成本，有利于批量生產(chǎn)。
[0014] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過選擇結(jié)構(gòu)規(guī)整的2, 6-甲苯二異氰酸酯（TDI)和 3, 3' -二氯-4, 4' -二氨基二苯基甲烷，并選擇聚碳酸酯二醇（P⑶L)作為聚合物多元醇，提 高了聚氨酯彈性體的耐熱性能；并且，通過添加有機(jī)聚酰亞胺粉末為填料，可以在保證聚氨 酯彈性體綜合性能不下降的前提下，有效地增加聚氨酯彈性體的耐熱性能、機(jī)械性能及抗 老化性能。因?yàn)榫埘啺菲洫?dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)可與聚氨酯分子主鏈產(chǎn)生氫鍵化作用，從而增 加其與聚氨酯基體的相容性，另外其優(yōu)異的耐溫性使得復(fù)合材料的綜合耐溫性得到提高。 本發(fā)明的聚氨酯彈性體基體采用預(yù)聚體法合成，操作簡單，效率高，可以用于大規(guī)模的工業(yè) 化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 實(shí)施例1 本實(shí)施例提供的一種耐熱性聚氨酯聚酰亞胺復(fù)合材料及其制備方法，包括以下步驟： 第一步，將30份的2, 6-甲苯二異氰酸酯、60份的聚碳酸酯二元醇、1份的抗氧劑、0. 5 份的受阻胺類光穩(wěn)定劑、2份的聚酰亞胺粉末放在混料器中于70-90°C下充分?jǐn)嚢?0-30 分鐘。
[0016] 第二步，將6. 5份的擴(kuò)鏈劑與預(yù)聚物混合后迅速攪拌，倒入模具壓制成型； 第三步，將聚氨酯彈性體復(fù)合材料放入烘箱后熟化得耐熱性聚氨酯彈性體復(fù)合材料成 品。
[0017] 實(shí)施例2: 本實(shí)施例提供的一種耐熱性聚氨酯聚酰亞胺復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟： 第一步，將35份的2, 6-甲苯二異氰酸酯、55份的聚碳酸酯二元醇、1份的抗氧劑、0. 5 份的受阻胺類光穩(wěn)定劑、1. 5份的聚酰亞胺粉末放在混料器中于70-90°C下充分?jǐn)嚢?0-30 分鐘。
[0018] 第二步，將7份的擴(kuò)鏈劑與預(yù)聚物混合后迅速攪拌，倒入模具壓制成型； 第三步，將聚氨酯彈性體復(fù)合材料放入烘箱后熟化得耐熱性聚氨酯彈性體復(fù)合材料成 品。
[0019] 產(chǎn)品性能測試： 使用德國NETZSCH-TG209型熱分解儀表征實(shí)施例1，2制備的聚氨酯彈性體復(fù)合材料 的耐熱性，測試條件為：在N2氣氛下，以10°C min的速度從室溫升至800°C。結(jié)果表明，與 未改性的聚氨酯相比，本發(fā)明的聚氨酯材料的最快分解溫度高出了約l〇°C，這表明經(jīng)過聚 酰亞胺改性后，聚氨酯彈性體的耐熱性得到了提高。
[0020] 測試l〇〇°C下實(shí)施例1，2制備的聚氨酯彈性體復(fù)合材料的力學(xué)性能：采用橡塑邵 氏A硬度計(jì)測試實(shí)施例1，2制備的耐熱性聚氨酯彈性體復(fù)合材料的硬度，采用AL-7000M 型萬能材料拉伸機(jī)測試實(shí)施例1，2制備的聚氨酯彈性體復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度，同時(shí)采用該 萬能材料拉伸機(jī)測試實(shí)施例1，2制備的耐熱性聚氨酯彈性體復(fù)合材料的撕裂強(qiáng)度。所得結(jié) 果見表1。
[0021] 由表1可以看出：采用本發(fā)明的方法制備的聚氨酯彈性體有著優(yōu)異的力學(xué)性能。
[0022] 實(shí)施例1，2制備的聚氨酯彈性體的力學(xué)性能
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種耐熱性聚氨酯聚酰亞胺復(fù)合材料，其特征在于，包括下列重量份數(shù)比組分： 1) 多異氰酸酯20-40份 2) 多元醇30-70份 3) 擴(kuò)鏈劑5-10份 4) 抗氧劑0. 2-1份 5) 光穩(wěn)定劑0. 1-2份 6) 聚酰亞胺粉末0.1-10份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱性聚氨酯聚酰亞胺復(fù)合材料，其特征在于，各個(gè)組分具 體選自下列物質(zhì)中的一種： 1) 多異氰酸酯：2, 6-甲苯二異氰酸酯（TDI) ;4,4'_二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI); 3_異氰酸酯基亞甲基_3,5,5_三甲基環(huán)己基異氰酸酯（iroi);多苯基多亞甲基多異氰酸酯 (PAPI) 2) 多元醇：聚碳酸酯二醇(PCDL);聚己內(nèi)酯二醇(PCL);聚乙二醇1000 ;聚乙二醇2000 ; 3) 擴(kuò)鏈劑：3, 3'-二氯-4, 4'-二氨基二苯基甲烷（MOCA);l，4 一丁二醇（BDO);乙二胺 (DA);氫醌一二-羥乙基）醚（HQEE); 4) 抗氧劑4 - (4-羥基-3, 5-二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯和二[(2,4_二叔 丁基苯基)亞磷酸]季戊四醇酯；對苯二胺；二氫喹啉；2,6-三級丁基-4-甲基苯酚，雙（3， 5-三級丁基-4-羥基苯基）硫醚； 5) 光穩(wěn)定劑：受阻胺類光穩(wěn)定劑；苯并三唑類；三嗪類；二苯甲酮類光穩(wěn)定劑； 6) 聚酰亞胺粉末：雙馬來酰亞胺或熱塑性聚酰亞胺。3. 制備耐熱性聚氨酯聚酰亞胺復(fù)合材料的方法，其特征在于，制備工藝如下： 第一步，將20-40份的多異氰酸酯、30-70份的多元醇、0. 2-1份的抗氧劑、0. 1-2份的 光穩(wěn)定劑、〇. 1-10份的聚酰亞胺粉末放在混料器中于70-90°C下充分?jǐn)嚢?0-30分鐘； 第二步，將5-10份的擴(kuò)鏈劑與預(yù)聚物混合后迅速攪拌，倒入模具壓制成型； 第三步，將聚氨酯彈性體復(fù)合材料放入烘箱后熟化得聚氨酯復(fù)合材料成品。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐熱性聚氨酯聚酰亞胺復(fù)合材料及其制備方法，包括下列重量百分比的組分：1）多異氰酸酯20-40份；2）多元醇30-70份；3）擴(kuò)鏈劑5-10份；4）抗氧劑0.2-1份；5）光穩(wěn)定劑0.1-2份；6）聚酰亞胺粉末0.1-10份。制備工藝如下：第一步，將20-40份的多異氰酸酯、30-70份的多元醇、0.2-1份的抗氧劑、0.1-2份的受阻胺類光穩(wěn)定劑、0.1-10份的聚酰亞胺粉末放在混料器中于70-90℃下充分?jǐn)嚢?0-30分鐘；第二步，將5-10份的擴(kuò)鏈劑與預(yù)聚物混合后迅速攪拌，倒入模具壓制成型；第三步，將聚氨酯彈性體復(fù)合材料放入烘箱后熟化得聚氨酯復(fù)合材料成品。本發(fā)明的聚氨酯彈性體復(fù)合，在不降低材料力學(xué)性能的基礎(chǔ)上增加材料整體耐溫性的效果，工藝簡單，降低成本，有利于批量生產(chǎn)。
【IPC分類】C08L79/08, C08G18/48, C08L75/04, C08L75/06, C08G18/42, C08G18/32, C08G18/12, C08G18/44, C08L75/08, C08G18/66, C08G18/76, C08G18/75
【公開號】CN105062039
【申請?zhí)枴緾N201510621741
【發(fā)明人】吳元, 劉連河
【申請人】青島海洋新材料科技有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年9月25日