一種改性聚氨基甲酸酯的制備方法
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種彈性體高分子材料領(lǐng)域，特別涉及一種改性聚氨基甲酸酯的制備方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]聚氨基甲酸酯(polyurethane ;以下簡(jiǎn)稱PU)是一種新興的有機(jī)高分子材料，被譽(yù)為“第五大塑料”，因其卓越的性能而被廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)眾多領(lǐng)域，采用聚氨基甲酸酯制備的產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域涉及輕工、化工、電子、紡織、醫(yī)療、建筑、建材、汽車、國(guó)防、航天、航空等。
[0003]隨PU工業(yè)發(fā)展及時(shí)代變迀，現(xiàn)代泡沫材料產(chǎn)品已開發(fā)多種技術(shù)如選用新發(fā)泡劑、開發(fā)軟化/安定助劑、強(qiáng)制發(fā)泡冷卻技術(shù)、變壓發(fā)泡技術(shù)、二氧化碳系統(tǒng)、及異佛爾酮二異氰酸酯(isophorone diisocyanate，以下簡(jiǎn)稱IPDI)系F1U泡沫材料及工藝。目前的研究重心更趨于環(huán)?；?無(wú)鹵材料的選用)、非黃變化、以及高品質(zhì)化。
[0004]廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域的PU泡沫材料其缺點(diǎn)為耐侯性不佳，容易在高濕度、高熱度、強(qiáng)紫外線等條件下產(chǎn)生水解、熱裂解、熱氧化裂解、與紫外光裂解。PU泡沫材料容易黃變，原因主要分為四種:(1)添加劑移行:添加劑小分子分散于泡沫材料高分子中，會(huì)逐漸由泡沫材料內(nèi)部移行至表面。(2)紫外線照射:太陽(yáng)光及部分燈光的紫外線引發(fā)泡沫材料變色。
(3)氧化氮(NOx)氣體曝露:汽車廢氣含大量氧化氮?dú)怏w，引發(fā)泡沫材料變色。(4)受熱。
[0005]使用IPDI等脂肪族異氰酸酯雖可避免黃變，但其反應(yīng)性低于含芳香族的如MDI或TDI等異氰酸酯。若采用預(yù)聚物(prepolymer)作為泡沫材料前體物，兩端的異氰酸酯的反應(yīng)活性會(huì)更進(jìn)一步降低。因此難以藉由脂肪族異氰酸酯的預(yù)聚物制作PU泡沫材料。
[0006]在歐洲專利第EP 0423621號(hào)，Bridgestone公司將HDI加入聚醚醇于混合溶劑如二甲苯/甲苯/纖維素醚醇(15/25/60)進(jìn)行反應(yīng)，再涂布于衣料上。由于反應(yīng)速率緩慢，需經(jīng)220°C高溫干燥后形成多孔型HJ泡沫材料。
[0007]在美國(guó)專利第5147897號(hào)，Nisshin公司將HDI與二官能基的多元醇制造成預(yù)聚物后發(fā)泡。由于未明確揭示交聯(lián)劑的種類并需較長(zhǎng)的固化時(shí)間，且因反應(yīng)性不足難以定性，形成的泡沫材料易萎縮。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0008]本發(fā)明旨在提供一種機(jī)械性能優(yōu)異、緩沖性能良好的改性聚氨基甲酸酯的制備方法。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0010]—方面，提供一種改性聚氨基甲酸酯的制備方法，包括下述步驟:
[0011]步驟SllO:在攪拌的條件下，將交聯(lián)劑、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑加入到聚醚多元醇中；
[0012]步驟S120:繼續(xù)攪拌10?30min后，在持續(xù)攪拌的條件下加入納米粒子，得到納米粒子混合物，所述納米粒子為納米石墨稀顆粒；
[0013]步驟S130:將所述納米粒子混合物與多異氰酸酯按輸送比為2:1至5:1噴射混合，發(fā)泡反應(yīng)后得到改性聚氨基甲酸酯。
[0014]—些實(shí)施例中，步驟SllO中，還包括將顏料加入到所述聚醚多元醇中，所述顏料為選自酞青綠、氧化鐵紅、鎘黃、鈦白粉、色素炭黑中的至少一種。
[0015]—些實(shí)施例中，步驟SllO中，所述聚醚多元醇還包括聚合物多元醇，所述聚合物多元醇為選自聚酯多元醇或聚醚多元醇、丁二醇、三羥甲基丙烷中的至少一種。
[0016]—些實(shí)施例中，步驟SllO中，所述交聯(lián)劑為選自二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、三乙醇胺、磷酸中的至少一種。
[0017]—些實(shí)施例中，步驟SllO中，所述穩(wěn)定劑為選自抗氧劑264、抗氧劑1010、抗氧劑1076和水解穩(wěn)定劑單碳化二亞胺，多碳化二亞胺中的至少一種。
[0018]—些實(shí)施例中，步驟SllO中，所述發(fā)泡劑為選自水、正戊烷、環(huán)戊烷、HFC — 245fa，HFC - 365mfc中的至少一種。
[0019]—些實(shí)施例中，步驟S120中，加入所述納米石墨稀顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%?3.6%，所述納米石墨烯顆粒為通過(guò)熱膨脹處理后的氧化石墨烯顆粒。
[0020]—些實(shí)施例中，所述交聯(lián)劑、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑及聚醚多元醇置于配料釜中攪拌，所述配料釜包括攪拌裝置，所述攪拌裝置為螺帶式的攪拌槳。
[0021]—些實(shí)施例中，在完成步驟S120后還包括對(duì)所述納米粒子混合物進(jìn)行超聲處理的步驟。
[0022]一些實(shí)施例中，步驟S130中，所述多異氰酸酯為選自MD1、TD1、HD1、IPDI中的至少一種。
[0023]采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果在于:
[0024]本發(fā)明提供的改性聚氨基甲酸酯的制備方法，將聚醚多元醇、交聯(lián)劑、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑及納米粒子進(jìn)行攪拌混合均勻，并按一定的輸送比例與多異氰酸酯混合發(fā)泡反應(yīng)得到改性聚氨基甲酸酯，通過(guò)上述制備辦法得到的改性聚氨基甲酸酯，具有更優(yōu)異的機(jī)械性能和抗沖擊性能，可以廣泛應(yīng)用于各種抗沖擊領(lǐng)域，上述制備方法簡(jiǎn)單。
【【附圖說(shuō)明】】
[0025]圖1為本發(fā)明提供的改性聚氨基甲酸酯的制備方法的步驟流程圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0026]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0027]此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0028]請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明提供的一種改性聚氨基甲酸酯的制備方法，包括下述步驟:
[0029]步驟SllO:在攪拌的條件下，將交聯(lián)劑、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑加入到聚醚多元醇中；
[0030]上述步驟SllO中，還包括將顏料加入到所述聚醚多元醇中，所述顏料為選自酞青綠、氧化鐵紅、鎘黃、鈦白粉、色素炭黑中的至少一種；所述聚醚多元醇中還包括聚合物多元醇，所述聚合物多元醇為選自聚酯多元醇或聚醚多元醇、丁二醇、三羥甲基丙烷中的至少一種；所述交聯(lián)劑為選自二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、三乙醇胺、磷酸中的至少一種；所述穩(wěn)定劑為選自抗氧劑264、抗氧劑1010、抗氧劑1076和水解穩(wěn)定劑單碳化二亞胺，多碳化二亞胺中的至少一種；所述發(fā)泡劑為選自水、正戊烷、環(huán)戊烷、HFC - 245fa，HFC 一 365mfc中的至少一種。
[0031]在本發(fā)明較佳實(shí)施方式中，所述交聯(lián)劑、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑及聚醚多元醇置于配料釜中攪拌，所述配料釜包括攪拌裝置，所述攪拌裝置為螺帶式的攪拌槳，在攪拌槳的作用下能夠使物料在配料釜里面上下翻滾，加強(qiáng)了物料的攪拌效果。
[0032]具體地，將一定量的聚醚多元醇或聚合物多元醇注入配料釜(A)中，開動(dòng)攪拌，并把一定量的交聯(lián)劑、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑、顏料原料加入配料釜(A)，混合攪拌均勻。
[0033]步驟S120:繼續(xù)攪拌10?30min后，在持續(xù)攪拌的條件下加入納米粒子，得到納米粒子混合物；
[0034]上述步驟S120中，所述納米粒子為納米石墨稀顆粒，所述納米石墨稀顆粒為球形，粒徑為200-1000nm。納米粒子是一種重要的功能材料，納米二氧化娃粒子和特定的液體配合制備的剪切增稠液體是一種新型功能材料，國(guó)際上稱STF液體。在高速?zèng)_擊下，這種液體表觀粘度發(fā)生巨大的變化，甚至迅速由液相轉(zhuǎn)變成固相，會(huì)呈現(xiàn)出固體的抗沖擊性能；沖擊力消除之后，又迅速?gòu)墓滔噢D(zhuǎn)變成液相。這種剪切增稠效應(yīng)是一種非牛頓流體行為，其變化是可逆的。這種特性，可將其應(yīng)用于抗沖擊領(lǐng)域，例如防彈材料或其他防護(hù)方面，同時(shí)這種材料在減震等領(lǐng)域也具有廣闊的應(yīng)用前景。本專利中使用的納米顆粒材料跟這種可用于制備STF的粒子的類型相近。
[0035]作為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式中，加入所述納米石墨烯顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%?3.6%，上述納米石墨烯顆粒在使用前還進(jìn)行熱膨脹處理后的氧化石墨烯顆粒。
[0036]優(yōu)選地，加入所述納米石墨稀顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%。
[0037]在本發(fā)明較佳實(shí)施方式中，攪拌時(shí)間為20_30min。
[0038]在本發(fā)明較佳實(shí)施方式中，在進(jìn)行步驟S120之前還包括對(duì)上述納米粒子進(jìn)行球磨分散處理的步驟。
[0039]在本發(fā)明較佳實(shí)施方式中，在完成步驟S120后還包括對(duì)所述納米粒子混合物進(jìn)行超聲處理的步驟?？梢岳斫?，在攪拌后再通過(guò)超聲分散后，使納米粒子更好的分散于液體中，從而避免了納米粒子還存在輕微的團(tuán)聚現(xiàn)象，提高了產(chǎn)品的均勻性。
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