专利名称：纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料。具有剪切力 强，玻璃强度高，耐磨，耐腐性高于传统橡胶材料的二倍以上。适用 于矿山，钢铁业各种输送带，传动带的耐磨防护层；固体物料输送管 道，及设备耐磨内衬防护层。技术背景目前，矿山，钢铁业各种输送带，传动带的防护层；固体物料输 送管道，及设备内衬的防护层，基本上以橡胶体系材料为主。存在耐 磨蚀性差，拉伸，剪切强度低等特点。材料磨损大，更换频繁，维护 费用高，迫切需求一种耐磨蚀，拉伸强度高，剪切强度高的弹性材料。发明内容为了解决现有技术所存在的问题，本发明提供了 一种双组分无溶 剂环保型，可现场喷涂，浇注反应成型的耐磨，阻燃，高强度的纳米 钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料。本发明解决上述技术问题采取的技术方案是利用纳米钢渣，由 于钢渣的硬度高，耐磨性好，及纳米钢渣材料的几何结构特异，微孔 渗透性，对有机分子的吸附性，表面效应性，体积效应性，量子力学 效应性等特征，作为增强材料，与端羟基多元醇，端氨基聚醚，蓖麻 油等植物油相吸附结合。与经由环氧树脂改性的异氰酸酯预聚体交联 反应后，形成高强度，耐磨弹性结构材料。一种纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料，为双组份无溶剂耐磨弹 性材料，该耐磨弹性材料以重量份计，包括A组份和B组份，其中， A组份，按重量份计包括端羟基多元醇 10 20 端氨基聚醚 30 60 植物油 5 10 纳米钢渣 10 30 催化剂 0.01 1抗氧化剂 0. 01 0. 5;B组分，为异氰酸酯预聚体；A组份和B组份交联反应，生成纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料。所述的端羟基多元醇为聚酯型多元醇或聚醚型多元醇，用量可以 为10， 12， 15， 18或20重量份；所述的端氨基聚醚为伯氨基或仲氨基封端的聚环氧烷烃类化合 物，用量可以为30， 35， 40， 45， 55或60重量份；所述的植物油可为天然蓖麻油或处理改性的蓖麻油，如酯交换改性蓖麻油，植物油的用量可以为5， 6， 7， 8， 9或10重量份；所述的纳米钢渣为钢铁冶炼中的废渣料，经处理后为纳米级超细 材料，处理方式可以是研磨处理，其粒径为30 100nm，纳米钢渣的 用量可以为IO， 15， 20， 25或30重量份；所述的催化剂为胺类催化剂三亚乙基二胺、四甲基亚烷基二胺、 二甲基环己胺中的一种或其组合，或者金属类催化剂二月桂酸二丁基 锡、辛酸亚锡、硫醇二丁锡、二醋酸二丁基锡中的一种或其组合，或 者胺类催化剂和金属类催化剂的组合，催化剂的用量可以为0.01，0.05， 0.1， 0.2， 0.3， 0.5， 0.6， 0.8或1重量份；所述的抗氧化剂为四亚甲基(3， 5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸)甲 酯、三甘醇双-[3- (3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、2， 6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2， 6-二叔丁基对甲酚中的一种或其组合，抗 氧化剂的用量可以为0. 01， 0.02， 0.05， 0.1， 0.2， 0. 3或0. 5重量 份。在上述方案的基础上，所述的B组份异氰酸酯预聚体，由环氧树 脂、植物油、与二异氰酸酯反应制成，按重量份计包括 端羟基多元醇 20 60 环氧树脂 10 25 植物油 5 15 二异氰酸酯 20 40，其中，端羟基多元醇，其官能度为2 3。具体的端羟基多元醇的用量可以为20， 25， 30， 35， 40， 45， 50， 55或60重量份;所述的环氧树脂为双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、双酚S环 氧树脂中的一种或其组合，环氧树脂的官能度为2 3，环氧树脂的 用量可以为IO， 15， 20或25重量份；植物油的用量可以为5， 8， 10， 12或15重量份；所述的二异氰酸酯为4， 4' - 二苯基甲垸二异氰酸酯、2， 4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、2， 2' - 二苯基甲烷二异氰酸酯、邻甲苯二 异氰酸酯中的一种或其组合，二异氰酸酯的用量可以为20， 25， 30， 35或40重量份。所述的二苯基甲垸二异氰酸酯的官能度2 2. 1。其中，所述的A组分和B组份异氰酸酯预聚体反应，生成纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料，A组份和B组份的重量比为A: B = 100 150: 100， A组份和B组份的重量比具体可以为100、 110、 120、 130、 140或150: 100。
本发明所述的纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料结构独特、与传 统的橡胶材料对比，具有耐磨性好、撕裂强度高、无毒、无挥发份， 比传统的橡胶材料耐温低，低温环境下有很好的弹性。
本发明所述的纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料，适用于矿山， 钢铁业各种输送带，传动带的耐磨防护层；固体物料输送管道，及设 备耐磨内衬防护层。
本发明纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料的制备方法是
1、 A组份的制备
按上述配方称取各个组份，放入搅拌器中，然后加入端羟基多元 醇、端氨基聚醚，蓖麻油、纳米钢渣、催化剂、抗氧剂，搅拌混合1
2小时，制成A组份；
2、 B组份异氰酸酯预聚体的制备
将端羟基多元醇，环氧树脂，置于反应器中，搅拌加温至80 180°C，加入二苯基甲烷二异氰酸酯保温搅拌0.5 2小时，至反应完 全，冷却至常温。
上述制备的A组份与B组份异氰酸酯预聚体交联反应得到本发明 的纳米钢渣耐磨高分子弹性材料。
本发明为反应型双组分纳米钢渣耐磨高分子弹性材料，反应速度 快。应用时需利用专用机械喷涂设备及反应注射成型设备进行喷涂与 浇注。在施工中，喷涂与浇注面应处理清洁、没有浮灰、油脂、油污， 朽烂物及其他有阻碍喷涂与浇注的物质。
本发明的有益效果是1、 本发明利用纳米钢渣作为增强材料，由于钢渣的硬度高，耐磨性 好；由于纳米材料具有几何结构特异性，微孔渗透性，对有机分子的 吸附性，表面效应性，体积效应性，量子力学效应性等独特特征，由 纳米钢渣形成的弹性材料具有高强度，耐热性好，耐磨性高等特性。
2、 充分回收利用钢铁冶炼中的残余废渣，避免残余废渣对环境造成 危害。
3、 纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料比传统的橡胶材料耐温低，低 温环境下有很好的弹性，低温尺寸稳定性好。
4、 纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料比传统的橡胶材料刚性及模量高。
5、 纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料内不含苯酚，甲醛等有害物质， 无毒，无害，对人体和环境不会造成伤害。
6、 纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料常温快速固化。
7、 纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料耐候性宽，材料固化后适于在 一50 12(TC的环境中使用。
8、 纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料可喷涂于橡胶，金属等表面。
具体实施例方式
双组分纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料 A组份按重量份计包括 端羟基多元醇 10 20 端氨基聚醚 30 60 植物油 5 10 纳米钢渣 10 30 催化剂 0.01 1抗氧化剂 0.01 0.5B组份异氰酸酯预聚体按重量份计包括端羟基多元醇 20 60 环氧树脂 10 25 植物油 5 15 二异氰酸酯 20 40上述制备的A组份与B组份异氰酸酯预聚体交联反应得到本发明 的纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料。所述的A组份和B组份的重量比为A: B二100 150: 100。 实施例11、 A组份的制备取上述端羟基多元醇15重量份放入搅拌器中，加入端氨基聚醚 45重量份，蓖麻油10重量份，纳米钢渣30重量份，催化剂0. 04重 量份，抗氧化剂0.02重量份，搅拌混合1 2小时。2、 B组份异氰酸酯预聚体的制备将端羟基聚醚型多元醇35重量份(官能度2 3)置于反应器中， 加入环氧树脂15重量份，加入蓖麻油10重量份，加入二苯基甲烷二 异氰酸酯35重量份(官能度2 2. 1)搅拌加温至80 18(TC，保温 搅拌反应1 2小时，至反应完全，冷却至常温。上述制备的A组份与B组份按A:B=100 150: 100重量份反应， 得到本发明的纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料。 实施例2 1、 A组份的制备取上述端羟基多元醇20重量份放入搅拌器中，加入端氨基聚醚 50重量份，蓖麻油5重量份，纳米钢渣25重量份，催化剂0.04重量份，抗氧化剂0.02重量份，搅拌混合1 2小时。 2、 B组份异氰酸酯预聚体的制备将端羟基聚醚型多元醇30重量份(官能度2 3)置于反应器中， 加入环氧树脂20重量份，加入蓖麻油15重量份，加入二苯基甲垸二 异氰酸酯40重量份(官能度2 2. 1)，搅拌加温至80 180。C，保温 搅拌反应1 2小时，至反应完全，冷却至常温。上述制备的A组份与B组份按A: B=100 150: 100重量份反应， 得到本发明的纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料。
权利要求
1、一种纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料，为双组份无溶剂耐磨弹性材料，其特征在于该耐磨弹性材料以重量份计，包括A组份和B组份，其中，A组份，按重量份计包括端羟基多元醇 10～20端氨基聚醚30～60植物油5～10纳米钢渣 10～30催化剂0.01～1抗氧化剂 0.01～0.5；B组分，为异氰酸酯预聚体；A组份和B组份交联反应，生成纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料。
2、 根据权利要求1所述的纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料，其特征在于所述的B组份异氰酸酯预聚体，由环氧树脂、植物油、与二 异氰酸酯反应制成，按重量份计包括端羟基多元醇20 60环氧树脂 10 25植物油 5 15二异氰酸酯20 40，其中，端羟基多元醇官能度为2 3。
3、 根据权利要求1或2所述的纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料的 制备方法，其特征在于所述的A组份和B组份的重量比为A: B= 100 150: 100。
4、 根据权利要求1或2所述的纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料， 其特征在于所述的植物油为天然蓖麻油、酯交换改性蓖麻油中的一 种。
5、 根据权利要求1或2所述的纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料， 其特征在于所述的纳米钢渣为钢铁冶炼中的废渣料，经研磨处理后为纳米级超细材料，其粒径为30 100nm。
6、 根据权利要求1或2所述的纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料， 其特征在于所述的抗氧化剂为四亚甲基(3， 5-二叔丁基-4-羟基苯 丙酸)甲酯、三甘醇双-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、 2， 6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2， 6-二叔丁基对甲酚中的一种或其组合o
7、 根据权利要求1或2所述的纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料，其特征在于所述的催化剂为胺类催化剂三亚乙基二胺、四甲基亚烷基二胺、二甲基环己胺中的一种或其组合，或者金属类催化剂二月 桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、硫醇二丁锡、二醋酸二丁基锡中的一种或 其组合，或者胺类催化剂和金属类催化剂的组合。
8、 根据权利要求1或2所述的纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料， 其特征在于所述的环氧树脂为双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、 双酚S环氧树脂中的一种，其中，环氧树脂的官能度为2 3。
9、 根据权利要求1或2所述的纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料， 其特征在于所述的二异氰酸酯为4， 4' -二苯基甲烷二异氰酸酯、 2， 4， -二苯基甲垸二异氰酸酯、2， 2' -二苯基甲烷二异氰酸酯、邻 联甲苯二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯中的一种或其组合。
10、 针对权利要求1或2所述的纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料的 用途，用于输送带、传动带的耐磨防护层，固体物料输送管道防护层，设备耐磨内衬防护层。
全文摘要
本发明涉及一种纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料。克服了现有橡胶体系弹性材料的耐磨蚀性能低，易老化，易磨损等问题，根据纳米材料的几何特性，废钢渣料的坚硬性，取纳米级钢渣作为增强材料，以改性聚氨酯高分子材料为结构体，按重量份计，包括A组份和B组份，A组份端羟基多元醇10～20、端氨基聚醚30～60、植物油5～10、纳米钢渣10～30、催化剂0.01～1、抗氧化剂0.01～0.5；B组分为异氰酸酯预聚体；A、B组份交联反应，生成纳米钢渣改性聚氨酯耐磨弹性材料。该材料具有剪切力强，剥离强度高，耐磨，耐腐性高于传统橡胶材料二倍的特性。适用于矿山，钢铁业各种输送带，传动带的耐磨防护层；固体物料输送管道，及设备耐磨内衬防护层。
文档编号C08G18/10GK101289574SQ200810038708
公开日2008年10月22日 申请日期2008年6月6日 优先权日2008年6月6日
发明者孙寿彬, 孙寿松, 孙寿鹏, 孙荐凭 申请人:上海世鹏聚氨酯科技发展有限公司