专利名称：一种有机累托石/聚脲纳米复合材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有机累托石/聚脲纳米复合材料，是一种高强度、耐高温有机累托石/聚脲纳米复合材料的制备方法，属于高温防腐领域。
背景技术：
喷涂聚脲弹性体技术是一种具有无溶剂、无污染的新型施工技术。与传统的涂料施工技术相比，有很多优点快速固化、100%固含量、施工方便等。它一般由A组分和R组分组成。A组分一般是由异氰酸酯与聚醚多元醇生成的半预聚体，而R组分一般是含有端氨基聚醚、液体胺类扩链剂和其他助剂。使用时将A组分和R组分混合喷涂。随着喷涂聚脲技术的发展，需要更高强度、耐更高温度的聚脲涂料，应用于更为广阔的领域，如火电厂烟囱防腐、储油罐保温等。聚合物基纳米复合材料是以聚合物为基体，纳米材料为分散相的一种复合材料。 由于其中的纳米材料的尺寸效应，大的比表面积和强的界面结合作用，会使聚合物基纳米复合材料具有一般聚合物基复合材料所不具备的优异性能，因而具有极为广阔的应用前景和商业开发价值，聚合物基纳米复合材料目前已成为纳米技术最高实现产业的技术之一。 其中，利用层状硅酸盐天然粘土与聚合物制备纳米复合材料已经成为近几十年研究的热点。很多相关研究表明，在天然粘土添加量少的情况下，聚合物材料的力学性能、耐热性能及气体阻隔性能等都有很大程度的提高。目前研究最多的天然粘土主要是蒙脱土，而累托石是一种与蒙脱土结构类似的天然矿物，在我国储量丰富，在聚合物改性领域具有很广阔的应用前景。
发明内容
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种有机累托石/聚脲纳米复合材料，提供一种强度高、耐高温、成本相对较低的有机累托石粘土 /聚脲纳米复合材料及其制备方法。技术方案—种有机累托石/聚脲纳米复合材料，其特征在于各组分质量份数百分比为有机累托石粘土 1 10，聚脲90 99 ；所述有机累托石粘土采用C12 C18长链有机季铵盐或C12 C18长链有机二元胺对钠累托石进行有机阳离子交换插层处理得到；具体制备步骤如下步骤1 将钠累托石与400 IOOOml水加入反应器中搅拌制浆，将有机改性剂C12 溶于水后加入到浆液中，均质分散3 15分钟，并在80 100°C下保温反应3 12h ；所述钠累托石、有机改性剂的比例为有机改性剂的加入量为钠累托石阳离子交换量的1 3倍。步骤2 用去离子水反复洗涤并过滤得到滤饼，当采用浓度为0. lmol/L的AgN03溶液在洗涤液中检查不到卤素离子后为止；将滤饼烘干研磨制得颗粒尺寸为1 15μπι的有机累托石粘土；步骤3 将有机累托石粘土 1 10份，加入到45 58. 5份聚脲涂料组分R中，利用高速均质搅拌器均质分散5 15分钟；分散均勻后再与45 58. 5份聚脲涂料组分A混合搅拌；所述R组分和A组分的质量比为0. 8 1. 2 ；步骤4 再利用真空脱气3 5分钟，倒在玻璃板上，流延成膜，制得有机累托石/ 聚脲纳米复合材料。所述钠累托石为纯度70%的钠基累托石。所述步骤1中的有机改性剂为C16或C18。有益效果本发明提出的一种有机累托石/聚脲纳米复合材料，相对现有技术有以下优点1)、相对于纯聚脲涂料，该纳米复合材料的拉伸强度有大幅提高。在有机累托石的加入量仅为5%时，复合材料的拉伸强度由原来的5. 84MPa提高到10. lOMpa，增幅达到 72. 95%。2)、相对于纯聚脲涂料，该纳米复合材料的断裂伸长率有一定的提高。在有机累托石的加入量仅为5%时，复合材料的断裂伸长率由原来的四2. 92%提高到318. 52%，增幅达到8. 74%。3)、相对于纯聚脲涂料，在热失重分析过程中，在有机累托石的加入量仅为5%时， 纳米复合材料失重5%时的温度有了很大提高，由原来的273.6°C提高到四4. 1°C，提高了 20. 5°C。4)、相对于纯聚脲涂料，在热失重分析过程中，在有机累托石的加入量仅为5%时， 纳米复合材料失重50%时的温度有了较大提高，由原来的412. 1°C提高到421. 5 °C，提高了 9. 4°C。5)、本发明采用原位聚合法制备纳米复合材料，是一种直接、简单、无污染、操作工艺简单的制备纳米复合材料的方法。
图1为本发明中有机累托石的改性工艺；图2为本发明中有机累托石/聚脲纳米复合材料的制备工艺；图3制得的纳米复合材料的热失重曲线。
具体实施例方式现结合实施例、附图对本发明作进一步描述本发明的纳米复合材料中的有机累托石粘土是用C12 Cw长链有机季铵盐或 C12 C18长链有机二元胺对累托石进行有机阳离子交换插层处理得到的。所用的累托石是一种纯度为70%的钠基累托石。所用的有机插层剂为分子结构中含有一个碳原子个数为 12 18的直链烷基季铵盐或含有两个碳原子个数为12 18的支链烷基二元胺。本发明中所述的有机累托石的制备方法为以IOOg钠基累托石为基准，将累托石与400 IOOOml水加入反应器中搅拌制浆，并将有机改性剂C12 (或C16、C18)溶于水后加入到浆液中，均质分散3 15分钟，并在80 100°C下保温反应3 12h。然后过滤并用去离子水反复洗涤直至洗涤液中用浓度为0. lmol/L的AgNO3溶液检查不到卤素离子。之后， 烘干研磨制得颗粒尺寸为1 15 μ m的有机累托石粘土。将有机累托石粘土 1 10份，加入到聚脲涂料组分R45 58. 5份，利用高速均质搅拌器均质分散5 15分钟。分散均勻后再与聚脲涂料组分A45 58. 5份，保持R组分和A组分的质量比为0. 8 1. 2。混合搅拌，利用真空脱气3 5分钟，涂膜，制得纳米复合材料。实施例1 将IOOg纯度为70%的累托石置于反应器中，加入800ml水，搅拌制成浆液，取45g的C18的有机季铵盐，并用适量水将其溶解，缓慢加入到浆液中，用高速均质搅拌器均质搅拌5min之后，将反应器升温至80°C，保温反应他，过滤，并用去离子水反复洗涤， 直至用AgNO3溶液滴加到洗涤液中不出现白色沉淀，将制得的有机累托石烘干，并粉碎研磨。取1份磨细的有机粘土累托石，加入到49. 5份聚脲涂料R组分，搅拌均勻。再用高速均质搅拌器均质分散5min，再加入49. 5份得聚脲涂料A组分，真空脱气5min，涂膜，制得纳米复合材料。实施例2 将IOOg纯度为70%的累托石置于反应器中，加入800ml水，搅拌制成浆液，取45g的C18的有机季铵盐，并用适量水将其溶解，缓慢加入到浆液中，用高速均质搅拌器均质搅拌5min之后，将反应器升温至80°C，保温反应他，过滤，并用去离子水反复洗涤， 直至用AgNO3溶液滴加到洗涤液中不出现白色沉淀，将制得的有机累托石烘干，并粉碎研磨。取2份磨细的有机粘土累托石，加入到49份聚脲涂料R组分，搅拌均勻。再用高速均质搅拌器均质分散5min，再加入49份得聚脲涂料A组分，真空脱气5min，涂膜，制得纳米复合材料。实施例3 将IOOg纯度为70%的累托石置于反应器中，加入800ml水，搅拌制成浆液，取45g的C18的有机季铵盐，并用适量水将其溶解，缓慢加入到浆液中，用高速均质搅拌器均质搅拌5min之后，将反应器升温至80°C，保温反应他，过滤，并用去离子水反复洗涤， 直至用AgNO3溶液滴加到洗涤液中不出现白色沉淀，将制得的有机累托石烘干，并粉碎研磨。取4份磨细的有机粘土累托石，加入到48份聚脲涂料R组分，搅拌均勻。再用高速均质搅拌器均质分散5min，再加入48份得聚脲涂料A组分，真空脱气5min，涂膜，制得纳米复合材料。实施例4 将IOOg纯度为70%的累托石置于反应器中，加入800ml水，搅拌制成浆液，取45g的C18的有机季铵盐，并用适量水将其溶解，缓慢加入到浆液中，用高速均质搅拌器均质搅拌5min之后，将反应器升温至80°C，保温反应6h，过滤，并用去离子水反复洗涤， 直至用AgNO3溶液滴加到洗涤液中不出现白色沉淀，将制得的有机累托石烘干，并粉碎研磨。取5份磨细的有机粘土累托石，加入到47. 5份聚脲涂料R组分，搅拌均勻。再用高速均质搅拌器均质分散5min，再加入47. 5份得聚脲涂料A组分，真空脱气5min，涂膜，制得纳米复合材料。
在制备纳米复合材料的过程中，所采用C18改性的累托石。所加入有机累托石的质量分数为3%、4%及5%，制得的纳米复合材料分别记为2-聚脲、4-聚脲及5-聚脲。制得的纳米复合材料的力学性能如下
权利要求
1.一种有机累托石/聚脲纳米复合材料，其特征在于各组分质量份数百分比为有机累托石粘土 1 10，聚脲90 99 ；所述有机累托石粘土采用C12 C18长链有机季铵盐或 C12 C18长链有机二元胺对钠累托石进行有机阳离子交换插层处理得到；具体制备步骤如下步骤1 将钠累托石与400 IOOOml水加入反应器中搅拌制浆，将有机改性剂C12溶于水后加入到浆液中，均质分散3 15分钟，并在80 100°C下保温反应3 12h ；所述钠累托石、有机改性剂的比例为有机改性剂的加入量为钠累托石阳离子交换量的1 3倍。步骤2 用去离子水反复洗涤并过滤得到滤饼，当采用浓度为0. lmol/L的AgNO3溶液在洗涤液中检查不到卤素离子后为止；将滤饼烘干研磨制得颗粒尺寸为1 15μπι的有机累托石粘土 ；步骤3 将有机累托石粘土 1 10份，加入到45 58. 5份聚脲涂料组分R中，利用高速均质搅拌器均质分散5 15分钟；分散均勻后再与45 58. 5份聚脲涂料组分A混合搅拌；所述R组分和A组分的质量比为0. 8 1. 2 ；步骤4 再利用真空脱气3 5分钟，倒在玻璃板上，流延成膜，制得有机累托石/聚脲纳米复合材料。
2.根据权利要求1所述的有机累托石/聚脲纳米复合材料，其特征在于所述钠累托石为纯度70%的钠基累托石。
3.根据权利要求1所述的有机累托石/聚脲纳米复合材料，其特征在于所述步骤1中的有机改性剂为C16或c18。
全文摘要
本发明涉及一种有机累托石/聚脲纳米复合材料，技术特征在于以累托石硅酸盐为添加剂，选用含有C12～C18分子链的有机二元胺或季铵盐对其进行改性，再通过原位聚合方法制备了有机累托石/聚脲纳米复合材料。本发明制备的聚脲复合材料具有加工工艺简单、成本低廉；与纯聚脲相比纳米复合材料拉伸强度大，断裂伸长率高，初始分解温度高等特点。
文档编号C08K9/04GK102352097SQ20111027473
公开日2012年2月15日 申请日期2011年9月15日 优先权日2011年9月15日
发明者佘希锋, 余滔, 唐林, 徐敬生, 马晓燕 申请人:西北工业大学