一种纳米复合体系改性聚氨酯钢塑复合管及其制备方法
【专利摘要】本发明公开一种纳米复合体系改性聚氨酯钢塑复合管及其制备方法，包括分子量在1000~3000的聚四氢呋喃二醇、纯度为80%~100%的甲苯二异氰酸酯、二邻氯二苯胺甲烷、N，N`—二甲苯基对苯二胺，经过表面改性处理的纳米二氧化硅，经过酸化处理的纳米蒙脱土。本发明制备的复合管具有高耐磨性、回弹性好、耐热性好、抗张强度高、耐水解性突出，大大提高了管道运输的效率的优点。
【专利说明】一种纳米复合体系改性聚氨酯钢塑复合管及其制备方法
[0001]【技术领域】:
本发明公开一种纳米复合体系改性聚氨酯钢塑复合管及其制备方法。
[0002]【背景技术】:
目前管道输送用管道选材种类繁多，有硬质复合管(包括铸石、陶瓷、碳化硅复合管及双金属管)、软质复合管(包括钢橡、钢塑、钢聚氨酯、超高分子量聚乙烯复合管)、单质管(包括普通钢管、贝氏体钢管、特种钢管、超高分子量聚乙烯及其他塑料裸管)等。其中铸石管、陶瓷管、碳化硅管、钢橡管等，在我国已有十几年的生产和应用历史，由于产品固有的某种缺陷或不足，如铸石管、陶瓷管，碳化硅管的重量重安装维护不便、弯头等管件不耐冲击易脱落、焊接连接时管道质量不同一存在明显薄弱环节；钢橡管的抗磨能力略显不足、抗负压能力差易发生鼓包、脱裤子的故障；超高分子量聚乙烯管作为国际上已经普遍采用的新型抗磨管道材料，在我国的研究、开发、生产也有了数年的历史。目前国内超高分子量聚乙烯钢塑管由于技术的不成熟性，很难生产出真正意义上的超高分子量聚乙烯，在攀西地区应用时，并未能适应其特殊工况条件和气候特点，在抗磨能力和热膨胀应力方面普遍还存在不小的问题。
[0003]
【发明内容】
:
本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种高耐磨性、回弹性好、耐热性好、抗张强度高、耐水解性突出、与金属粘接好、耐振动及户外耐候性好的纳米复合体系改性聚氨酯钢塑复合管及其制备方法。
[0004]本发明的目的通过以下技术方案来实现:一种纳米复合体系改性聚氨酯橡胶，包括分子量在100(Γ3000的聚四氢呋喃二醇、纯度为80°/Γ?00%的甲苯二异氰酸酯、二邻氯二苯胺甲烷、N, N'—二甲苯基对苯二胺，经过表面改性处理的纳米二氧化硅，经过酸化处理的纳米蒙脱土，所述聚四氢呋喃二醇:甲苯二异氰酸酯:二邻氯二苯胺甲烷:Ν，N'—二甲苯基对苯二胺:纳米二氧化硅:纳米蒙脱土的质量比为75%?77.5%:19%?21.5%:1.0%?1.3%:0.5%?1.5%:0.259Γ0.5%:0.5%?1.5%。。
[0005]一种纳米复合体系改性聚氨酯钢塑复合管的制备方法，包括以下步骤:
A:首先在三口烧瓶中，先将乙醇加热到60°C，然后将水和三甲氧基硅烷按摩尔比3:1在搅拌下依次加入，在偶联剂加入Imin后将纳米二氧化硅加入，继续在60°C下搅拌60min，然后在70°C下蒸馏去除乙醇，最后在120°C下干燥2h去除水份，得到表面处理的纳米二氧化硅；
B:在三口烧瓶中，在搅拌状态下向lmol/L的醋酸溶液中加入适量的纳米蒙脱土，升温至80°C保温反应12h左右后，反复以去离子水洗涤至PH值为中性为止，然后在室温下干燥至少48h至恒重；
C:在高速混合机中，将经过表面处理的纳米二氧化硅与经过酸化处理的纳米蒙脱土按质量比1:2充分混合30min?60min ；
D:采用超声波辅助混合设备，将聚四氢呋喃二醇与纳米复合体系按质量比80: f 80:1.5混合，用聚四氢呋喃二醇对纳米复合体系进行预混插层处理后加入反应釜中，开动搅拌器，设定转速为30转/分同时把反应釜内的温度升至100°C，开始抽真空到负压为0.1MPa保持30分钟，后让反应釜内温度降到4(T45°C ；
E:保持温度在4(T45°C，继续搅拌，然后缓慢向反应釜内加入甲苯二异氰酸酯，停止加热，由于该反应是放热反应，在反应过程中保持反应温度在90°C以下，直至温度降至50°C以下停止搅拌；
F:室温下保持反应釜密闭，将料静置24小时以上，后加热至反应釜内温度到90°C，开始抽真空到负压为0.1MPa保持2小时；
G:将二邻氯二苯胺甲烷和N，N'—二甲苯基对苯二胺加热融化后，与从反应釜内放出的预聚体同时放入搅料桶内搅拌至均匀，
H:按要求将钢管及模盖在离心机上安装好后，将搅拌好的料迅速倒入管内；开动离心浇铸机，保持转速在20(Γ400转/分，温度控制在65°C浇铸2小时，然后将制品放入硫化仓中100°C硫化8小时制得纳米改性聚氨酯钢塑复合管。
[0006]本发明与现有技术相比具有以下优点:高耐磨性、回弹性好、耐热性好、抗张强度高、耐水解性突出、内衬层粘接性好及户外耐候性好，延长了复合管的使用寿命；同时采用浇注型聚氨酯橡胶加高速离心工艺制备的复合管是整体一次性成型，且内衬层表面光滑使得该产品相比一般的产品管内的摩擦阻力小，大大提高了管道运输的效率。
[0007]【具体实施方式】:
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
[0008]本发明公开一种纳米复合体系改性聚氨酯钢塑复合管及其制备方法的【具体实施方式】:一种纳米复合体系改性聚氨酯橡胶，包括分子量在100(Γ3000的聚四氢呋喃二醇、纯度为80°/Γ?00%的甲苯二异氰酸酯、二邻氯二苯胺甲烷、N, N'—二甲苯基对苯二胺，经过表面改性处理的纳米二氧化硅，经过酸化处理的纳米蒙脱土，所述聚四氢呋喃二醇:甲苯二异氰酸酯:二邻氯二苯胺甲烷:Ν，N'—二甲苯基对苯二胺:纳米二氧化硅:纳米蒙脱土的质量比为 75%?77.5%: 19%?21.5%:1.0%?1.3%:0.5%?1.5%:0.5%?1.5%:1%?3%。
[0009]一种纳米复合体系改性聚氨酯钢塑复合管的制备方法，包括以下步骤:首先在三口烧瓶中，先将乙醇加热到60°C，然后将水和三甲氧基硅烷按摩尔比3:1在搅拌下依次加入，在偶联剂加入Imin后将纳米二氧化硅加入，继续在60°C下搅拌60min，然后在70°C下蒸馏去除乙醇，最后在120°C下干燥2h去除水份，得到表面处理的纳米二氧化硅；在三口烧瓶中，在搅拌状态下向lmol/L的醋酸溶液中加入适量的纳米蒙脱土，升温至80°C保温反应12h左右后，反复以去离子水洗涤至PH值为中性为止，然后在室温下干燥至少48h至恒重；在高速混合机中，将经过表面处理的纳米二氧化硅与经过酸化处理的纳米蒙脱土按质量比1:2充分混合30mirT60min ;采用超声波辅助混合设备，将聚四氢呋喃二醇与纳米复合体系按质量比80: f 80:1.5混合，用聚四氢呋喃二醇对纳米复合体系进行预混插层处理后加入反应釜中，开动搅拌器，设定转速为30转/分同时把反应釜内的温度升至100°C，开始抽真空到负压为0.1MPa保持30分钟，后让反应釜内温度降到4(T45°C ;保持温度在4(T45°C，继续搅拌，然后缓慢向反应釜内加入甲苯二异氰酸酯，停止加热，由于该反应是放热反应，在反应过程中保持反应温度在90°C以下，直至温度降至50°C以下停止搅拌；室温下保持反应釜密闭，将料静置24小时以上，后加热至反应釜内温度到90°C，开始抽真空到负压为0.1MPa保持2小时；将二邻氯二苯胺甲烷和N，N'—二甲苯基对苯二胺加热融化后，与从反应釜内放出的预聚体同时放入搅料桶内搅拌至均匀，将搅拌好的料迅速倒入模具中；开动离心浇铸机，保持转速在20(Γ400转/分，温度控制在65°C浇铸2小时，然后将制品放入硫化仓中100°C硫化8小时制得纳米改性聚氨酯钢塑复合管。
[0010]实施例1:
在两个三口烧瓶中分别对纳米二氧化硅及纳米蒙脱土进行表面改性处理及酸化处理后洗涤干燥至恒重，按比例称取1.5kg纳米二氧化硅及3kg纳米蒙脱土经高速混合机搅拌均匀后与400KG起始剂聚四氢呋喃二醇通过超声波辅助混合设备混合后通过真空泵抽入反应釜中加热到100°C并搅拌在负压0.1MPa下抽真空脱水30min后降温至45°C，然后加入110KG甲苯二异氰酸酯，搅拌并开始反应同时控制反应温度在90°C以下，待反应温度降至室温后停止搅拌，并保持反应釜密封静置24h后重新加热升温至90°C搅拌并在负压0.1MPa下抽真空脱水2h后保持聚氨酯预聚体料温在80°C，然后按照质量比10:1称取扩链剂二邻氯二苯胺甲烷加热融化后在搅料桶内搅拌至均匀。将搅拌好的料倒入装有模盖的钢管中在80°C下离心浇铸2h后放入硫化仓经100°C硫化8h制得成品。
[0011]实施例2:
在两个三口烧瓶中分别对纳米二氧化硅及纳米蒙脱土进行表面改性处理及酸化处理后洗涤干燥至恒重，按比例称取2kg纳米二氧化硅及4kg纳米蒙脱土经高速混合机搅拌均匀后与400KG起始剂聚四氢呋喃二醇通过超声波辅助混合设备混合后通过真空泵抽入反应釜中加热到100°C并搅拌在负压0.1MPa下抽真空脱水30min后降温至45°C，然后加入120KG甲苯二异氰酸酯，搅拌并开始反应同时控制反应温度在90°C以下，待反应温度降至室温后停止搅拌，并保持反应釜密封静置24h后重新加热升温至90°C搅拌并在负压0.1MPa下抽真空脱水2h后保持聚氨酯预聚体料温在80°C，然后按照质量比10:1.1称取扩链剂二邻氯二苯胺甲烷加热融化后在搅料桶内搅拌至均匀。将搅拌好的料倒入装有模盖的钢管中在80°C下离心浇铸Ih后放入硫化仓经100°C硫化8h制得成品。
[0012]实施例3:
在两个三口烧瓶中分别对纳米二氧化硅及纳米蒙脱土进行表面改性处理及酸化处理后洗涤干燥至恒重，按比例称取1.5kg纳米二氧化硅及3kg纳米蒙脱土经高速混合机搅拌均匀后与400KG起始剂聚四氢呋喃二醇通过超声波辅助混合设备混合后通过真空泵抽入反应釜中加热到100°C并搅拌在负压0.1MPa下抽真空脱水30min后降温至45°C，然后加入120KG甲苯二异氰酸酯，搅拌并开始反应同时控制反应温度在90°C以下，待反应温度降至室温后停止搅拌，并保持反应釜密封静置24h后重新加热升温至90°C搅拌并在负压0.1MPa下抽真空脱水2h后保持聚氨酯预聚体料温在80°C，然后按照质量比20:1.1各称取扩链剂二邻氯二苯胺甲烷及N，N'—二甲苯基对苯二胺加热融化后在搅料桶内搅拌至均匀。将搅拌好的料倒入装有模盖的钢管中在80°C下离心浇铸Ih后放入硫化仓经100°C硫化8h制得成品。
[0013]实施例4:
在两个三口烧瓶中分别对纳米二氧化硅及纳米蒙脱土进行表面改性处理及酸化处理后洗涤干燥至恒重，按比例称取1.5kg纳米二氧化硅及3kg纳米蒙脱土经高速混合机搅拌均匀后与400KG起始剂聚四氢呋喃二醇通过超声波辅助混合设备混合后通过真空泵抽入反应釜中加热到100°c并搅拌在负压0.1MPa下抽真空脱水30min后降温至45°C，然后加入120KG甲苯二异氰酸酯，搅拌并开始反应同时控制反应温度在90°C以下，待反应温度降至室温后停止搅拌，并保持反应釜密封静置24h后重新加热升温至90°C搅拌并在负压0.1MPa下抽真空脱水2h后保持聚氨酯预聚体料温在80°C，然后按照质量比10:1.1称取扩链剂N，N'一二甲苯基对苯二胺加热融化后在搅料桶内搅拌至均匀。将搅拌好的料倒入装有模盖的钢管中在80°C下离心浇铸2h后放入硫化仓经100°C硫化8h制得成品。
[0014]本发明高耐磨性、回弹性好、耐热性好、抗张强度高、耐水解性突出、内衬层粘接性好及户外耐候性好，延长了复合管的使用寿命；同时采用浇注型聚氨酯橡胶加高速离心工艺制备的复合管是整体一次性成型，且内衬层表面光滑使得该产品相比一般的产品管内的摩擦阻力小，大大提高了管道运输的效率。
【权利要求】
1.一种纳米复合体系改性聚氨酯钢塑复合管，其特征在于:包括分子量在100(Γ3000的聚四氢呋喃二醇、纯度为809Γ100%的甲苯二异氰酸酯、二邻氯二苯胺甲烷、N，N'—二甲苯基对苯二胺，经过表面改性处理的纳米二氧化硅，经过酸化处理的纳米蒙脱土，所述聚四氢呋喃二醇:甲苯二异氰酸酯:二邻氯二苯胺甲烷:Ν，N'—二甲苯基对苯二胺:纳米二氧化硅:纳米蒙脱土的质量比为 75%?77.5%: 19%?21.5%:1.0%?1.3%:0.5%?1.5%:0.25%?0.5%:0.5%?1.5%。
2.—种纳米复合体系改性聚氨酯钢塑复合管的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: A:首先在三口烧瓶中，先将乙醇加热到60°C，然后将水和三甲氧基硅烷按摩尔比3:1在搅拌下依次加入，在偶联剂加入Imin后将纳米二氧化硅加入，继续在60°C下搅拌60min，然后在70°C下蒸馏去除乙醇，最后在120°C下干燥2h去除水份，得到表面处理的纳米二氧化硅； B:在三口烧瓶中，在搅拌状态下向lmol/L的醋酸溶液中加入适量的纳米蒙脱土，升温至80°C保温反应12h左右后，反复以去离子水洗涤至PH值为中性为止，然后在室温下干燥至少48h至恒重； C:在高速混合机中，将经过表面处理的纳米二氧化硅与经过酸化处理的纳米蒙脱土按质量比1:2充分混合30min?60min ； D:采用超声波辅助混合设备，将聚四氢呋喃二醇与纳米复合体系按质量比80: f 80:1.5混合，用聚四氢呋喃二醇对纳米复合体系进行预混插层处理后加入反应釜中，开动搅拌器，设定转速为30转/分同时把反应釜内的温度升至100°C，开始抽真空到负压为.0.1MPa保持30分钟，后让反应釜内温度降到4(T45°C ； E:保持温度在4(T45°C，继续搅拌，然后缓慢向反应釜内加入甲苯二异氰酸酯，停止加热，由于该反应是放热反应，在反应过程中保持反应温度在80°C以下，直至温度降至50°C以下停止搅拌； F:室温下保持反应釜密闭，将料静置24小时以上，后加热至反应釜内温度到90°C，开始抽真空到负压为0.1MPa保持2小时； G:将二邻氯二苯胺甲烷和N，N'—二甲苯基对苯二胺加热融化后，与从反应釜内放出的预聚体同时放入搅料桶内搅拌至均匀， H:按要求将钢管及模盖在离心机上安装好后，将搅拌好的料迅速倒入管内；开动离心浇铸机，保持转速在20(Γ400转/分，温度控制在65°C浇铸2小时，然后将制品放入硫化仓中100°C硫化8小时制得纳米改性聚氨酯钢塑复合管。
【文档编号】C08L75/08GK104448784SQ201310568008
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日
【发明者】吉林, 闻舟 申请人:江苏吉星管业科技有限公司