耳机线材用高分子基纳米复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及纳米复合材料领域，特别涉及一种耳机线材用高分子基纳米复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]高分子基复合材料由于既保持了高分子基体本身的各种优异性能，又能充分发挥纳米单元的特异性能，还可抑止纳米单元的氧化和聚集，使体系具有较高的长效稳定性。纳米改性水性聚氨酯材料克服了水性聚氨酯耐水、耐候性等缺陷，提高了材料的耐水、耐老化性、抗沾污性、热稳定性和耐磨性，还可以使水性聚氨酯具备抗菌、抗辐射、防臭等性能。
[0003]麦饭石是一种对生物无毒、无害并具有一定生物活性的复合矿物或药用岩石。我国麦饭石资源极为丰富。麦饭石的主要化学成分是无机的硅铝酸盐，其中主要为二氧化硅、氧化铝，麦饭石是多孔性的，已确认是海绵状多孔性的，吸附能力很强，麦饭石能释放出多种的微量元素(矿物质)，因能溶出矿物质的特性，，具有较强的吸附性和亲皮肤的效果。
[0004]现有的高分子基纳米复合材料及其制备方法，往往因无机纳米颗粒具有极高的表面能，有很强的团聚趋势，在与聚合物混合的加工过程中遇热、力等作用，破坏其原为分散的平衡状态，往往得到的是纳米颗粒团聚成几百纳米甚至微米尺度的复合材料，从而丧失纳米颗粒的特有功能和作用。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明的目的在于，提供一种具备耐水、耐老化性、抗沾污性、亲肤性好、抗菌、抗辐射、环保等综合性能优异的耳机线材用高分子基纳米复合材料及其制备方法。
[0006]本发明为达到上述目的所采用的技术方案是:
[0007]一种耳机线材用高分子基纳米复合材料，其由如下重量份数的组分制成:水性聚氨酯纳米复合乳液20-30份、油类增塑剂30-40份、硬质酸钠6-10份、碳酸钙10-20份。
[0008]进一步，所述的油类增塑剂为石蜡油、白油、环烷油中的任一种或两种。
[0009]进一步，所述的水性聚氨酯纳米复合乳液中所含的组分及质量比为有机改性麦饭石分散液0.05:聚合物二元醇2.8:HDI三聚体1.2:水溶性壳聚糖2.3:催化剂二月桂酸二丁基锡0.03:三羟甲基丙烷0.3:抗氧剂1010 0.015:三乙胺0.2:去离子水10:乙二胺0.04。
[0010]进一步，所述的聚合物二元醇为聚四氢呋喃醚二醇、聚丙二醇和聚己内酯二醇中的一种或两种，聚合物二元醇的分子量为1000-4000 ;所述的水溶性壳聚糖为脱乙酰度48%的壳聚糖。
[0011]进一步，所述的有机改性麦饭石分散液是有机改性麦饭石分散于体积比为1:1的无水乙醇与DMF的混合液中而得到的，其浓度范围为lmg/ml-3mg/ml。
[0012]进一步，所述的有机改性麦饭石的原料组分及重量百分数为麦饭石3_8wt%、去离子水82-95wt %、0.5-1 %三聚磷酸钠、有机改性剂5-9wt %，其中所述的麦饭石为粒径35-100nm的纳米级麦饭石微粉、所述的有机改性剂为γ -氨丙基三乙氧基硅烷。
[0013]一种前述的耳机线材用高分子基纳米复合材料的制备方法，其包括下列步骤:
[0014](I)有机改性麦饭石分散液的制备:
[0015]将3_8wt%的麦饭石、82_95wt%的去离子水、0.5-1 %的三聚磷酸钠加入反应罐中，在30°C转速1500r/min下搅拌1_2小时，再加入5_9wt %的有机改性剂，在50_80°C、1500r/min下继续搅拌3_4小时，过滤，用去离子水或无水乙醇洗涤，取出瞭干，在60_80°C条件下干燥，制得有机改性麦饭石；之后将有机改性麦饭石分散在体积比为1:1的无水乙醇与DMF的混合液中，控制浓度范围为lmg/ml-3mg/ml，得到均匀的有机改性麦饭石分散液；
[0016](2)水性聚氨酯纳米复合乳液:
[0017]将有机改性麦饭石分散液与聚合物二元醇、HDI三聚体、水溶性壳聚糖、催化剂二月桂酸二丁基锡一起加入反应罐中，于70-80°C进行预聚反应2-3h，于50-100°C下脱泡2-3h，制得聚氨酯预聚体；之后加入三羟甲基丙烷、抗氧剂1010反应l_2h，再加入三乙胺中和，加入适量丙酮降粘，继续搅拌20min后，在高速搅拌下快速加入去离子水和乙二胺乳化lh，反应结束，得到水性聚氨酯纳米复合乳液；
[0018](3)高分子基纳米复合材料的制备:
[0019]将水性聚氨酯纳米复合乳液进行喷雾干燥后，与油性增塑剂、硬质酸钠、碳酸钙按设定比例加入挤出机中，混炼挤出后制得高分子基纳米复合材料。
[0020]进一步，所述的步骤⑵中原料及其质量比为:有机改性麦饭石分散液0.05:聚合物二元醇2.8:HDI三聚体1.2:水溶性壳聚糖2.3:催化剂二月桂酸二丁基锡0.03:三羟甲基丙烷0.3:抗氧剂10100.015:三乙胺0.2:去离子水10:乙二胺0.04。
[0021]进一步，所述步骤(3)中原料及其质量份数为:水性聚氨酯纳米复合乳液20-30份、油类增塑剂30-40份、硬质酸钠6-10份、碳酸钙10-20份。
[0022]进一步，所述步骤(3)挤出机的加工温度为150_250°C。
[0023]本发明与现有技术相比，具有如下优点:
[0024]1、本发明提供的高分子基纳米复合材料，采用有机改性麦饭石纳米材料对水性聚氨酯进行改性，同时用脱乙酰壳聚糖进行复合改性，提高了材料的综合性能，其适合应用在耳机线材的外被材料；其中水性聚氨酯纳米复合乳液还可以在耳机线加工成型过程中，通过喷雾法，用于耳机线的涂层材料，以提高耳机线材的耐水、耐老化性、耐黄变、抗沾污性、热稳定性和耐磨性，使其还具备抗菌、抗辐射、防臭等性能。
[0025]2、本发明采用的制备方法工艺合理，可大规模生产；采用原位填充方式，使无机纳米粒子麦饭石能在聚氨酯中均匀分散，克服了现有无机纳米粒子因表面能高而极易团聚、纳米单元易氧化的问题，使粒子的纳米特性保持好，且保持了水性聚氨酯本身的各种优异性能；同时纳米水性聚氨酯复合材料只经过一次聚合成型不需要热加工，避免了由此产生的降解保证了基体各性能的稳定性。
[0026]上述是发明技术方案的概述，以下结合【具体实施方式】，对本发明做进一步说明。【具体实施方式】:
[0027]实施例1本实施例提供的耳机线材用高分子基纳米复合材料，其由如下重量份数的组分制成:水性聚氨酯纳米复合乳液20-30份、油类增塑剂30-40份、硬质酸钠6-10份、碳酸钙10-20份。
[0028]进一步，所述的油类增塑剂为石蜡油、白油、环烷油中的任一种或两种。
[0029]进一步，所述的水性聚氨酯纳米复合乳液中所含的组分及质量比为有机改性麦饭石分散液0.05:聚合物二元醇2.8:HDI三聚体1.2:水溶性壳聚糖2.3:催化剂二月桂酸二丁基锡0.03:三羟甲基丙烷0.3:抗氧剂1010 0.015:三乙胺0.2:去离子水10:乙二胺0.04。
[0030]进一步，所述的聚合物二元醇为聚四氢呋喃醚二醇、聚丙二醇和聚己内酯二醇中的一种或两种，聚合物二元醇的分子量为1000-4000 ;所述的水溶性壳聚糖为脱乙酰度48%的壳聚糖。
[0031]进一步，所述的有机改性麦饭石分散液是有机改性麦饭石分散于体积比为1:1的无水乙醇与DMF的混合液中而得到的，其浓度范围为lmg/ml-3mg/ml。
[0032]进一步，所述的有机改性麦饭石的原料组分及重量百分数为麦饭石3_8wt%、去离子水82-95wt%、0.5-lwt%三聚磷酸钠、有机改性剂5_9wt%，其中所述的麦饭石为粒径35-100nm的纳米级麦饭石微粉、所述的有机改性剂为γ -氨丙基三乙氧基硅烷。
[0033]一种前述的耳机线材用高分子基纳米复合材料的制备方法，其包括下列步骤:
[0034](I)有机改性麦饭石分散液的制备:
[0035]将3_8wt%的麦饭石、82_95wt%的去离子水、0.5-1 %的三聚磷酸钠加入反应罐中，在30°C转速1500r/min下搅拌1_2小时，再加入5_9wt %的有机改性剂，在50_80°C、1500r/min下继续搅拌3_4小时，过滤，用去离子水或无水乙醇洗涤，取出瞭干，在60_80°C条件下干燥，制得有机改性麦饭石；之后将有机改性麦饭石分散在体积比为1:1的无水乙醇与DM