一种耐磨蚀聚氨酯材料的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及聚氨酯材料技术领域，尤其涉及一种耐磨蚀聚氨酯材料。
【背景技术】
[0002]聚氨酯弹性体具有高强度、高弹性、高伸长率的特点，并且具有优异的耐磨性、耐油性、耐撕裂性、耐化学品性，减震性能好，硬度的调节范围大，在许多领域获得广泛的应用。
[0003]但是，聚氨酯弹性体的耐热性能较差，在高温条件下，力学性能下降明显，导致弹性体在动态、温度较高的条件下使用时，其耐磨性降低、机械性能下降，外形尺寸发生改变，硬度、强度、模量性能均下降，从而限制了聚氨酯弹性体的应用。
【发明内容】
[0004]基于【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了一种耐磨蚀聚氨酯材料，本发明耐磨性好、耐腐蚀性好、机械性能高。
[0005]本发明提出的一种耐磨蚀聚氨酯材料，其原料包括:聚四氢呋喃醚二醇、二甲基联苯二异氰酸酯、二羟甲基丁酸、三异丙醇胺、对苯二酚二羟乙基醚、纳米二氧化钛、3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷和辛酸亚锡；
[0006]其中，在耐磨蚀聚氨酯制备过程中，取干燥后的聚四氢呋喃醚二醇，通入氮气，升温，保温搅拌，滴加二甲基联苯二异氰酸酯的N，N-二甲基甲酰胺溶液，继续保温搅拌，升温，滴加二羟甲基丁酸的N，N- 二甲基甲酰胺溶液，保温搅拌，降温，滴加三异丙醇胺的N，N- 二甲基甲酰胺溶液和对苯二酚二羟乙基醚的N，N_ 二甲基甲酰胺溶液，保温搅拌，提纯得到中间物料；向3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷的N，N- 二甲基甲酰胺溶液中加入纳米二氧化钛，超声分散均匀，通入氮气，升温，保温搅拌，提纯得到改性纳米二氧化钛；通入氮气，取中间物料的N，N-二甲基甲酰胺溶液，加入辛酸亚锡，升温，滴加改性纳米二氧化钛的N，N- 二甲基甲酰胺溶液，保温搅拌，提纯得到耐磨蚀聚氨酯材料。
[0007]优选地，在耐磨蚀聚氨酯制备过程中，取干燥后的聚四氢呋喃醚二醇，通入氮气，升温至50-70°C，保温搅拌50-60min，滴加二甲基联苯二异氰酸酯的N，N- 二甲基甲酰胺溶液，继续保温搅拌2-3h，升温至70-80°C，滴加二羟甲基丁酸的N，N- 二甲基甲酰胺溶液，保温搅拌3-5h，降温至50-60°C，滴加三异丙醇胺的N，N- 二甲基甲酰胺溶液和对苯二酚二羟乙基醚的N，N- 二甲基甲酰胺溶液，保温搅拌5-7h，冷却至室温，加水进行沉降，过滤，水洗，减压干燥得到中间物料；向3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷的N，N- 二甲基甲酰胺溶液中加入纳米二氧化钛，超声分散均匀，通入氮气，升温至70-90°C，保温搅拌20-28h，抽滤，乙醇洗涤，干燥得到改性纳米二氧化钛；通入氮气，取中间物料的N，N- 二甲基甲酰胺溶液，加入辛酸亚锡，升温至80-100°C，滴加改性纳米二氧化钛的N，N- 二甲基甲酰胺溶液，保温搅拌8-10h，冷却至室温，加水进行沉降，过滤，水洗，减压干燥得到耐磨蚀聚氨酯材料。
[0008]优选地，在耐磨蚀聚氨酯制备过程中，聚四氢呋喃醚二醇的干燥方法为，升温至100-110°C，真空干燥 3-5h。
[0009]优选地，在耐磨蚀聚氨酯制备过程中，二甲基联苯二异氰酸酯的N，N- 二甲基甲酰胺溶液需在lh内滴加完毕。
[0010]优选地，在耐磨蚀聚氨酯制备过程中，N，N-二甲基甲酰胺、乙醇均需经过脱水处理。
[0011]优选地，聚四氢呋喃醚二醇中-0H和二甲基联苯二异氰酸酯中-NC0的摩尔比为1-3:2-6。
[0012]优选地，聚四氢呋喃醚二醇、二羟甲基丁酸、三异丙醇胺、对苯二酚二羟乙基醚的重量比为 80-100:2-4:0.8-1:3.2-4。
[0013]优选地，纳米二氧化钛、3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷的重量比为10-20:
0.5-1.5o
[0014]优选地，中间物料、改性纳米二氧化钛、辛酸亚锡的重量比为90-110:4-6:
0.3—0.7 ο
[0015]上述耐磨聚氨酯制备过程中，水均为去离子水。
[0016]上述耐磨聚氨酯制备过程中，Ν，Ν- 二甲基甲酰胺的作用是溶解分散各物质，水的作用是沉降和洗涤，乙醇的作用是洗涤，故不规定其用量，根据具体操作确定用量。
[0017]本发明选用三异丙醇胺和对苯二酚二羟乙基醚为扩链剂，三异丙醇胺和对苯二酚二羟乙基醚适宜的比例，可以改善本发明的耐磨性和机械性能；聚四氢呋喃醚二醇、二甲基联苯二异氰酸酯和二羟甲基丁酸反应，将羧基引入中间物料，纳米二氧化钛具有良好的导热性、耐腐蚀性、耐磨性，抗紫外线能力强，但是纳米二氧化钛易团聚，亲油性低，本发明将纳米二氧化钛中的羟基和3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷中甲氧基反应得到改性纳米二氧化钛，增加了纳米二氧化钛的亲油性，避免了纳米二氧化钛的团聚，使纳米二氧化钛与中间物料均匀分散，从而进一步使改性纳米二氧化钛中异氰酸基与中间物料中的羧基充分、均匀的反应，将纳米二氧化钛和硅烷偶联剂引入聚氨酯中，从而大大增加了本发明的耐磨性、耐腐蚀性、机械性能、抗紫外线性能和导热性；纳米二氧化钛、硅烷偶联剂、三异丙醇胺、对苯二酚二羟乙基醚相互协调作用，大大增加了本发明的耐磨性、耐腐蚀性、机械性能、抗紫外线性能和导热性。
【具体实施方式】
[0018]下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0019]实施例1
[0020]—种耐磨蚀聚氨酯材料，其原料包括:聚四氢呋喃醚二醇、二甲基联苯二异氰酸酯、二羟甲基丁酸、三异丙醇胺、对苯二酚二羟乙基醚、纳米二氧化钛、3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷和辛酸亚锡；
[0021]其中，在耐磨蚀聚氨酯制备过程中，取干燥后的聚四氢呋喃醚二醇，通入氮气，升温至50°C，保温搅拌60min，滴加二甲基联苯二异氰酸酯的N，N- 二甲基甲酰胺溶液，继续保温搅拌2h，升温至80 °C，滴加二羟甲基丁酸的N，N- 二甲基甲酰胺溶液，保温搅拌3h，降温至60°C，滴加三异丙醇胺的N，N- 二甲基甲酰胺溶液和对苯二酚二羟乙基醚的N，N- 二甲基甲酰胺溶液，保温搅拌5h，冷却至室温，加水进行沉降，过滤，水洗，减压干燥得到中间物料，其中，聚四氢呋喃醚二醇的干燥方法为，升温至110°C，真空干燥3h，二甲基联苯二异氰酸酯的N，N-二甲基甲酰胺溶液需在lh内滴加完毕，聚四氢呋喃醚二醇中-0H和二甲基联苯二异氰酸酯中-NCO的摩尔比为3:2，聚四氢呋喃醚二醇、二羟甲基丁酸、三异丙醇胺、对苯二酚二羟乙基醚的重量比为100:2:1:3.2 ;向3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷的N，N- 二甲基甲酰胺溶液中加入纳米二氧化钛，超声分散均匀，通入氮气，升温至90°C，保温搅拌20h，抽滤，乙醇洗涤，干燥得到改性纳米二氧化钛，其中，纳米二氧化钛、3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷的重量比为20:0.5 ;通入氮气，取中间物料的N，N-二甲基甲酰胺溶液，加入辛酸亚锡，升温至100°C，滴加改性纳米二氧化钛的N，N-二甲基甲酰胺溶液，保温搅拌8h，冷却至室温，加水进行沉降，过滤，水洗，减压干燥得到耐磨蚀聚氨酯材料，其中，N，N-二甲基甲酰胺、乙醇均需经过脱水处理，中间物料、改性纳米二氧化钛、辛酸亚锡的重量比为110:4:
0.7。
[0022]实施例2
[0023]—种耐磨蚀聚氨酯材料，其原料包括:聚四氢呋喃醚二醇、二甲基联苯二异氰酸酯、二羟甲基丁酸、三异丙醇胺、对苯二酚二羟乙基醚、纳米二氧化钛、3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷和辛酸亚锡；
[0024]其中，在耐磨蚀聚氨酯制备过程中，取干燥后的聚四氢呋喃醚二醇，通入氮气，升温至70°C，保温搅拌50min，滴加二甲基联苯二异氰酸酯的N，N_ 二甲基甲酰胺溶液，继续保温搅拌3h，升温至70 °C，滴加二羟甲基丁酸的N，N- 二甲基甲酰胺溶液，保温搅拌5h，降温至50°C，滴加三异丙醇胺的N，N- 二甲基甲酰胺溶液和对苯二酚二羟乙基醚的N，N- 二甲基甲酰胺溶液，保温搅拌7h，冷却至室温，加水进行沉降，过滤，水洗，减压干燥得到中间物料，其中，聚四氢呋喃醚二醇的干燥方法为，升温至100°C，真空干燥5h，二甲基联苯二异氰酸酯的N，N-二甲基甲酰胺溶液需在lh内滴加完毕，聚四氢呋喃醚二醇中-0H和二甲基联苯二异氰酸酯中-NC0的摩尔比为1:6，聚四氢呋喃醚二醇、二羟甲基丁酸、三异丙醇胺、对苯二酚二羟乙基醚的重量比为80:4:0.8:4 ;向3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷的N，N-二甲基甲酰胺溶液中加入纳米二氧化钛，超声分散均匀，通入氮气，升温至70°C，保温搅拌28h，抽滤，乙醇洗涤，干燥得到改性纳米二氧化钛，其中，纳米二氧化钛、3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷的重量比为10:1.5 ;通入氮气，取中间物料的N，N-二甲基甲酰胺溶液，加入辛酸亚锡，升温至80°C，滴加改性纳米二氧化钛的N，N-二甲基甲酰胺溶液，保温搅拌10h，冷却至室温，加水进行沉降，过滤，水洗，减压干燥得到耐磨蚀聚氨酯材料，其中，N，N-二甲基甲酰胺、乙醇均需经过脱水处理，中间物料、改性纳米二氧化钛、辛酸亚锡的重量比为90:6:
0.3。
[0025]实施例3
[0026]—种耐磨蚀聚氨酯材料，其原料包括:聚四氢呋喃醚二醇、二甲基联苯二异氰酸酯、二羟甲基丁酸、三异丙醇胺、对苯二酚二羟乙基醚、纳米二氧化钛、3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷和辛酸亚锡；
[0027]其中，在耐磨蚀聚氨酯制备过程中，取干燥后的聚四氢呋喃醚二醇，通入氮气，升温至55°C，保温搅拌57min，滴加二甲基联苯二异氰酸酯的N，N_ 二甲基甲酰胺溶液，继续保温搅拌2.3h，升温至78°C，滴加二羟甲基丁酸的N，N-二甲基甲酰胺溶液，保温搅拌3.5h，降温至57°C，滴加三异丙醇胺的N，N- 二甲基甲酰胺溶液和对苯二