一种耐热耐水改性聚氨酯复合材料的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及聚氨酯技术领域，尤其涉及一种耐热耐水改性聚氨酯复合材料。
【背景技术】
[0002]聚氨酯是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称，具有优异的耐磨、耐油、耐撕裂、耐化学腐蚀等特性，其用途非常广，可以代替橡胶、塑料、尼龙等，用于机场、酒店、建材、汽车厂、煤矿厂、水泥厂、高级公寓、别墅、园林美化、彩石艺术、公园等领域。但普通的聚氨酯材料易于水解，且耐热性不是很理想，大大限制了聚氨酯材料在实际中的应用。
【发明内容】
[0003]基于【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了一种耐热耐水改性聚氨酯复合材料，其耐水性能优异，耐热性好，且强度高。
[0004]本发明提出的一种耐热耐水改性聚氨酯复合材料，其原料按重量份包括以下组分:聚碳酸酯二元醇50-70份、六亚甲基二异氰酸酯50-70份、聚异氰脲酸酯20-35份、硅烷偶联剂KH-5605-15份、三羟乙基异氰尿酸酯2.5-5份、三异丙醇胺2.5-8份、催化剂
0.01-0.08份、1H，1H，8H，8H-十二氟_1，8-辛二醇1-3.5份、氯化聚乙烯1-2.5份、聚丙烯
2.5-5份、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物1.5-4份、纳米碳酸钙1-3.5份、有机改性蒙脱土 1.5-3份、空心玻璃微珠1-3.5份、膨胀蛭石0.5-2.5份、纳米氧化铈1_2.5份、纳米氢氧化镁1.5-3份、磷酸三(2-氯乙基)酯1-3.5份、三(2，4- 二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.5-3份、二(辛烷基苯酚聚氧乙烯醚)磷酯1-2.5份。
[0005]在具体实施例中，本发明提出的一种耐热耐水改性聚氨酯复合材料，其原料中，聚碳酸酯二元醇的重量份可以为 50、52、53、54、56、57、58、59、59.3、6162、64、65、67、68、68.6、69,69.3、70份；六亚甲基二异氰酸酯的重量份可以为50、53、54、56、56.3、57、58、59、59.3、60、62、63、64、65、65.3、67、68、68.6,69,69.3、70 份;聚异氰脲酸酯的重量份可以为 20、22、23、25、26、28、29、29.3、31、32、33、33.5、34、34.6、35 份；硅烷偶联剂 KH-560 的重量份可以为 5、6、7、8、8.5、9、9.3、10、10.3、11、11.2、12、13、13.4、14、14.6、15 份；三羟乙基异氰尿酸酯的重量份可以为2.5,2.8,2.9、3、3.2,3.4,3.8、4、4.2,4.5,4.8、5份；三异丙醇胺的重量份可以为 2.5,2.8,2.9、3、3.4,3.8、4、4.5、5、5.3、6、6.3、7、7.6、8 份;催化剂的重量份可以为 0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08 份；1H，1H，8H，8H-十二氟-1，8-辛二醇的重量份可以为 1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.8、1.9、2、2.1、2.3、2.5、2.7、2.9、3、3.1、
3.2,3.4,3.5 份；氯化聚乙烯的重量份可以为 1、1.2,1.3,1.5,1.8,1.9、2、2.1,2.3,2.45、
2.5 份;聚丙烯的重量份可以为 2.5,2.8,2.9、3、3.2,3.4,3.9、4、4.2,4.5,4.6,4.8、5 份；马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物的重量份可以为1.5,1.6,1.8、2、2.3,2.4,2.7,2.9、3、3.2、
3.4,3.8、4 份；纳米碳酸钙的重量份可以为 1、1.3,1.5,1.8,1.9、2、2.1,2.3,2.5,2.7、3、
3.2,3.4、3.5份；有机改性蒙脱土的重量份可以为1.5,1.8,1.9、2、2.3,2.6,2.7,2.8、3份；空心玻璃微珠的重量份可以为1、1.2,1.5,1.8、2、2.2、2.8、3、3.2、3.4、3.5份；膨胀蛭石的重量份可以为 0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.2、1.5、1.8、1.9、2、2.1、2.3、2.45、2.5 份；纳米氧化铈的重量份可以为1、1.2,1.3,1.5,1.8,1.9、2、2.1,2.2,2.3,2.4、2.5份；纳米氢氧化镁的重量份可以为1.5,1.6,1.8、2、2.2,2.3,2.4,2.6,2.7,2.9、3份；磷酸三(2-氯乙基)酯的重量份可以为 1、1.2、1.5、1.6、1.8、1.9、2、2.1、2.3、2.4、2.6、2.8、2.9、3、3.2、3.4、3.5份；三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯的重量份可以为0.5、0.6、0.8、0.9、1、1.2,1.5、1.8、
1.9、2、2.1,2.3,2.5,2.7,2.8,2.9、3份；二(辛烷基苯酚聚氧乙烯醚)磷酯的重量份可以为 1、1.2、1.7、1.9、2、2.1、2.3、2.45、2.5 份。
[0006]优选地，其原料中，三羟乙基异氰尿酸酯、三异丙醇胺的重量比为3.4-4.6:
4.5-6.5。
[0007]优选地，其原料中，纳米碳酸钙、有机改性蒙脱土、空心玻璃微珠、膨胀蛭石、纳米氧化铈、纳米氢氧化镁的重量比为1.6-3:2-2.8:1.9-3:1-1.9:1.5-2.2:2_3。
[0008]优选地，其原料按重量份包括以下组分:聚碳酸酯二元醇61-65份、六亚甲基二异氰酸酯60-65份、聚异氰脲酸酯28-33份、硅烷偶联剂KH-5609-13份、三羟乙基异氰尿酸酯3.9-4.5份、三异丙醇胺5.2-6份、催化剂0.04-0.06份、1H，1H，8H，8H_十二氟_1，8_辛二醇2.1-2.7份、氯化聚乙烯1.9-2.2份、聚丙烯3.2-4份、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物3.2-3.8份、纳米碳酸钙2-2.7份、有机改性蒙脱土 2-2.6份、空心玻璃微珠2.2-2.8份、膨胀蛭石1.2-1.8份、纳米氧化铈1.8-2.2份、纳米氢氧化镁2.2-2.7份、磷酸三(2-氯乙基)酯1.9-2.6份、三(2，4- 二叔丁基苯基)亚磷酸酯2.1-2.7份、二(辛烷基苯酚聚氧乙烯醚)磷酯1.7-2.2份。
[0009]优选地，其原料按重量份包括以下组分:聚碳酸酯二元醇64份、六亚甲基二异氰酸酯63份、聚异氰脲酸酯30份、硅烷偶联剂KH-56010份、三羟乙基异氰尿酸酯4.2份、三异丙醇胺5.8份、催化剂0.05份、1H，1H，8H，8H-十二氟_1，8_辛二醇2.6份、氯化聚乙烯2份、聚丙烯3.8份、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物3.6份、纳米碳酸钙2.4份、有机改性蒙脱土 2.2份、空心玻璃微珠2.6份、膨胀蛭石1.5份、纳米氧化铈2份、纳米氢氧化镁2.5份、磷酸三(2-氯乙基)酯2份、三(2，4- 二叔丁基苯基)亚磷酸酯2.6份、二(辛烷基苯酚聚氧乙烯醚)磷酯2份。
[0010]优选地，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、三亚乙基二胺按重量比为1-2:5-10组成的混合物。
[0011]优选地，所述纳米碳酸钙的平均粒径为20-45nm ;所述纳米氧化铈的平均粒径为40-55nm ;纳米氢氧化镁的平均粒径为30_60nm。
[0012]优选地，所述氯化聚乙烯中氯含量为35-45%。
[0013]优选地，所述纳米氧化铈为经硅烷偶联剂改性的纳米氧化铈；所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-560、硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-540、硅烷偶联剂A-171、硅烷偶联剂A-172中的一种或者多种的混合物。
[0014]本发明所述耐热耐水改性聚氨酯复合材料可以按照以下工艺进行制备:按配比在反应容器中加入聚碳酸酯二元醇，通入氮气，在100-120°C下真空脱水2-3h，降温至50-60°C，加入六亚甲基二异氰酸酯、聚异氰脲酸酯、硅烷偶联剂KH-560和催化剂，升温至80-100 °C反应1 _2h，然后加入剩余原料，搅拌均匀后倒入预热的模具中，在90-110 °C硫化15-30h，放置2-10d得到所述耐热耐水改性聚氨酯复合材料。
[0015]本发明所述耐热耐水改性聚氨酯复合材料，选择了聚碳酸酯二元醇、六亚甲基二异氰酸酯、聚异氰脲酸酯为聚氨酯单体，由于六亚甲基二异氰酸酯分子量分布窄，并且分子链排列有序，能够在聚氨酯的内部形成较好的微相分离结构，与聚碳酸酯二元醇作用后，能够使聚氨酯材料的耐热性能、耐低温性和耐水性有所提高；加入了硅烷偶联剂KH-560对聚氨酯进行了改性，在体系中，硅烷偶联剂KH-560中的部分环氧基会被打开，从而将硅烷偶联剂KH-560引入到了聚氨酯分子中，形成了网状结构，提高了聚氨酯的交联密度，改善了聚氨酯复合材料的硬度、拉伸强度、扯断伸长率和耐热性；三羟乙基异氰尿酸酯与三异丙醇胺配合作为聚氨酯的扩链剂，能提高复合材料的交联程度，改善复合材料的耐热性，同时具有自催化作用，提高了复合材料的扩链速度；1H，1H，8H，8H-十二氟-1，8-辛二醇加入体系中，能与体系中的活性基团发生反应，从而将氟原子引入体系中，氟原子会向表面迀移，形成氟元素富集，降低了复合材料的表面能，使聚氨酯具有一定的疏水性，限制了水的进入，提高了复合材料的耐水性和耐腐蚀性，另外，由于C-F键非常稳定，在体系中提高了复合材料的耐热性；氯化聚乙烯加入体系中，与聚丙烯、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物配合，与体系的相容性良好，在体系中形成了网状结构，提高了体系的耐油性、耐寒性和耐热性，防止了聚氨酯的变色和褪色，同时改善了复合材料的加工性能，并降低了成本；有机改性蒙脱土加入体系中，与空心玻璃微珠、膨胀蛭石、纳米氢氧化镁、磷酸三(2-氯乙基)酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、二(辛烷基苯酚聚氧乙烯醚)磷酯具有协同作用，提高了复合材料的阻燃性、耐热性和耐水性；另外，二(辛烷基苯酚聚氧乙烯醚)磷酯加入体系中，与硅烷偶联剂KH-560配合，提高了体系中各原料的相容性，同时改善了复合材料的加工性能，防止了无机填料的加入引起的韧性降低的缺陷，与纳米氧化铈配合，提高了复合材料的耐热性和抗老化性。
【具体实施方式】
[0016]下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0017]实施例1
[0018]本发明提出的一种耐热耐水改性聚氨酯复合材料，其原料按重量份包括以下组分:聚碳酸酯二元醇70份、六亚甲基二异氰酸酯50份、聚异氰脲酸酯35份、硅烷偶联剂KH-5605份、三羟乙基异氰尿酸酯5份、三异丙醇胺2.5份、催化剂0.08份、1H，1H，8H，8H-十二氟-1，8-辛二醇1份、氯化聚乙烯2.5份、聚丙烯2.5份、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物4份、纳米碳酸钙1份、有机改性蒙脱土 3份、空心玻璃微珠1份、膨胀蛭石2.5份、纳米氧化铈1份、纳米氢氧化镁3份、磷酸三(2-氯乙基)酯1份、三(2，4- 二叔丁基苯基)亚磷酸酯3份、二(辛烷基苯酚聚氧乙烯醚)磷酯1份；
[0019