一种层状硅橡胶-聚氨酯复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及有机复合材料技术领域，具体为一种层状硅橡胶-聚氨酯复合材料及其制备方法。

背景技术：

pu是polyurethane的缩写，中文名为聚氨基甲酸酯简称聚氨酯，是一种无毒无害的环保材料，其广泛应用于服装面料、医疗卫生、皮革等领域。tpu是thermoplasticurethane的缩写，中文名称为热塑性聚氨酯弹性体，tpu是由二苯甲烷二异氰酸酯(mdi)、甲苯二异氰酸酯(tdi)和大分子多元醇、扩链剂共同反应聚合而成的高分子材料。

现有pu薄膜材料采用聚胺酯薄膜再热贴合tpu形成pu薄膜。但是聚氨酯薄膜材料在使用过程中，比如在服装或鞋材上由于pu材料自身特性导致其耐用性耐高温耐侯性耐水解性能较差，无法满足服装及鞋材等相关行业发展的需要，为使得聚氨酯材料生产出的物品无法适应多种使用场合。为此，本发明提出一种层状硅橡胶-聚氨酯复合材料及其制备方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种层状硅橡胶-聚氨酯复合材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种层状硅橡胶-聚氨酯复合材料，包括复合材料本体，复合材料本体上表层设置有防火层，并且防火层的下方粘合有硅橡胶层，硅橡胶层的下方粘合有聚氨酯热熔胶层，并且聚氨酯热熔胶层下方缝纫有硅橡胶-聚氨酯热熔层，防火层和硅橡胶层之间填充有第一粘合层，并且硅橡胶层和聚氨酯热熔胶层之间填充有第二粘合层，硅橡胶-聚氨酯热熔层和聚氨酯热熔胶层之间连接有若干根纤维缝线，并且硅橡胶-聚氨酯热熔层和聚氨酯热熔胶层通过纤维缝线缝纫贴合，硅橡胶-聚氨酯热熔层由硅橡胶-聚氨酯融合料热熔冷却成型。

在一优选的实施方式中，防火层为阻燃纤维织物与真空镀铝膜粘合而成。

在一优选的实施方式中，第二粘合层的厚度大于第一粘合层的厚度，第二粘合层的厚度为4-7mm，第一粘合层的厚度为2-5mm。

在一优选的实施方式中，纤维缝线为玻璃纤维，纤维缝线的直径为10-20微米。

在一优选的实施方式中，硅橡胶-聚氨酯融合料包括以下组份：50wt％-55wt％硅橡胶、20wt％-25wt％聚氨酯、20wt％-25wt％丁苯胶。

在一优选的实施方式中，防火层、硅橡胶层、聚氨酯热熔胶层和硅橡胶-聚氨酯热熔层的厚度比为1:1:1:1。

本发明还提供了一种制备上述层状硅橡胶-聚氨酯复合材料的方法，包括如下步骤：

步骤一：定量称取；将硅橡胶-聚氨酯融合料的组成原料按照上述组分进行称取；

步骤二：制备预制融合料；先将已经称取的聚氨酯放入高温熔炉内进行180-220℃的高温融化，再熔化硅橡胶和丁苯胶，将熔融的硅橡胶和丁苯胶加入熔融的聚氨酯，并进行高速搅拌；

步骤三：冷却成型；将步骤二中制备成的预制融合料放入成型模具中进行冷却成型，随后通过切割装置进行加工切割成所需要的硅橡胶-聚氨酯热熔层；

步骤四：缝纫贴合；将步骤三中制成的硅橡胶-聚氨酯热熔层上表面覆盖贴合聚氨酯热熔胶层，然后通过专用的缝纫机器用纤维缝线将硅橡胶-聚氨酯热熔层和聚氨酯热熔胶层进行缝纫连接；

步骤五：固化粘连；对步骤四中的已经缝纫完后的聚氨酯热熔胶层上表面均匀涂抹粘合剂形成第二粘合层，通过第二粘合层将硅橡胶层固定粘连于聚氨酯热熔胶层的上表面，随后再对硅橡胶层的上表面均匀涂抹粘合剂形成第一粘合层，通过第一粘合层将防火层固定粘合于硅橡胶层的上表面；以及

步骤六：热压成型；对步骤五加工的半成品通过压合装置进行热压以得到层状硅橡胶-聚氨酯复合材料。

在一优选的实施方式中，高速搅拌的具体工艺为：搅拌温度为160-180℃，搅拌机转速为500-1000rpm，在搅拌过程中向预制融合料中通入高压氮气。

在一优选的实施方式中，热压成型的具体工艺为：热压温度为120-140℃，热压压力为20-30mpa，保压时间为300-500s。

与现有技术相比，本发明的层状硅橡胶-聚氨酯复合材料具有如下有益效果：本发明的层状硅橡胶-聚氨酯复合材料结构设置合理，功能性强，且本发明的制备方法制备出的层状硅橡胶-聚氨酯复合材料耐高温性强度相比传统的聚氨酯薄膜材料得到显著提升，从而使得该层状硅橡胶-聚氨酯复合材料生产的物品适用于更多的场合，更适合推广应用，具有广阔的应用前景和经济效益。

附图说明

图1为本发明的层状硅橡胶-聚氨酯复合材料的结构示意图；

图2是本发明的制备层状硅橡胶-聚氨酯复合材料的方法流程图；

附图标记说明：

1-防火层，2-硅橡胶层，3-聚氨酯热熔胶层，4-硅橡胶-聚氨酯热熔层，5-第一粘合层，6-纤维缝线，7-第二粘合层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明的层状硅橡胶-聚氨酯复合材料的结构示意图。如图所示，层状硅橡胶-聚氨酯复合材料包括：复合材料本体，复合材料本体上表层设置有防火层1，并且防火层1的下方粘合有硅橡胶层2，硅橡胶层2的下方粘合有聚氨酯热熔胶层3，并且聚氨酯热熔胶层3下方缝纫有硅橡胶-聚氨酯热熔层4，防火层1和硅橡胶层2之间填充有第一粘合层5，并且硅橡胶层2和聚氨酯热熔胶层3之间也填充有第二粘合层7，硅橡胶-聚氨酯热熔层4和聚氨酯热熔胶层3之间连接有若干根纤维缝线6，并且硅橡胶-聚氨酯热熔层4和聚氨酯热熔胶层3通过纤维缝线6缝纫贴合，硅橡胶-聚氨酯热熔层4由硅橡胶-聚氨酯融合料热熔冷却成型。

图2是本发明的制备层状硅橡胶-聚氨酯复合材料的方法流程图。如图所示，本发明的制备方法包括如下步骤：

步骤201：步骤一：定量称取；将硅橡胶-聚氨酯融合料的组成原料按照上述组分进行称取；

步骤202：步骤二：制备预制融合料；先将已经称取的聚氨酯放入高温熔炉内进行180-220℃的高温融化，再熔化硅橡胶和丁苯胶，将熔融的硅橡胶和丁苯胶加入熔融的聚氨酯，并进行高速搅拌；

步骤203：步骤三：冷却成型；将步骤二中制备成的预制融合料放入成型模具中进行冷却成型，随后通过切割装置进行加工切割成所需要的硅橡胶-聚氨酯热熔层；

步骤204：步骤四：缝纫贴合；将步骤三中制成的硅橡胶-聚氨酯热熔层上表面覆盖贴合聚氨酯热熔胶层，然后通过专用的缝纫机器用纤维缝线将硅橡胶-聚氨酯热熔层和聚氨酯热熔胶层进行缝纫连接；

步骤205：步骤五：固化粘连；对步骤四中的已经缝纫完后的聚氨酯热熔胶层上表面均匀涂抹粘合剂形成第二粘合层，通过第二粘合层将硅橡胶层固定粘连于聚氨酯热熔胶层的上表面，随后再对硅橡胶层的上表面均匀涂抹粘合剂形成第一粘合层，通过第一粘合层将防火层固定粘合于硅橡胶层的上表面；以及

步骤206：步骤六：热压成型；对步骤五加工的半成品通过压合装置进行热压以得到层状硅橡胶-聚氨酯复合材料。

实施例1

一种层状硅橡胶-聚氨酯复合材料，包括复合材料本体，复合材料本体上表层设置有防火层，并且防火层的下方粘合有硅橡胶层，硅橡胶层的下方粘合有聚氨酯热熔胶层，并且聚氨酯热熔胶层下方缝纫有硅橡胶-聚氨酯热熔层，防火层和硅橡胶层之间填充有第一粘合层，并且硅橡胶层和聚氨酯热熔胶层之间填充有第二粘合层，硅橡胶-聚氨酯热熔层和聚氨酯热熔胶层之间连接有若干根纤维缝线，并且硅橡胶-聚氨酯热熔层和聚氨酯热熔胶层通过纤维缝线缝纫贴合，硅橡胶-聚氨酯热熔层由硅橡胶-聚氨酯融合料热熔冷却成型。防火层为阻燃纤维织物与真空镀铝膜粘合而成。第二粘合层的厚度大于第一粘合层的厚度，第二粘合层的厚度为4mm，第一粘合层的厚度为2mm。纤维缝线为玻璃纤维，纤维缝线的直径为10微米。硅橡胶-聚氨酯融合料包括以下组份：50wt％硅橡胶、25wt％聚氨酯、25wt％丁苯胶。防火层、硅橡胶层(2)、聚氨酯热熔胶层和硅橡胶-聚氨酯热熔层的厚度比为1:1:1:1。层状硅橡胶-聚氨酯复合材料的方法包括如下步骤：步骤一：定量称取；将硅橡胶-聚氨酯融合料的组成原料按照上述组分进行称取；步骤二：制备预制融合料；先将已经称取的聚氨酯放入高温熔炉内进行180℃的高温融化，再熔化硅橡胶和丁苯胶，将熔融的硅橡胶和丁苯胶加入熔融的聚氨酯，并进行高速搅拌；步骤三：冷却成型；将步骤二中制备成的预制融合料放入成型模具中进行冷却成型，随后通过切割装置进行加工切割成所需要的硅橡胶-聚氨酯热熔层；步骤四：缝纫贴合；将步骤三中制成的硅橡胶-聚氨酯热熔层上表面覆盖贴合聚氨酯热熔胶层，然后通过专用的缝纫机器用纤维缝线将硅橡胶-聚氨酯热熔层和聚氨酯热熔胶层进行缝纫连接；步骤五：固化粘连；对步骤四中的已经缝纫完后的聚氨酯热熔胶层上表面均匀涂抹粘合剂形成第二粘合层，通过第二粘合层将硅橡胶层固定粘连于聚氨酯热熔胶层的上表面，随后再对硅橡胶层的上表面均匀涂抹粘合剂形成第一粘合层，通过第一粘合层将防火层固定粘合于硅橡胶层的上表面；步骤六：热压成型；对步骤五加工的半成品通过压合装置进行热压以得到层状硅橡胶-聚氨酯复合材料。高速搅拌的具体工艺为：搅拌温度为160℃，搅拌机转速为500rpm，在搅拌过程中向预制融合料中通入高压氮气。热压成型的具体工艺为：热压温度为120℃，热压压力为20mpa，保压时间为300s。

实施例2

一种层状硅橡胶-聚氨酯复合材料，包括复合材料本体，复合材料本体上表层设置有防火层，并且防火层的下方粘合有硅橡胶层，硅橡胶层的下方粘合有聚氨酯热熔胶层，并且聚氨酯热熔胶层下方缝纫有硅橡胶-聚氨酯热熔层，防火层和硅橡胶层之间填充有第一粘合层，并且硅橡胶层和聚氨酯热熔胶层之间填充有第二粘合层，硅橡胶-聚氨酯热熔层和聚氨酯热熔胶层之间连接有若干根纤维缝线，并且硅橡胶-聚氨酯热熔层和聚氨酯热熔胶层通过纤维缝线缝纫贴合，硅橡胶-聚氨酯热熔层由硅橡胶-聚氨酯融合料热熔冷却成型。防火层为阻燃纤维织物与真空镀铝膜粘合而成。第二粘合层的厚度大于第一粘合层的厚度，第二粘合层的厚度为7mm，第一粘合层的厚度为5mm。纤维缝线为玻璃纤维，纤维缝线的直径为20微米。硅橡胶-聚氨酯融合料包括以下组份：55wt％硅橡胶、25wt％聚氨酯、20wt％丁苯胶。防火层、硅橡胶层(2)、聚氨酯热熔胶层和硅橡胶-聚氨酯热熔层的厚度比为1:1:1:1。层状硅橡胶-聚氨酯复合材料的方法包括如下步骤：步骤一：定量称取；将硅橡胶-聚氨酯融合料的组成原料按照上述组分进行称取；步骤二：制备预制融合料；先将已经称取的聚氨酯放入高温熔炉内进行220℃的高温融化，再熔化硅橡胶和丁苯胶，将熔融的硅橡胶和丁苯胶加入熔融的聚氨酯，并进行高速搅拌；步骤三：冷却成型；将步骤二中制备成的预制融合料放入成型模具中进行冷却成型，随后通过切割装置进行加工切割成所需要的硅橡胶-聚氨酯热熔层；步骤四：缝纫贴合；将步骤三中制成的硅橡胶-聚氨酯热熔层上表面覆盖贴合聚氨酯热熔胶层，然后通过专用的缝纫机器用纤维缝线将硅橡胶-聚氨酯热熔层和聚氨酯热熔胶层进行缝纫连接；步骤五：固化粘连；对步骤四中的已经缝纫完后的聚氨酯热熔胶层上表面均匀涂抹粘合剂形成第二粘合层，通过第二粘合层将硅橡胶层固定粘连于聚氨酯热熔胶层的上表面，随后再对硅橡胶层的上表面均匀涂抹粘合剂形成第一粘合层，通过第一粘合层将防火层固定粘合于硅橡胶层的上表面；步骤六：热压成型；对步骤五加工的半成品通过压合装置进行热压以得到层状硅橡胶-聚氨酯复合材料。高速搅拌的具体工艺为：搅拌温度为180℃，搅拌机转速为1000rpm，在搅拌过程中向预制融合料中通入高压氮气。热压成型的具体工艺为：热压温度为140℃，热压压力为30mpa，保压时间为500s。

实施例3

一种层状硅橡胶-聚氨酯复合材料，包括复合材料本体，复合材料本体上表层设置有防火层，并且防火层的下方粘合有硅橡胶层，硅橡胶层的下方粘合有聚氨酯热熔胶层，并且聚氨酯热熔胶层下方缝纫有硅橡胶-聚氨酯热熔层，防火层和硅橡胶层之间填充有第一粘合层，并且硅橡胶层和聚氨酯热熔胶层之间填充有第二粘合层，硅橡胶-聚氨酯热熔层和聚氨酯热熔胶层之间连接有若干根纤维缝线，并且硅橡胶-聚氨酯热熔层和聚氨酯热熔胶层通过纤维缝线缝纫贴合，硅橡胶-聚氨酯热熔层由硅橡胶-聚氨酯融合料热熔冷却成型。防火层为阻燃纤维织物与真空镀铝膜粘合而成。第二粘合层的厚度大于第一粘合层的厚度，第二粘合层的厚度为5mm，第一粘合层的厚度为3mm。纤维缝线为玻璃纤维，纤维缝线的直径为15微米。硅橡胶-聚氨酯融合料包括以下组份：52wt％硅橡胶、23wt％聚氨酯、25wt％丁苯胶。防火层、硅橡胶层(2)、聚氨酯热熔胶层和硅橡胶-聚氨酯热熔层的厚度比为1:1:1:1。层状硅橡胶-聚氨酯复合材料的方法包括如下步骤：步骤一：定量称取；将硅橡胶-聚氨酯融合料的组成原料按照上述组分进行称取；步骤二：制备预制融合料；先将已经称取的聚氨酯放入高温熔炉内进行190℃的高温融化，再熔化硅橡胶和丁苯胶，将熔融的硅橡胶和丁苯胶加入熔融的聚氨酯，并进行高速搅拌；步骤三：冷却成型；将步骤二中制备成的预制融合料放入成型模具中进行冷却成型，随后通过切割装置进行加工切割成所需要的硅橡胶-聚氨酯热熔层；步骤四：缝纫贴合；将步骤三中制成的硅橡胶-聚氨酯热熔层上表面覆盖贴合聚氨酯热熔胶层，然后通过专用的缝纫机器用纤维缝线将硅橡胶-聚氨酯热熔层和聚氨酯热熔胶层进行缝纫连接；步骤五：固化粘连；对步骤四中的已经缝纫完后的聚氨酯热熔胶层上表面均匀涂抹粘合剂形成第二粘合层，通过第二粘合层将硅橡胶层固定粘连于聚氨酯热熔胶层的上表面，随后再对硅橡胶层的上表面均匀涂抹粘合剂形成第一粘合层，通过第一粘合层将防火层固定粘合于硅橡胶层的上表面；步骤六：热压成型；对步骤五加工的半成品通过压合装置进行热压以得到层状硅橡胶-聚氨酯复合材料。高速搅拌的具体工艺为：搅拌温度为165℃，搅拌机转速为600rpm，在搅拌过程中向预制融合料中通入高压氮气。热压成型的具体工艺为：热压温度为125℃，热压压力为25mpa，保压时间为350s。

实施例4

一种层状硅橡胶-聚氨酯复合材料，包括复合材料本体，复合材料本体上表层设置有防火层，并且防火层的下方粘合有硅橡胶层，硅橡胶层的下方粘合有聚氨酯热熔胶层，并且聚氨酯热熔胶层下方缝纫有硅橡胶-聚氨酯热熔层，防火层和硅橡胶层之间填充有第一粘合层，并且硅橡胶层和聚氨酯热熔胶层之间填充有第二粘合层，硅橡胶-聚氨酯热熔层和聚氨酯热熔胶层之间连接有若干根纤维缝线，并且硅橡胶-聚氨酯热熔层和聚氨酯热熔胶层通过纤维缝线缝纫贴合，硅橡胶-聚氨酯热熔层由硅橡胶-聚氨酯融合料热熔冷却成型。防火层为阻燃纤维织物与真空镀铝膜粘合而成。第二粘合层的厚度大于第一粘合层的厚度，第二粘合层的厚度为6mm，第一粘合层的厚度为4mm。纤维缝线为玻璃纤维，纤维缝线的直径为15微米。硅橡胶-聚氨酯融合料包括以下组份：53wt％硅橡胶、23wt％聚氨酯、24wt％丁苯胶。防火层、硅橡胶层(2)、聚氨酯热熔胶层和硅橡胶-聚氨酯热熔层的厚度比为1:1:1:1。层状硅橡胶-聚氨酯复合材料的方法包括如下步骤：步骤一：定量称取；将硅橡胶-聚氨酯融合料的组成原料按照上述组分进行称取；步骤二：制备预制融合料；先将已经称取的聚氨酯放入高温熔炉内进行210℃的高温融化，再熔化硅橡胶和丁苯胶，将熔融的硅橡胶和丁苯胶加入熔融的聚氨酯，并进行高速搅拌；步骤三：冷却成型；将步骤二中制备成的预制融合料放入成型模具中进行冷却成型，随后通过切割装置进行加工切割成所需要的硅橡胶-聚氨酯热熔层；步骤四：缝纫贴合；将步骤三中制成的硅橡胶-聚氨酯热熔层上表面覆盖贴合聚氨酯热熔胶层，然后通过专用的缝纫机器用纤维缝线将硅橡胶-聚氨酯热熔层和聚氨酯热熔胶层进行缝纫连接；步骤五：固化粘连；对步骤四中的已经缝纫完后的聚氨酯热熔胶层上表面均匀涂抹粘合剂形成第二粘合层，通过第二粘合层将硅橡胶层固定粘连于聚氨酯热熔胶层的上表面，随后再对硅橡胶层的上表面均匀涂抹粘合剂形成第一粘合层，通过第一粘合层将防火层固定粘合于硅橡胶层的上表面；步骤六：热压成型；对步骤五加工的半成品通过压合装置进行热压以得到层状硅橡胶-聚氨酯复合材料。高速搅拌的具体工艺为：搅拌温度为170℃，搅拌机转速为800rpm，在搅拌过程中向预制融合料中通入高压氮气。热压成型的具体工艺为：热压温度为130℃，热压压力为25mpa，保压时间为400s。

实施例5

与实施例1不同之处在于：防火层的下方粘合有聚氨酯热熔胶层，没有硅橡胶层。

实施例6

与实施例1不同之处在于：硅橡胶-聚氨酯热熔层和聚氨酯热熔胶层之间没有纤维缝线，而是使用粘合剂进行粘合。

实施例7

与实施例1不同之处在于：第二粘合层的厚度为5mm，第一粘合层的厚度为5mm。

实施例8

与实施例1不同之处在于：纤维缝线为玻璃纤维，纤维缝线的直径为30微米。

实施例9

与实施例1不同之处在于：防火层、硅橡胶层、聚氨酯热熔胶层和硅橡胶-聚氨酯热熔层的厚度比为1:1.5:1.8:2。

实施例10

与实施例1不同之处在于：将熔融的聚氨酯倒入熔融的硅橡胶和丁苯胶。

实施例11

与实施例1不同之处在于：高速搅拌的具体工艺为：搅拌温度为190℃，搅拌机转速为1100rpm，在搅拌过程中向预制融合料中通入高压氮气。

实施例12

与实施例1不同之处在于：高速搅拌的具体工艺为：搅拌温度为170℃，搅拌机转速为800rpm，不通入高压氮气。

实施例13

与实施例1不同之处在于：热压成型的具体工艺为：热压温度为150℃，热压压力为40mpa，保压时间为600s。

对本申请实施例1-13进行抗拉强度以及100％定伸长率应力。由于本申请的材料本身属于多层结构，并且现有技术中并没有可以与本申请进行类比的层结构，所以本申请的实验数据基于实施例1的数据进行归一化处理，以使得本申请的实验结果更具有可比性。

表1

本发明的制备方法制备出的层状硅橡胶-聚氨酯复合材料耐高温性强度相比传统的聚氨酯薄膜材料得到显著提升，从而使得该层状硅橡胶-聚氨酯复合材料生产的物品适用于更多的场合，具有广阔的应用前景和经济效益。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。