一种高阻燃聚氨酯复合材料的制作方法_2

文档序号:9574642阅读:来源:国知局
甲基乙酰胺中形成质量分数为20wt%的溶液,在冰水浴下加入30份物料A的二甲基乙酰胺溶液,其中,物料A的二甲基乙酰胺溶液中,物料A的质量分数为30wt%,然后在室温下反应18h,反应结束后经静置、分离、洗涤、过滤、干燥得到所述改性碳纳米管。
[0014]本发明所述高阻燃聚氨酯复合材料可以按照以下工艺进行制备:按配比将端羟基聚丁二烯、羟乙基封端聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂KH-560混合后搅拌均匀,然后加入氯化聚乙烯、聚磷酸铵、碳纳米管、有机改性蒙脱土、纳米二氧化钛、膨胀蛭石、三聚氰胺、季戊四醇、聚苯并咪唑、纳米氧化铈、磷酸三(2-氯乙基)酯、二(辛烷基苯酚聚氧乙烯醚)磷酯得到A组分;将异佛尔酮二异氰酸酯和聚异氰脲酸酯混合后得到B组分;将A组分、B组分、扩链剂和催化剂加入预热的模具中,固化后得到所述高阻燃聚氨酯复合材料。
[0015]本发明所述高阻燃聚氨酯复合材料,选择了端羟基聚丁二烯、异佛尔酮二异氰酸酯和聚异氰脲酸酯为聚氨酯单体,得到的聚氨酯具有卓越的物理性能,同时具有优异的耐热性、耐低温性和耐水性,同时赋予复合材料一定的阻燃性;加入了羟乙基封端聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂KH-560对聚氨酯进行了改性,将有机硅官能团引入体系中,提高了复合材料的耐热性,同时硅原子与甲基侧链相连,阻碍了水进入复合材料,提高了复合材料的疏水性;硅烷偶联剂KH-560在体系中,其中的部分环氧基会被打开,从而引入到了聚氨酯分子中,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、扯断伸长率和耐腐蚀性;氯化聚乙烯加入体系中,提高了体系的耐油性和耐寒性,同时防止了聚氨酯的变色和褪色,与聚磷酸铵、有机改性蒙脱土、膨胀蛭石、三聚氰胺、季戊四醇、磷酸三(2-氯乙基)酯具有协同作用,赋予复合材料优异的阻燃性、耐水性和耐热性,与碳纳米管、纳米二氧化钛配合,对体系起到了增强增韧的作用,提高了复合材料的强度和韧性,且降低了成本;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;聚苯并咪唑具有耐高温性,与纳米氧化铈配合,提高了复合材料的耐热性和抗老化性。
[0016]对本发明所述高阻燃聚氨酯复合材料进行性能检测,其拉伸强度为46_50MPa,断裂伸长率为580-700 %,氧指数为36-42 %。
【具体实施方式】
[0017]下面,通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0018]实施例1
[0019]本发明提出的高阻燃聚氨酯复合材料,其原料按重量份包括以下组分:端羟基聚丁二烯30份、异佛尔酮二异氰酸酯50份、聚异氰脲酸酯20份、羟乙基封端聚二甲基硅氧烷4份、硅烷偶联剂KH-560 5份、扩链剂7份、二月桂酸二丁基锡0.01份、氯化聚乙烯2份、聚磷酸铵10份、碳纳米管3.5份、有机改性蒙脱土 2份、纳米二氧化钛5份、膨胀蛭石0.5份、三聚氰胺15份、季戊四醇5份、聚苯并咪唑2.5份、纳米氧化铈1份、磷酸三(2-氯乙基)酯3.5份、二(辛烷基苯酚聚氧乙烯醚)磷酯1.5份
[0020]其中,所述扩链剂为氢醌双羟乙基醚、二甲硫基甲苯二胺的混合物,且氢醌双羟乙基醚、二甲硫基甲苯二胺的重量比为4:3 ;
[0021]所述碳纳米管的管径为40nm,管长为180 μπι,比表面积为195m2/g ;所述纳米二氧化钛的平均粒径为43nm ;所述纳米氧化铺的平均粒径为46nm。
[0022]实施例2
[0023]本发明提出的高阻燃聚氨酯复合材料,其原料按重量份包括以下组分:端羟基聚丁二烯45份、异佛尔酮二异氰酸酯40份、聚异氰脲酸酯35份、羟乙基封端聚二甲基硅氧烷
1.5份、硅烷偶联剂KH-560 15份、扩链剂3.5份、三亚乙基二胺0.08份、氯化聚乙烯0.5份、聚磷酸铵25份、碳纳米管1份、有机改性蒙脱土 5份、纳米二氧化钛1份、膨胀蛭石2.5份、三聚氰胺5份、季戊四醇20份、聚苯并咪唑1份、纳米氧化铈2.5份、磷酸三(2-氯乙基)酯1份、二(辛烷基苯酚聚氧乙烯醚)磷酯5份;
[0024]其中,所述扩链剂为氢醌双羟乙基醚、二甲硫基甲苯二胺的混合物,且氢醌双羟乙基醚、二甲硫基甲苯二胺的重量比为5:2 ;
[0025]所述碳纳米管的管径为48nm,管长为165 μ m,比表面积为225m2/g ;所述纳米二氧化钛的平均粒径为26nm ;所述纳米氧化铈的平均粒径为52nm。
[0026]实施例3
[0027]本发明提出的高阻燃聚氨酯复合材料,其原料按重量份包括以下组分:端羟基聚丁二烯38份、异佛尔酮二异氰酸酯49份、聚异氰脲酸酯27份、羟乙基封端聚二甲基硅氧烷3.2份、硅烷偶联剂KH-560 8份、扩链剂6份、二月桂酸二丁基锡0.03份、三亚乙基二胺0.01份、氯化聚乙烯2份、聚磷酸铵16份、碳纳米管2.3份、有机改性蒙脱土 2.9份、纳米二氧化钛3.6份、膨胀蛭石1.3份、三聚氰胺10份、季戊四醇10份、聚苯并咪唑2份、纳米氧化铈1.8份、磷酸三(2-氯乙基)酯2.9份、二(辛烷基苯酚聚氧乙烯醚)磷酯3.2份;
[0028]其中,所述扩链剂为氢醌双羟乙基醚、二甲硫基甲苯二胺的混合物,且氢醌双羟乙基醚、二甲硫基甲苯二胺的重量比为1:4 ;
[0029]所述碳纳米管的管径为50nm,管长为150 μ m,比表面积为250m2/g ;所述纳米二氧化钛的平均粒径为20nm ;所述纳米氧化铈的平均粒径为55nm ;
[0030]所述碳纳米管为改性碳纳米管;所述改性碳纳米管按照以下工艺进行制备:按重量份将1份三亚乙基四胺加入35份甲醇中,然后加入2份的甲基丙烯酸三氟乙酯,通入氮气后室温搅拌3.5h,减压蒸馏后升温至120°C,搅拌反应4.5h,反应结束后降温得到物料A ;将碳纳米管羧基化得到羧基化碳纳米管;将羧基化碳纳米管酰氯化得到酰氯碳纳米管;按重量份将25份酰氯碳纳米管加入二甲基乙酰胺中形成质量分数为25wt%的溶液,在冰水浴下加入0.1份吡啶和38份物料A的二甲基乙酰胺溶液,其中,物料A的二甲基乙酰胺溶液中,物料A的质量分数为20wt%,然后在室温下反应20h,反应结束后经静置、分离、洗涤、过滤、干燥得到所述改性碳纳米管。
[0031]实施例4
[0032]本发明提出的高阻燃聚氨酯复合材料,其原料按重量份包括以下组分:端羟基聚丁二烯40份、异佛尔酮二异氰酸酯48份、聚异氰脲酸酯30份、羟乙基封端聚二甲基硅氧烷3份、硅烷偶联剂KH-560 10份、二甲硫基甲苯二胺3份、1,4- 丁二醇2.5份、二月桂酸二丁基锡0.01份、三亚乙基二胺0.04份、氯化聚乙烯1.7份、聚磷酸铵17.5份、碳纳米管2份、有机改性蒙脱土 3.2份、纳米二氧化钛3.3份、膨胀蛭石1.8份、三聚氰胺8份、季戊四醇12份、聚苯并咪唑1.8份、纳米氧化铈2份、磷酸三(2-氯乙基)酯2.6份、二(辛烷基苯酚聚氧乙烯醚)磷酯3.8份;
[0033]其中,所述碳纳米管的管径为40nm,管长为170 μ m,比表面积为200m2/g ;所述纳米二氧化钛的平均粒径为35nm ;所述纳米氧化铺的平均粒径为46nm ;
[0034]所述碳纳米管为改性碳纳米管;所述改性碳纳米管按照以下工艺进行制备:按重量份将3.8份三亚乙基四胺加入30份甲醇中,然后加入5份的甲基丙烯酸三氟乙酯,通入氮气后室温搅拌3h,减压蒸馏后升温至130°C,搅拌反应3.5h,反应结束后降温得到物料A ;将碳纳米管羧基化得到羧基化碳纳米管;将羧基化碳纳米管酰氯化得到酰氯碳纳米管;按重量份将38份酰氯碳纳米管加入二甲基乙酰胺中形成质量分数为20wt%的溶液,在冰水浴下加入30份物料A的二甲基乙酰胺溶液,其中,物料A的二甲基乙酰胺溶液中,物料A的质量分数为30wt%,
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