一种耐热耐磨的改性聚氨酯弹性体材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐热耐磨的改性聚氨酯弹性体材料的制备方法，涉及聚氨酯制备技术领域，包括以下步骤：采用低温等离子体对玄武岩纤维进行预处理，将碳纳米管喷涂到玄武岩纤维表面，再依次采用溶胶凝胶法制得的二氧化硅纳米粒子、异氰酸丙基三乙氧基硅烷对其改性，得改性玄武岩纤维；将聚碳酸酯二醇、聚己二酸乙二醇酯、对苯二异氰酸酯、1,4‑丁二醇、季戊四醇、催化剂加入到双螺杆挤出机中进行本体聚合，得聚氨酯弹性体；将聚氨酯弹性体和顺丁橡胶混炼，加入改性玄武岩纤维、抗氧剂、增塑剂，混炼，再加入硫化剂，混炼，得混炼料，硫化。本发明专利技术具有强度高、耐磨性好、回弹性好、耐热性好、耐低温、耐老化，可在120℃下长期使用，且阻燃效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种耐热耐磨的改性聚氨酯弹性体材料的制备方法
本专利技术涉及聚氨酯制备
，尤其涉及一种耐热耐磨的改性聚氨酯弹性体材料的制备方法。
技术介绍
聚氨酯弹性体具有高强度、高模量、高伸长率、高弹性、硬度可调以及很好的耐油、耐低温、耐撕裂、耐化学腐蚀等特点，已成功地应用于国防、矿山、机电、冶金、制鞋、纺织、汽车工业等领域中。然而，聚氨酯的耐热性不好，在高温条件下使用时，力学性能下降明显，通常的聚氨酯弹性体长期使用温度不超过80℃，短期使用温度不超过120℃。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种耐热耐磨的改性聚氨酯弹性体材料的制备方法，制得的聚氨酯弹性体具有强度高、耐磨性好、回弹性好、耐热性好、耐低温、耐老化等优异性能，可在120℃下长期使用。本专利技术提出的一种耐热耐磨的改性聚氨酯弹性体材料的制备方法，包括以下步骤：S1、采用低温等离子体对玄武岩纤维进行预处理，然后将含有分散剂的碳纳米管水分散液喷涂到预处理后的玄武岩纤维表面，干燥，得物料a；将无水乙醇、去离子水、氨水混合，搅拌，加入正硅酸乙酯和二甲基甲酰胺，升温至40-50℃，搅拌反应4-6h，离心，干燥，得物料b；将物料b分散于水中，加入物料a，搅拌1-2h，然后加入异氰酸丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液，搅拌1-2h，过滤，洗涤，干燥，得改性玄武岩纤维；S2、将聚碳酸酯二醇、聚己二酸乙二醇酯、对苯二异氰酸酯、1,4-丁二醇、季戊四醇、催化剂混合均匀，加入到双螺杆挤出机中进行本体聚合，螺杆温度控制在160-240℃，边挤出边反应，得到热塑性聚氨酯弹性体；S3、将聚氨酯弹性体和顺丁橡胶加入到开炼机中，混炼，然后加入改性玄武岩纤维、抗氧剂、增塑剂，混炼，最后加入硫化剂，混炼，得混炼料；S4、将混炼料在120-130℃下进行加压硫化处理，即得。优选地，S1中，取2-3份玄武岩纤维，采用低温等离子体对其进行预处理，然后将3-4份含有1％分散剂十二烷基硫酸钠的质量浓度为15-20％的碳纳米管水分散液喷涂到预处理后的玄武岩纤维表面，干燥，得物料a；将60-70份无水乙醇、15-23份去离子水、5-7份氨水混合，搅拌30-40min，加入7-10份正硅酸乙酯和0.2-0.6份二甲基甲酰胺，升温至40-50℃，搅拌反应4-6h，离心，干燥，得物料b；将物料b分散到水中，加入7-15份7-10％的异氰酸丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液，搅拌1-2h，过滤，洗涤，干燥，得改性玄武岩纤维。优选地，S1中，低温等离子体预处理参数为：处理功率为100-150W、处理时间为20-30s。优选地，S2中，聚碳酸酯二醇、聚己二酸乙二醇酯、对苯二异氰酸酯、1,4-丁二醇、季戊四醇、催化剂的重量比为60-70：30-40：22-30：10-16：3-5：0.01-0.04。优选地，S2中，催化剂为有机锡类催化剂，优选地，为辛酸亚锡。优选地，S3中，聚氨酯弹性体、顺丁橡胶、改性玄武岩纤维、抗氧剂、增塑剂、硫化剂的重量比为70-80：17-25：3-7：0.5-1：0.2-0.5：3-5。优选地，S3中，抗氧剂为抗氧剂1010和纳米氧化锌按照2-3：2的重量比组成的。优选地，S3中，硫化剂为硫磺、3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、促进剂TMTD、促进剂DM按照重量比2-3：2-3：1-2：0.5-1组成的。优选地，S4中，硫化压力为8-10MPa、硫化时间为20-30min。有益效果：本专利技术中将聚碳酸酯二醇、聚己二酸乙二醇酯并用作为软段，和对苯二异氰酸酯、1,4-丁二醇、季戊四醇作为原料，采用熔融挤出法进行本体聚合制得聚氨酯弹性体，具有优异的力学性能、耐热性好；顺丁橡胶具有较好的柔顺性且生热低，将其与聚氨酯弹性体共混，相容性好，能够提高聚氨酯弹性体的耐磨性、回弹性、耐低温性，有增韧的效果，且内生热低；再加入改性玄武岩纤维、抗氧剂、增塑剂，配合作用改善材料的强度、耐热性和耐老化性能，其中，玄武岩纤维具有强度高、耐腐蚀、耐高温等优异性能，但其脆性较大，采用低温等离子体对玄武岩纤维表面进行刻蚀，不改变纤维基体的优良性能，在玄武岩纤维表面形成大量微小的凹坑或裂纹，从而提高对碳纳米管的吸附性，进而改善玄武岩纤维的脆性行为，利用溶胶凝胶法制备二氧化硅纳米粒子，以正硅酸乙酯为原料，并加入少量的二甲基甲酰胺与正硅酸乙酯的水解产物通过氢键结合，降低其表面张力，促使正硅酸乙酯凝胶的网络孔道均匀，降低其在干燥时的不均匀毛细管张力，将其和玄武岩纤维混合后，二氧化硅纳米粒子沉积包覆在玄武岩纤维表面，改善玄武岩纤维的浸润性，再将该复合材料与异氰酸丙基三乙氧基硅烷作用，在其表面接枝异氰酸根，提高该复合材料在聚氨酯基材中的分散性，改性玄武岩纤维的添加显著提高聚氨酯材料的耐热、耐腐蚀性能、耐磨性；抗氧剂1010和纳米氧化锌配合使用，提高材料的耐老化性能。本专利技术中的改性聚氨酯弹性体具有强度高、耐磨性好、回弹性好、耐热性好、耐低温、耐老化等优异性能，可在120℃下长期使用，其阻燃效果好，其氧指数≥25.8，可应用于高生热、高力学性能要求场合，如轮胎胎面材料。具体实施方式下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。实施例1本专利技术提出的一种耐热耐磨的改性聚氨酯弹性体材料的制备方法，包括以下步骤：S1、取2份玄武岩纤维，采用低温等离子体对其进行预处理，处理功率为100W、处理时间为20s，然后将3份含有1％分散剂十二烷基硫酸钠的质量浓度为15％的碳纳米管水分散液喷涂到预处理后的玄武岩纤维表面，干燥，得物料a；将60份无水乙醇、23份去离子水、7份氨水混合，搅拌30min，加入7份正硅酸乙酯和0.2份二甲基甲酰胺，升温至40℃，搅拌反应4h，离心，干燥，得物料b；将物料b分散到水中，加入7份7％的异氰酸丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液，搅拌1h，过滤，洗涤，干燥，得改性玄武岩纤维；S2、将60份聚碳酸酯二醇、40份聚己二酸乙二醇酯、30份对苯二异氰酸酯、10份1,4-丁二醇、5份季戊四醇、0.01份催化剂辛酸亚锡混合均匀，加入到双螺杆挤出机中进行本体聚合，螺杆各区设置温度如下：160℃、180℃、200℃、240℃、180℃、160℃，边挤出边反应，整个反应挤出时间为50s，得到热塑性聚氨酯弹性体；S3、将70份聚氨酯弹性体、25份顺丁橡胶加入到开炼机中，混炼10min，然后加入3份改性玄武岩纤维、0.5份抗氧剂、0.2份增塑剂，混炼10min，最后加入3份硫化剂，混炼15min，得混炼料；其中，抗氧剂为抗氧剂1010和纳米氧化锌按照2：2的重量比组成的，硫化剂为硫磺、3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、促进剂TMTD、促进剂DM按照重量比2：3：1：1组成的；S4、将混炼料在120℃下进行加压硫化处理，硫化压力为8MPa、硫化时间为20min，即得。实施例2本专利技术提出的一种耐热耐磨的改性聚氨酯弹性体材料的制备方法，包括以下步骤：S1、取3份玄武岩纤维，采用低温等离子体对其进行预处理，处理功率为150W、处理时间为30s，然后将4份含有1％分散剂十二烷基硫酸钠的质量浓度为20％的碳纳米管水分散液喷涂到预处理后的玄武岩纤维表面，干燥，得物料a；将70份无水乙醇、15份去离子水、5份氨水混合，搅拌40min，加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐热耐磨的改性聚氨酯弹性体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、采用低温等离子体对玄武岩纤维进行预处理，然后将含有分散剂的碳纳米管水分散液喷涂到预处理后的玄武岩纤维表面，干燥，得物料a；将无水乙醇、去离子水、氨水混合，搅拌，加入正硅酸乙酯和二甲基甲酰胺，升温至40‑50℃，搅拌反应4‑6h，离心，干燥，得物料b；将物料b分散于水中，加入物料a，搅拌1‑2h，然后加入异氰酸丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液，搅拌1‑2h，过滤，洗涤，干燥，得改性玄武岩纤维；S2、将聚碳酸酯二醇、聚己二酸乙二醇酯、对苯二异氰酸酯、1,4‑丁二醇、季戊四醇、催化剂混合均匀，加入到双螺杆挤出机中进行本体聚合，螺杆温度控制在160‑240℃，边挤出边反应，得到热塑性聚氨酯弹性体；S3、将聚氨酯弹性体和顺丁橡胶加入到开炼机中，混炼，然后加入改性玄武岩纤维、抗氧剂、增塑剂，混炼，最后加入硫化剂，混炼，得混炼料；S4、将混炼料在120‑130℃下进行加压硫化处理，即得。

【技术特征摘要】
1.一种耐热耐磨的改性聚氨酯弹性体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、采用低温等离子体对玄武岩纤维进行预处理，然后将含有分散剂的碳纳米管水分散液喷涂到预处理后的玄武岩纤维表面，干燥，得物料a；将无水乙醇、去离子水、氨水混合，搅拌，加入正硅酸乙酯和二甲基甲酰胺，升温至40-50℃，搅拌反应4-6h，离心，干燥，得物料b；将物料b分散于水中，加入物料a，搅拌1-2h，然后加入异氰酸丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液，搅拌1-2h，过滤，洗涤，干燥，得改性玄武岩纤维；S2、将聚碳酸酯二醇、聚己二酸乙二醇酯、对苯二异氰酸酯、1,4-丁二醇、季戊四醇、催化剂混合均匀，加入到双螺杆挤出机中进行本体聚合，螺杆温度控制在160-240℃，边挤出边反应，得到热塑性聚氨酯弹性体；S3、将聚氨酯弹性体和顺丁橡胶加入到开炼机中，混炼，然后加入改性玄武岩纤维、抗氧剂、增塑剂，混炼，最后加入硫化剂，混炼，得混炼料；S4、将混炼料在120-130℃下进行加压硫化处理，即得。2.根据权利要求1所述的耐热耐磨的改性聚氨酯弹性体材料的制备方法，其特征在于，S1中，取2-3份玄武岩纤维，采用低温等离子体对其进行预处理，然后将3-4份含有1％分散剂十二烷基硫酸钠的质量浓度为15-20％的碳纳米管水分散液喷涂到预处理后的玄武岩纤维表面，干燥，得物料a；将60-70份无水乙醇、15-23份去离子水、5-7份氨水混合，搅拌30-40min，加入7-10份正硅酸乙酯和0.2-0.6份二甲基甲酰胺，升温至40-50℃，搅拌反应4-6h，离心，干燥，得物料b；将物料b分散到水中，加入7-15份7-10％的异氰酸丙基三乙氧基...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚文祥，
申请(专利权)人：滁州环球聚氨酯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34