一种高强耐热的改性聚氨酯弹性体的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强耐热的改性聚氨酯弹性体的制备方法，涉及聚氨酯制备技术领域，包括以下步骤：用酸液对玄武岩纤维预处理，然后加入葡萄糖水溶液中，超声，水热反应，煅烧，得到改性玄武岩纤维；将端羟基聚丁二烯、聚己内酯二醇、4，4‑二苯基甲烷二异氰酸酯、笼形八聚(γ‑氨丙基)倍半硅氧烷、扩链剂、二月桂酸二丁基锡加入到双螺杆挤出机，挤出，得到热塑性聚氨酯弹性体；向聚氨酯弹性体中加入碳化二亚胺、紫外光吸收剂、改性玄武岩纤维和硫化剂，混炼，硫化。本发明专利技术聚氨酯弹性体具有优异的力学性能，拉伸强度≥58.7MPa、弹性模量≥1.8MPa、伸长率≥595％、永久变形≤5.1％，耐热性和热稳定性好，其热变形温度可达180℃以上，热分解温度T50可达441℃。

Preparation of a Modified Polyurethane Elastomer with High Strength and Heat Resistance

The invention discloses a preparation method of a high-strength and heat-resistant modified polyurethane elastomer, which relates to the technical field of polyurethane preparation, including the following steps: pretreatment of basalt fibers with acid solution, then addition of glucose aqueous solution, ultrasound, hydrothermal reaction, calcination to obtain modified basalt fibers; hydroxyl-terminated polybutadiene, polycaprolactone diol, 4,4 diphenylmethane. Diisocyanate, cage octamer (gamma-aminopropyl) sesquisiloxane, chain extender and dibutyltin dilaurate were added into twin-screw extruder to obtain thermoplastic polyurethane elastomer, and carbodiimide, ultraviolet absorbent, modified basalt fiber and vulcanizer were added into polyurethane elastomer to mix and vulcanize. The polyurethane elastomer of the invention has excellent mechanical properties, such as tensile strength (> 58.7 MPa), elastic modulus (> 1.8 MPa), elongation (> 595%) and permanent deformation (< 5.1%), good heat resistance and thermal stability, thermal deformation temperature of the polyurethane elastomer can reach more than 180 C, and thermal decomposition temperature T50 can reach 441 C.

【技术实现步骤摘要】
一种高强耐热的改性聚氨酯弹性体的制备方法
本专利技术涉及聚氨酯制备
，尤其涉及一种高强耐热的改性聚氨酯弹性体的制备方法。
技术介绍
聚氨酯弹性体具有高强度、高模量、高伸长率、高弹性以及很好的耐油、耐低温、耐撕裂、耐化学腐蚀等特点，已被用作滚筒、传送带、软管、汽车零件、鞋底、合成皮革、电线电缆等领域。随着工业的快速化发展，对于聚氨酯弹性体的机械性能的要求也越来越高。在实际生产使用过程中，聚氨酯弹性体材料存在机械强力损失和耐热性差的问题，其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℃，从而限制了聚氨酯材料的应用。
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高强耐热的改性聚氨酯弹性体的制备方法，制得的聚氨酯弹性体具有优异的力学性能、耐热性和热稳定性。本专利技术提出的一种高强耐热的改性聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：S1.将玄武岩纤维浸入酸液中，搅拌，干燥，得预处理玄武岩纤维；将葡萄糖溶于水，然后加入预处理玄武岩纤维，超声分散，然后倒入反应釜中进行水热反应，洗涤，干燥，再放入马弗炉中在氮气氛围下进行煅烧，得到改性玄武岩纤维；S2.将端羟基聚丁二烯、聚己内酯二醇、4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯、笼形八聚(γ-氨丙基)倍半硅氧烷、扩链剂、二月桂酸二丁基锡混合均匀，加入到双螺杆挤出机中进行本体聚合，螺杆温度控制在150-230℃，挤出，得到热塑性聚氨酯弹性体；S3.将热塑性聚氨酯弹性体加入到开炼机中，然后加入碳化二亚胺、紫外光吸收剂，混炼，然后加入改性玄武岩纤维和硫化剂，混炼，硫化，即得。优选地，S1中，所述酸液按重量份包括：1-3份丙酮酸、20-30份乙酸、100份去离子水。优选地，S1中，玄武岩纤维、葡萄糖的重量比为2：2-3。优选地，S1中，水热反应温度为190-200℃、反应时间为4-6h；优选地，煅烧温度为350-400℃、煅烧时间为60-90min。优选地，S2中，扩链剂为1,4-丁二醇、一缩二乙二醇、二胺类扩链剂中的至少一种，优选地，为1,4-丁二醇、3,5-二甲硫基-甲苯二胺按照4-5：2的重量比组成的。优选地，S2中，端羟基聚丁二烯、聚己内酯二醇、4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯、笼形八聚(γ-氨丙基)倍半硅氧烷、扩链剂、二月桂酸二丁基锡的重量比为20-30：70-80：38-46：1.5-2.5：11-17：0.02-0.05。优选地，S3中，热塑性聚氨酯弹性体、碳化二亚胺、紫外光吸收剂、改性玄武岩纤维、硫化剂的重量比为100：0.2-1：0.5-1：3-8：2-4。优选地，S3中，硫化是先在平板硫化机上加压硫化30-40min，硫化压力为6-8MPa，然后再放入烘箱中于100-105℃后硫化15-20h。有益效果：本专利技术提供了一种高强耐热的改性聚氨酯弹性体的制备方法，是以端羟基聚丁二烯、聚己内酯二醇、4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯、扩链剂为原料，在二月桂酸二丁基锡的催化作用下，加入到双螺杆挤出机中于熔融状态下进行本体聚合得到热塑性聚氨酯弹性体，综合力学性能优异、耐热性好；且反应原料中还添加有笼形八聚(γ-氨丙基)倍半硅氧烷，其独特的笼型结构有极高的力学强度和热力学稳定性，将其加入到聚氨酯弹性体的合成原料中，其结构中的氨基能够与4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯的异氰酸根发生反应，从而将聚倍半硅氧烷引入到聚氨酯的硬段中，能够避免聚氨酯弹性体由于高温使其硬段晶区熔融、滑移、破碎、变形而导致的动态力学内耗显著增加的缺陷，降低聚氨酯弹性体的力学内耗；将聚氨酯弹性体与碳化二亚胺、紫外光吸收剂、改性玄武岩纤维和硫化剂，能够提高材料的综合力学性能，改善其耐水性、耐热性、耐老化性和热稳定性，其中，改性玄武岩纤维是先用酸液对其表面进行处理，选用丙酮酸和乙酸配合，酸度适中，能够在玄武岩纤维表面形成微刻蚀槽和羰基等酸性基团且不损伤基体成分，再采用低温水热法制备碳微球，经煅烧处理，制得的碳微球含有有羟基、羰基等多种含氧官能团，与酸预处理的玄武岩纤维表面存在氢键作用，且玄武岩纤维表面的微刻蚀槽也能够提高其与碳微球的接触面积，碳微球具有很好的热稳定性、耐酸碱等性能，将其负载到改性玄武岩纤维表面，能够改善碳微球之间的团聚性，将其添加到聚氨酯弹性体中，界面结合力好，提高材料的耐高温性能、热稳定性和强度。本专利技术制得的聚氨酯弹性体具有优异的力学性能，其拉伸强度≥58.7MPa、弹性模量≥1.8MPa、伸长率≥595％、永久变形≤5.1％，且耐热性和热稳定性好，其热变形温度可达180℃以上，热分解温度T50可达441℃以上。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高强耐热的改性聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：S1.将玄武岩纤维浸入酸液中，所述酸液按重量份包括：1份丙酮酸、30份乙酸、100份去离子水，搅拌40min，干燥，得预处理玄武岩纤维；将葡萄糖溶于水配制10％的水溶液，然后加入预处理玄武岩纤维，葡萄糖和玄武岩纤维的重量比为2：2，超声分散60min，然后倒入反应釜中进行在190℃下水热反应4h，洗涤，干燥，再放入马弗炉中在氮气氛围下在350℃煅烧60min，得到改性玄武岩纤维；S2.将端羟基聚丁二烯、聚己内酯二醇、4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯、笼形八聚(γ-氨丙基)倍半硅氧烷、扩链剂、二月桂酸二丁基锡按照重量比20：80：38：1.5：17：0.02称取，其中，扩链剂为1,4-丁二醇、3,5-二甲硫基-甲苯二胺按照4：2的重量比组成的，将原料混合均匀，加入到双螺杆挤出机中进行本体聚合，螺杆温度控制在150-230℃，挤出，得到热塑性聚氨酯弹性体；S3.将热塑性聚氨酯弹性体加入到开炼机中，然后加入碳化二亚胺、紫外光吸收剂，混炼，然后加入改性玄武岩纤维和硫化剂，混炼，然后在平板硫化机上加压硫化30min，硫化压力为6MPa，然后再放入烘箱中于100℃后硫化15h，即得；其中，热塑性聚氨酯弹性体、碳化二亚胺、紫外光吸收剂、改性玄武岩纤维、硫化剂的重量比为100：0.2：0.5：3：2。实施例2本专利技术提出的一种高强耐热的改性聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：S1.将玄武岩纤维浸入酸液中，所述酸液按重量份包括：3份丙酮酸、20份乙酸、100份去离子水，搅拌60min，干燥，得预处理玄武岩纤维；将葡萄糖溶于水配制10％的水溶液，然后加入预处理玄武岩纤维，葡萄糖和玄武岩纤维的重量比为3：2，超声分散90min，然后倒入反应釜中进行在200℃下水热反应6h，洗涤，干燥，再放入马弗炉中在氮气氛围下在400℃煅烧90min，得到改性玄武岩纤维；S2.将端羟基聚丁二烯、聚己内酯二醇、4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯、笼形八聚(γ-氨丙基)倍半硅氧烷、扩链剂、二月桂酸二丁基锡按照重量比30：70：46：2.5：11：0.05称取，其中，扩链剂为1,4-丁二醇、3,5-二甲硫基-甲苯二胺按照5：2的重量比组成的，将原料混合均匀，加入到双螺杆挤出机中进行本体聚合，螺杆温度控制在150-230℃，挤出，得到热塑性聚氨酯弹性体；S3.将热塑性聚氨酯弹性体加入到开炼机中，然后加入碳化二亚胺、紫外光吸收剂，混炼，然后加入改性玄武本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强耐热的改性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将玄武岩纤维浸入酸液中，搅拌，干燥，得预处理玄武岩纤维；将葡萄糖溶于水，然后加入预处理玄武岩纤维，超声分散，然后倒入反应釜中进行水热反应，洗涤，干燥，再放入马弗炉中在氮气氛围下进行煅烧，得到改性玄武岩纤维；S2.将端羟基聚丁二烯、聚己内酯二醇、4，4‑二苯基甲烷二异氰酸酯、笼形八聚(γ‑氨丙基)倍半硅氧烷、扩链剂、二月桂酸二丁基锡混合均匀，加入到双螺杆挤出机中进行本体聚合，螺杆温度控制在150‑230℃，挤出，得到热塑性聚氨酯弹性体；S3.将热塑性聚氨酯弹性体加入到开炼机中，然后加入碳化二亚胺、紫外光吸收剂，混炼，然后加入改性玄武岩纤维和硫化剂，混炼，硫化，即得。

【技术特征摘要】
1.一种高强耐热的改性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将玄武岩纤维浸入酸液中，搅拌，干燥，得预处理玄武岩纤维；将葡萄糖溶于水，然后加入预处理玄武岩纤维，超声分散，然后倒入反应釜中进行水热反应，洗涤，干燥，再放入马弗炉中在氮气氛围下进行煅烧，得到改性玄武岩纤维；S2.将端羟基聚丁二烯、聚己内酯二醇、4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯、笼形八聚(γ-氨丙基)倍半硅氧烷、扩链剂、二月桂酸二丁基锡混合均匀，加入到双螺杆挤出机中进行本体聚合，螺杆温度控制在150-230℃，挤出，得到热塑性聚氨酯弹性体；S3.将热塑性聚氨酯弹性体加入到开炼机中，然后加入碳化二亚胺、紫外光吸收剂，混炼，然后加入改性玄武岩纤维和硫化剂，混炼，硫化，即得。2.根据权利要求1所述的高强耐热的改性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，S1中，所述酸液按重量份包括：1-3份丙酮酸、20-30份乙酸、100份去离子水。3.根据权利要求1或2所述的高强耐热的改性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，S1中，玄武岩纤维、葡萄糖的重量比为2：2-3。4.根据权利要求1-3任一所述的高强耐热的改性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，S1中，水热反应温度为190-200℃、...

【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