[发明专利]一种高性能纳米聚氨酯微孔弹性体复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚氨酯复合材料，特别涉及一种高性能纳米聚氨酯微孔弹性体复合材料 及其制备方法。

背景技术

聚氨酯微孔弹性体是指密度介于0.25～0.9g/cm³的微发泡聚氨酯材料。其加工简单， 且具有质轻、弹性好、耐磨、耐折、耐油性好等多方面的优点，可作为鞋零件、鞋底材 料、承重轮胎以及汽车缓冲材料等使用，在国民经济生活中发挥重要作用。按原料的不 同，聚氨酯微孔弹性体可分为聚酯型和聚醚型两种。聚酯型聚氨酯微孔弹性体机械强度 高，耐磨性好，但是耐水解性较差。而聚醚型聚氨酯微孔弹性体耐水解性能突出、低温 柔顺性能优异、加工性能良好，但机械强度差，从而极大地限制了其应用的领域。

添加纳米填料来改善聚合物材料的机械性能已成为一种被大力推广的方法。纳米填 料的加入在降低材料成本的同时，能有效地提高材料的机械强度。其中蒙脱土由于具有 独特的层状一维纳米结构，在起增强作用的同时能赋予材料耐热、气体阻隔、阻燃及尺 寸稳定等多方面的性能，尤其被广为应用。利用蒙脱土对聚醚型聚氨酯微孔弹性体进行 有机化是切实可行的，但是蒙脱土的引入在提高材料强度的同时，往往会降低了材料的 韧性。因此，要使聚醚型聚氨酯复合材料的强度、模量、韧性等多方面的重要机械性能 都得到提高，实现材料的高性能化，扩展聚醚型聚氨酯复合材料的应用领域，成为工业 生产的重点和难点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高性能纳米聚氨酯微孔弹性体复合材料及其制备方法， 在低成本、便于生产应用情况下解决聚醚型聚氨酯微孔弹性体机械性能差的问题。

本发明的目的是这样实现的：

高性能聚氨酯微孔弹性体复合材料由多元醇A组分和预聚物B组分预聚法反应而成，

所述的多元醇A组分由60～95重量份的聚醚多元醇I、5～40重量份的聚醚多元醇 II、5～15重量份的扩链剂、0.1～7.5重量份的有机化蒙脱土、0.2～4重量份发泡剂、0.2～ 2重量份的匀泡剂硅油和0.2～4重量份的催化剂组成；

所述的预聚物B组分由30～50重量份的二异氰酸酯、5～20重量份的碳化二亚胺改 性的多异氰酸酯和30～50重量份的聚醚多元醇I在60～90℃下反应，制成NCO％＝17～ 26重量％的预聚物，

A组分和B组分中的聚醚多元醇I的种类相同或不同，可包括聚氧化丙烯多元醇、 聚氧化丙烯氧化乙烯共聚醚多元醇和聚四氢呋喃多元醇中一种或几种，其中官能度为2～ 4，重均分子量为1000～10000。优选为重均分子量为2000～8000的聚醚多元醇，更优选 为4000～6000的聚醚多元醇。

A组分的聚合物多元醇为环氧丙烷环氧乙烷共聚醚与丙烯腈、苯乙烯的接枝共聚物， 重均分子量为3000～10000、官能度为2～4、接枝率为20～60重量％。

扩链剂为乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二 醇、新戊二醇、甲基丙二醇和氢醌双(2-羟乙基)醚中的一种或多种的混合物。扩链剂的 用量为2～30重量份，优选为7～20重量份，更优选为10～15重量份。

有机化蒙脱土经过可与异氰酸根反应的插层剂处理，所述的插层剂中含有-OH、-NH、 -NH₂、-COOH中的一种或多种官能团。优选经含有羟基官能团的插层剂处理蒙脱土和经 八个至十八个烷基构成的长链烷基季铵盐插层剂处理蒙脱土的混合物。

发泡剂为化学发泡剂和/或物理发泡剂，优选为水和1，1-二氯-1-氟代乙烷(F-141b) 的混合物。发泡剂的用量为0～5重量份，优选为0.2～3重量份。

二异氰酸酯和碳化二亚胺改性多异氰酸酯优选为4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯 (4，4-MDI)和碳化二亚胺改性的液化二苯基甲烷二异氰酸酯。

催化剂为胺类催化剂或有机锡催化剂。

本发明提供一种高性能纳米聚氨酯微孔弹性体复合材料制备方法，

1)多元醇A组分制备：将有机化蒙脱土和聚醚多元醇I加入到反应釜中，在60～220℃ 下加热搅拌15分钟～10小时，得到蒙脱土均匀分散的稳定胶状液；随后加入扩链剂、发 泡剂、匀泡剂硅油、催化剂和聚醚多元醇II，充分搅拌混合，冷却后密封保存备用；