[发明专利]一种纳米耐磨聚氨酯天皮复合材料及制备方法

权利要求书

1.一种纳米耐磨聚氨酯天皮复合材料，其特征在于：包括热溶接的上A料层和下B料层，其中，

所述上A料层的组分包括聚四氢呋喃醚二醇和甲苯二异氰酸酯，所述聚四氢呋喃醚二醇和甲苯二异氰酸酯在上A料层中的重量份分别为：

聚四氢呋喃醚二醇为50％-75％；

甲苯二异氰酸酯为25％-50％；

所述下B料层的组分包括二氯二苯基甲烷二胺、聚氧化丙烯醚二醇、纳米材料和复合偶联剂，所述二氯二苯基甲烷二胺、聚氧化丙烯醚二醇、纳米材料和复合偶联剂在下B料层中的重量份分别为：

二氯二苯基甲烷二胺为40％-60％；

聚氧化丙烯醚二醇为35％-55％；

纳米材料为0.5％-5％；

偶联剂为0.025％-0.25％；

催化剂为0.1％-0.3％。

2.根据权利要求1所述的聚氨酯天皮复合材料，其特征在于：

所述聚四氢呋喃醚二醇和甲苯二异氰酸酯在上A料层中的重量份分别为：

聚四氢呋喃醚二醇为62％；

甲苯二异氰酸酯为38％；

所述二氯二苯基甲烷二胺、聚氧化丙烯醚二醇、纳米材料和复合偶联剂在下B料层中的重量份分别为：

二氯二苯基甲烷二胺为51.86％；

聚氧化丙烯醚二醇为44.9％；

纳米材料为2.0％；

偶联剂为0.04％；

催化剂为0.2％。

3.根据权利要求1或2所述的聚氨酯天皮复合材料，其特征在于：所述纳米材料包括纳米蒙脱土MMT、纳米二氧化硅SiO₂、纳米二氧化钛TiO₂、纳米多壁碳管MWNTs、纳米氧化铝Al₂O₃、纳米氧化镁MgO、纳米碳酸钙CaCO₃、纳米氧化锌ZnO、纳米氮化硅Si₃N₄、纳米碳化硅SiC的其中一种或者多种复合使用。

4.根据权利要求3所述的聚氨酯天皮复合材料，其特征在于：所述偶联剂为有硅烷偶联剂，所述有硅烷偶联剂包括双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(si-69)、双-[g-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物(si-75)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、六甲基二硅氮烷(HMDS)、乙烯基三乙氧基硅烷(KH-151)、乙烯基三甲氧基硅烷(KH-171)、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)。

5.根据权利要求3所述的聚氨酯复合天皮，其特征在于：所述偶联剂为钛酸酯偶联剂，钛酸酯偶联剂包括单烷氧基钛酸酯偶联剂(JTW-101)、单烷氧基磷酸酯钛酸酯偶联剂(JTW-102)、氧乙酸酯双(二辛基磷酸酯)钛酸酯(JTW-311)、铝钛复合偶联剂(JTW-1618)。

6.根据权利要求3所述的聚氨酯天皮复合材料，其特征在于：所述下B料层的高度是整个纳米耐磨聚氨酯复合天皮高度的3/10-7/10。

7.根据权利要求4所述的聚氨酯天皮复合材料，其特征在于：所述下B料层的高度是整个纳米耐磨聚氨酯复合天皮高度的3/10-7/10。

8.根据权利要求4所述的聚氨酯天皮复合材料，其特征在于：所述下B料层的高度是整个纳米耐磨聚氨酯复合天皮高度的3/5。

9.一种纳米耐磨聚氨酯天皮复合材料的制备方法，其特征在于：其制备工艺流程如下：

1).配制上A料层工艺流程如下：

1.1).采用一定量的常温聚四氢呋喃醚二醇，加热到100-110℃真空脱水，再通过40-60℃冷却水冷却，分批加入甲苯二异氰酸酯，自由升温至80℃；在80℃保温2-3小时；

1.2).取样检验，如果不合格，调整后保温2-3小时再取样检验；如果合格，继续下一步骤；

1.3).冷却到40-60℃，出料，抽取真空后充氮气密封，制成半预聚体的上A料层用料；

2).配制下B料层工艺流程如下：

2.1).先配制好聚氨酯天皮原料B料，具体是将称量好的聚氧化丙烯醚二醇升温至80-100℃，搅拌，再加入称量好的二氯二苯基甲烷二胺，待二氯二苯基甲烷二胺溶解完毕后再加入称量好的催化剂，搅拌均匀，制成聚氨酯天皮原料B料；

2.2).对纳米材料进行改性，纳米材料改性工艺流程有以下两种方法：

2.2.1).称量一定质量的聚氨酯天皮原料B料，加入其质量分数0.5％-5％的一种或者多种复合纳米材料，再加入纳米材料质量分数的0.5％-5％的一种或者多种复合偶联剂，加温至25℃-100℃，搅拌混合料，反应时间1-3h，得到纳米材料改性的下B料层的组分料；

2.2.2.).先称量一定量的纳米材料和一定量的有机溶剂，有机溶剂包括甲苯、乙酸乙酯、乙醇、四氢呋喃、石油醚，加入纳米材料质量分数0.5％-5％的一种或者多种复合偶联剂，加温至25℃-80℃，搅拌混合料，反应时间1-3h，减压蒸馏出有机溶剂，将改性后的纳米材料烘干研磨，得到有机化改性的一种或者多种复合改性纳米材料；接着再称量一定质量的聚氨酯天皮原料，并加入其质量分数0.5％-5％的一种或者多种复合改性纳米材料，加温至25-100℃，搅拌混合料1-3h，得到纳米材料改性的下B料层的组分料；

3).对纳米聚氨酯天皮灌注成型，具体是将配置好的半预聚体的上A料层用料和含有纳米材料的下B料层用料，按照一定的比例，采用经过电脑数控的灌注机，先后把上A料层用料和下B料层用料灌注到天皮模具内，再在一定的温度和压力条件下，利用平板硫化机挤压成型，得到纳米耐磨聚氨酯复合天皮。