[发明专利]一种硅烷类大分子偶联剂聚合物体系的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工生产技术领域，尤其涉及一种硅烷类大分子偶联剂聚合物体系的制备方法。

背景技术

随着高分子复合材料不断推广和应用，对高分子复合材料的综合性能的要求进一步提高。复合材料体系中决定无机填料填充聚合物复合材料物理力学性能的一个主要因素是无机填料与基体的相容性和界面结合状况。为改善无机填料与基体之间的相容性，需要对无机填料进行表面处理。一般采用硅烷偶联剂等对其表面进行处理的解决方法。偶联剂通常在添加基料量的1％到3％即可使复合材料的物理化学性能得到明显的改善。

硅烷偶联剂含有活性的硅氧基团，能与无机填料的表面形成牢固的结合并且偶联剂中的有机部分与聚合物基体间产生物理和化学相互作用而达到提高无机物与有机物间的相容性。但是小分子偶联剂在复合材料中所形成的界面层较薄且脆，效果不理想。因此现有的小分子偶联剂已经不能完全满足复合材料的高性能要求。采用大分子偶联剂时，一方面因无机填料表面的偶联剂分子链能与基体的聚合物分子链形成强烈的物理缠绕等相互作用，另一方面通过改变大分子硅烷偶联剂的链结构和组成，可以调节硅烷大分子偶联剂的强度和柔性实现对复合材料中填料和基体之间界面结构的控制和优化，从而达到提高复合材料性能的目的。

发明内容

本发明提供了一种硅烷类大分子偶联剂聚合物体系的制备方法，旨在解决硅烷偶联剂含有活性的硅氧基团，能与无机填料的表面形成牢固的结合并且偶联剂中的有机部分与聚合物基体间产生物理和化学相互作用而达到提高无机物与有机物间的相容性从而建立适应的界面层，但是小分子偶联剂在复合材料中所形成的界面层较薄且脆，效果不理想的问题。

本发明的目的在于提供一种硅烷类大分子偶联剂聚合物体系的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

步骤一，将二官能度或三官能度聚醚、双酚A型环氧树脂原料干燥，至水分含量质量百分比均为0.01％以下；

步骤二，将干燥的二官能度或三官能度聚醚、双酚A型环氧树脂和二异氰酸酯加入反应釜，60-80℃条件下反应3～6小时生成聚氨酯-环氧树脂多组分聚合物体系，双酚A型环氧树脂占聚氨酯-环氧树脂多组分聚合物体系质量百分含量的5％-20％；

步骤三，加入γ-胺丙基三乙氧基硅烷或双[3-(三乙氧基硅)丙基]胺，在30-60℃条件下反应1～3小时，制得含聚氨酯/环氧树脂的硅烷类大分子偶联剂；

步骤四，聚氨酯/环氧树脂的硅烷类大分子偶联剂体系中加入催化剂，搅拌均匀并密闭保存。

进一步，该制备方法所制备的硅烷类大分子偶联剂为含聚氨酯/环氧树脂的硅烷类大分子偶联剂。

进一步，在步骤二中，二异氰酸酯所含异氰酸酯基与聚醚、环氧树脂中所含羟基总数的摩尔比为1.5～2.5/1。

进一步，在步骤三中，γ-胺丙基三乙氧基硅烷或双[3-(三乙氧基硅)丙基]胺占异氰酸酯基团含量的10％～40％。

进一步，在步骤二中所采用的二异氰酸酯为二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯。

进一步，在步骤一中采用的双酚A型环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-44或E-51。

进一步，在步骤一中采用的聚醚为聚醚N330或聚醚2000。

进一步，在步骤四中采用的催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡，质量是含聚氨酯/环氧树脂的硅烷类大分子偶联剂体系的0.01％～2％。

进一步，该制备方法所制备的含聚氨酯/环氧树脂的硅烷类大分子偶联剂，应用在制备复合材料、阻尼材料、增强橡胶、胶粘剂、汽车工业用材料、医用高分子材料和耐低温材料中。

本发明提供的硅烷类大分子偶联剂聚合物体系的制备方法，由聚氨酯和环氧树脂两种聚合物通过分子链相互缠绕、化学反应，形成综合性能优异的复合体系，为了使复合材料中聚合物和无机增强材料间具有更好的相容性并使复合材料的一些性能得到提高，采用含胺基硅氧烷对聚氨酯-环氧树脂多组分聚合物体系进行改性制备硅烷大分子偶联剂；小分子硅氧烷的胺基可与聚氨酯中异氰酸酯基团以及环氧树脂中的环氧基反应，使之成为含有互穿聚合物网络结构的大分子偶联剂，这种特殊的分子结构和组成使其汇集了有机聚合物和偶联剂功能为一体，改变聚氨酯含量来调节大分子偶联剂的柔性，通过改变环氧树脂含量来调节大分子偶联剂的强度，当用其处理无机增强材料后添加到聚合物基体中，可使聚合物复合材料形成比较好的界面，达到提高复合材料总体综合性能的目的；该硅烷类大分子偶联剂聚合物体系的制备方法，简单实用，具有较强的推广与应用价值。

附图说明