[发明专利]含聚醚多元醇/纳米SiO2杂化材料的聚氨酯弹性体

说明书

技术领域

本发明属于聚氨酯材料技术领域，特别涉及一种含聚醚多元醇/纳米SiO₂杂化材料的聚氨酯弹性体及其制备方法与应用。

背景技术

纳米SiO₂在工业上通常被称为超微细白炭黑，常将其与聚合物复合，制备纳米SiO₂/聚合物复合材料。纳米粒子特有的表面效应、量子尺寸效应和体积效应等，使纳米SiO₂/聚合物复合材料表现出传统聚合物不具有的优异性能。聚氨酯弹性体具有良好的耐磨性、力学性能和减震性等，广泛的应用于矿山、冶金、模具衬里、机械配件等。但其耐热性较差，易燃，防水性差，因而限制了其应用。纳米SiO₂/聚氨酯复合材料可综合纳米SiO₂和聚氨酯的优良特性，表现出比普通聚氨酯材料更为优异的热学、力学和光学性能等。

在纳米SiO₂/聚氨酯复合材料中，由于纳米SiO₂的表面能大，导致其容易团聚。此外，无机纳米材料与聚合物的界面相容性不好，导致纳米SiO₂与聚氨酯的结合弱。以上两个因素都会导致纳米SiO₂/聚氨酯复合材料的性能难以提高。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种含聚醚多元醇/纳米SiO₂杂化材料的聚氨酯弹性体。

本发明另一目的在于提供一种上述含聚醚多元醇/纳米SiO₂杂化材料的聚氨酯弹性体的制备方法。

本发明再一目的在于提供上述含聚醚多元醇/纳米SiO₂杂化材料的聚氨酯弹性体在矿山、冶金、机械配件、交通工具、鞋材等领域中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种含聚醚多元醇/纳米SiO₂杂化材料的聚氨酯弹性体，包含以下质量份的组分：25～80份聚醚多元醇/纳米SiO₂杂化材料、9～64份二异氰酸酯、100份聚醚多元醇、0～5份扩链剂、0.1～2份消泡剂、3～18份固化剂。

所述的聚醚多元醇/纳米SiO₂杂化材料具有如下结构式所示结构：

其中，R为和中的至少一种，上述R的结构式依次对应着分子量为200～10000的聚醚二元醇、聚醚三元醇、聚醚四元醇、聚醚五元醇、聚醚六元醇；m＝3～172；n＝1～58；k＝1～43；p＝1～35；q＝1～29；

R’为-HN(CH₂)₃-、-NH(CH₂)₂NH(CH₂)₃-或-C₆H₅-NCH₂-。

上述聚醚多元醇/纳米SiO₂杂化材料由包含以下步骤的制备方法制备得到：

(1)将氨基硅烷偶联剂滴加到二异氰酸酯的甲苯溶液中，搅拌反应，再加入聚醚多元醇、有机金属催化剂，加热反应，得到聚合物A；

(2)将步骤(1)制得的聚合物A、纳米二氧化硅分散液、水和甲苯混合，加热反应，得到聚醚多元醇/纳米SiO₂杂化材料。

步骤(1)中所用氨基硅烷偶联剂、二异氰酸酯、聚醚多元醇的质量比为10:(6.4～14):(38～186)。

步骤(2)中所用聚合物A、纳米二氧化硅分散液和水的质量比为(11～56):(10～30):(1～4)。

步骤(2)中所用甲苯用于提供溶液环境，其用量可根据实际需要进行调整，优选使用甲苯的量与聚合物A的质量比为100:56～200:11。

步骤(1)中所用有机金属催化剂的量为催化量即可。

步骤(1)中所述的氨基硅烷偶联剂可选自γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、苯胺甲基三甲氧基硅烷和苯胺甲基三乙氧基硅烷中的至少一种。其中，所述的氨基硅烷偶联剂优选为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。