CN105237731A - 一种耐热耐磨聚氨酯材料 - Google Patents

一种耐热耐磨聚氨酯材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐热耐磨聚氨酯材料，其原料包括：聚己二酸乙二醇酯2000、2,4-甲苯二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、六氟双酚A、二邻氯二苯胺甲烷、纳米二氧化硅、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷和二月桂酸二丁基锡；其中，在耐热耐磨聚氨酯制备过程中，取聚己二酸乙二醇酯2000，升温，滴加2,4-甲苯二异氰酸酯溶液，保温搅拌，滴加二羟甲基丙酸溶液，保温搅拌，滴加六氟双酚A溶液和二邻氯二苯胺甲烷溶液，保温搅拌，得到中间物料；取中间物料溶液，加入二月桂酸二丁基锡，滴加改性纳米二氧化硅溶液，保温搅拌，提纯得到耐热耐磨聚氨酯材料。本发明耐热性好、耐磨性高、机械性能好。

Description

一种耐热耐磨聚氨酯材料
技术领域
本发明涉及聚氨酯材料技术领域，尤其涉及一种耐热耐磨聚氨酯材料。
背景技术
聚氨酯弹性体具有高强度、高弹性、高伸长率的特点，并且具有优异的耐磨性、耐油性、耐撕裂性、耐化学品性，减震性能好，硬度的调节范围大，在许多领域获得广泛的应用。
但是，聚氨酯弹性体的耐热性能较差，在高温条件下，力学性能下降明显，导致弹性体在动态、温度较高的条件下使用时，其耐磨性降低、机械性能下降，外形尺寸发生改变，硬度、强度、模量性能均下降，从而限制了聚氨酯弹性体的应用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐热耐磨聚氨酯材料，本发明耐热性好、耐磨性高、机械性能好。
本发明提出的一种耐热耐磨聚氨酯材料，其原料包括：聚己二酸乙二醇酯2000、2,4-甲苯二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、六氟双酚A、二邻氯二苯胺甲烷、纳米二氧化硅、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷和二月桂酸二丁基锡；
其中，在耐热耐磨聚氨酯制备过程中，取干燥后的聚己二酸乙二醇酯2000，通入氮气，升温，保温搅拌，滴加2,4-甲苯二异氰酸酯的N-甲基吡咯烷酮溶液，继续保温搅拌，升温，滴加二羟甲基丙酸的N-甲基吡咯烷酮溶液，保温搅拌，降温，滴加六氟双酚A的N-甲基吡咯烷酮溶液和二邻氯二苯胺甲烷的N-甲基吡咯烷酮溶液，保温搅拌，提纯得到中间物料；向3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的N-甲基吡咯烷酮溶液中加入纳米二氧化硅，超声分散均匀，通入氮气，升温，保温搅拌，提纯得到改性纳米二氧化硅；通入氮气，取中间物料的N-甲基吡咯烷酮溶液，加入二月桂酸二丁基锡，升温，滴加改性纳米二氧化硅的N-甲基吡咯烷酮溶液，保温搅拌，提纯得到耐热耐磨聚氨酯材料。
优选地，在耐热耐磨聚氨酯制备过程中，取干燥后的聚己二酸乙二醇酯2000，通入氮气，升温至60-80℃，保温搅拌20-40min，滴加2,4-甲苯二异氰酸酯的N-甲基吡咯烷酮溶液，继续保温搅拌1-2h，升温至80-90℃，滴加二羟甲基丙酸的N-甲基吡咯烷酮溶液，保温搅拌2-4h，降温至60-70℃，滴加六氟双酚A的N-甲基吡咯烷酮溶液和二邻氯二苯胺甲烷的N-甲基吡咯烷酮溶液，保温搅拌4-5h，冷却至室温，加水进行沉降，过滤，水洗，减压干燥得到中间物料；向3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的N-甲基吡咯烷酮溶液中加入纳米二氧化硅，超声分散均匀，通入氮气，升温至60-80℃，保温搅拌24-30h，抽滤，乙醇洗涤，干燥得到改性纳米二氧化硅；通入氮气，取中间物料的N-甲基吡咯烷酮溶液，加入二月桂酸二丁基锡，升温至100-120℃，滴加改性纳米二氧化硅的N-甲基吡咯烷酮溶液，保温搅拌6-8h，冷却至室温，加水进行沉降，过滤，水洗，减压干燥得到耐热耐磨聚氨酯材料。
优选地，在耐热耐磨聚氨酯制备过程中，聚己二酸乙二醇酯2000的干燥方法为，升温至100-120℃，真空干燥2-3h。
优选地，在耐热耐磨聚氨酯制备过程中，2,4-甲苯二异氰酸酯的N-甲基吡咯烷酮溶液需在1h内滴加完毕。
优选地，在耐热耐磨聚氨酯制备过程中，N-甲基吡咯烷酮、乙醇均需经过脱水处理。
优选地，聚己二酸乙二醇酯2000中-OH和2,4-甲苯二异氰酸酯中-NCO的摩尔比为2-3：5-8。
优选地，聚己二酸乙二醇酯2000、二羟甲基丙酸、六氟双酚A、二邻氯二苯胺甲烷的重量比为80-120：3-5：2.4-3.6：1.6-2.4。
优选地，纳米二氧化硅、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的重量比为2-3：1.4-2.5。
优选地，中间物料、改性纳米二氧化硅、二月桂酸二丁基锡的重量比为100-120：3-5：0.5-0.6。
上述耐热耐磨聚氨酯制备过程中，水均为去离子水。
上述耐热耐磨聚氨酯制备过程中，N-甲基吡咯烷酮的作用是溶解分散各物质，水的作用是沉降和洗涤，乙醇的作用是洗涤，故不规定其用量，根据具体操作确定用量。
本发明选用六氟双酚A和二邻氯二苯胺甲烷为扩链剂，将氟基团引入中间物料中，大大增加了本发明的耐热性、耐磨性和机械性能；六氟双酚A和二邻氯二苯胺甲烷适宜的比例，可以改善本发明的耐磨性和机械性能；聚己二酸乙二醇酯2000、2,4-甲苯二异氰酸酯和二羟甲基丙酸反应，将羧基引入中间物料，纳米二氧化硅中的羟基和3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷中甲氧基反应得到改性纳米二氧化硅，增加了纳米二氧化硅的亲油性，避免了纳米二氧化硅的团聚，使纳米二氧化硅与中间物料均匀分散，从而进一步使改性纳米二氧化硅中异氰酸基与中间物料中的羧基充分、均匀的反应，将纳米二氧化硅和硅烷偶联剂引入聚氨酯中，从而大大增加了本发明的耐热性和耐磨性；纳米二氧化硅、硅烷偶联剂、六氟双酚A、二邻氯二苯胺甲烷相互协调作用，大大增加了本发明的耐热性、耐磨性和机械性能。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种耐热耐磨聚氨酯材料，其原料包括：聚己二酸乙二醇酯2000、2,4-甲苯二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、六氟双酚A、二邻氯二苯胺甲烷、纳米二氧化硅、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷和二月桂酸二丁基锡；
其中，在耐热耐磨聚氨酯制备过程中，取干燥后的聚己二酸乙二醇酯2000，通入氮气，升温至60℃，保温搅拌40min，滴加2,4-甲苯二异氰酸酯的N-甲基吡咯烷酮溶液，继续保温搅拌1h，升温至90℃，滴加二羟甲基丙酸的N-甲基吡咯烷酮溶液，保温搅拌2h，降温至70℃，滴加六氟双酚A的N-甲基吡咯烷酮溶液和二邻氯二苯胺甲烷的N-甲基吡咯烷酮溶液，保温搅拌4h，冷却至室温，加水进行沉降，过滤，水洗，减压干燥得到中间物料，其中，聚己二酸乙二醇酯2000的干燥方法为，升温至100℃，真空干燥3h，2,4-甲苯二异氰酸酯的N-甲基吡咯烷酮溶液需在1h内滴加完毕，聚己二酸乙二醇酯2000中-OH和2,4-甲苯二异氰酸酯中-NCO的摩尔比为3：5，聚己二酸乙二醇酯2000、二羟甲基丙酸、六氟双酚A、二邻氯二苯胺甲烷的重量比为120：3：3.6：1.6；向3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的N-甲基吡咯烷酮溶液中加入纳米二氧化硅，超声分散均匀，通入氮气，升温至80℃，保温搅拌24h，抽滤，乙醇洗涤，干燥得到改性纳米二氧化硅，其中，纳米二氧化硅、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的重量比为3：1.4；通入氮气，取中间物料的N-甲基吡咯烷酮溶液，加入二月桂酸二丁基锡，升温至120℃，滴加改性纳米二氧化硅的N-甲基吡咯烷酮溶液，保温搅拌6h，冷却至室温，加水进行沉降，过滤，水洗，减压干燥得到耐热耐磨聚氨酯材料，其中，N-甲基吡咯烷酮、乙醇均需经过脱水处理，中间物料、改性纳米二氧化硅、二月桂酸二丁基锡的重量比为120：3：0.6。
实施例2
一种耐热耐磨聚氨酯材料，其原料包括：聚己二酸乙二醇酯2000、2,4-甲苯二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、六氟双酚A、二邻氯二苯胺甲烷、纳米二氧化硅、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷和二月桂酸二丁基锡；
其中，在耐热耐磨聚氨酯制备过程中，取干燥后的聚己二酸乙二醇酯2000，通入氮气，升温至80℃，保温搅拌20min，滴加2,4-甲苯二异氰酸酯的N-甲基吡咯烷酮溶液，继续保温搅拌2h，升温至80℃，滴加二羟甲基丙酸的N-甲基吡咯烷酮溶液，保温搅拌4h，降温至60℃，滴加六氟双酚A的N-甲基吡咯烷酮溶液和二邻氯二苯胺甲烷的N-甲基吡咯烷酮溶液，保温搅拌5h，冷却至室温，加水进行沉降，过滤，水洗，减压干燥得到中间物料，其中，聚己二酸乙二醇酯2000的干燥方法为，升温至120℃，真空干燥2h，2,4-甲苯二异氰酸酯的N-甲基吡咯烷酮溶液需在1h内滴加完毕，聚己二酸乙二醇酯2000中-OH和2,4-甲苯二异氰酸酯中-NCO的摩尔比为2：8，聚己二酸乙二醇酯2000、二羟甲基丙酸、六氟双酚A、二邻氯二苯胺甲烷的重量比为80：5：2.4：2.4；向3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的N-甲基吡咯烷酮溶液中加入纳米二氧化硅，超声分散均匀，通入氮气，升温至60℃，保温搅拌30h，抽滤，乙醇洗涤，干燥得到改性纳米二氧化硅，其中，纳米二氧化硅、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的重量比为2：2.5；通入氮气，取中间物料的N-甲基吡咯烷酮溶液，加入二月桂酸二丁基锡，升温至100℃，滴加改性纳米二氧化硅的N-甲基吡咯烷酮溶液，保温搅拌8h，冷却至室温，加水进行沉降，过滤，水洗，减压干燥得到耐热耐磨聚氨酯材料，其中，N-甲基吡咯烷酮、乙醇均需经过脱水处理，中间物料、改性纳米二氧化硅、二月桂酸二丁基锡的重量比为100：5：0.5。
实施例3
一种耐热耐磨聚氨酯材料，其原料包括：聚己二酸乙二醇酯2000、2,4-甲苯二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、六氟双酚A、二邻氯二苯胺甲烷、纳米二氧化硅、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷和二月桂酸二丁基锡；
其中，在耐热耐磨聚氨酯制备过程中，取干燥后的聚己二酸乙二醇酯2000，通入氮气，升温至65℃，保温搅拌35min，滴加2,4-甲苯二异氰酸酯的N-甲基吡咯烷酮溶液，继续保温搅拌1.3h，升温至88℃，滴加二羟甲基丙酸的N-甲基吡咯烷酮溶液，保温搅拌2.5h，降温至68℃，滴加六氟双酚A的N-甲基吡咯烷酮溶液和二邻氯二苯胺甲烷的N-甲基吡咯烷酮溶液，保温搅拌4.3h，冷却至室温，加水进行沉降，过滤，水洗，减压干燥得到中间物料，其中，聚己二酸乙二醇酯2000的干燥方法为，升温至105℃，真空干燥2.7h，2,4-甲苯二异氰酸酯的N-甲基吡咯烷酮溶液需在1h内滴加完毕，聚己二酸乙二醇酯2000中-OH和2,4-甲苯二异氰酸酯中-NCO的摩尔比为2.7：6，聚己二酸乙二醇酯2000、二羟甲基丙酸、六氟双酚A、二邻氯二苯胺甲烷的重量比为110：3.5：3.2：1.8；向3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的N-甲基吡咯烷酮溶液中加入纳米二氧化硅，超声分散均匀，通入氮气，升温至75℃，保温搅拌26h，抽滤，乙醇洗涤，干燥得到改性纳米二氧化硅，其中，纳米二氧化硅、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的重量比为2.8：1.8；通入氮气，取中间物料的N-甲基吡咯烷酮溶液，加入二月桂酸二丁基锡，升温至115℃，滴加改性纳米二氧化硅的N-甲基吡咯烷酮溶液，保温搅拌6.5h，冷却至室温，加水进行沉降，过滤，水洗，减压干燥得到耐热耐磨聚氨酯材料，其中，N-甲基吡咯烷酮、乙醇均需经过脱水处理，中间物料、改性纳米二氧化硅、二月桂酸二丁基锡的重量比为115：3.5：0.58。
实施例4
一种耐热耐磨聚氨酯材料，其原料包括：聚己二酸乙二醇酯2000、2,4-甲苯二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、六氟双酚A、二邻氯二苯胺甲烷、纳米二氧化硅、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷和二月桂酸二丁基锡；
其中，在耐热耐磨聚氨酯制备过程中，取干燥后的聚己二酸乙二醇酯2000，通入氮气，升温至75℃，保温搅拌25min，滴加2,4-甲苯二异氰酸酯的N-甲基吡咯烷酮溶液，继续保温搅拌1.7h，升温至82℃，滴加二羟甲基丙酸的N-甲基吡咯烷酮溶液，保温搅拌3.5h，降温至62℃，滴加六氟双酚A的N-甲基吡咯烷酮溶液和二邻氯二苯胺甲烷的N-甲基吡咯烷酮溶液，保温搅拌4.7h，冷却至室温，加水进行沉降，过滤，水洗，减压干燥得到中间物料，其中，聚己二酸乙二醇酯2000的干燥方法为，升温至115℃，真空干燥2.3h，2,4-甲苯二异氰酸酯的N-甲基吡咯烷酮溶液需在1h内滴加完毕，聚己二酸乙二醇酯2000中-OH和2,4-甲苯二异氰酸酯中-NCO的摩尔比为2.3：7，聚己二酸乙二醇酯2000、二羟甲基丙酸、六氟双酚A、二邻氯二苯胺甲烷的重量比为90：4.5：2.8：2.2；向3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的N-甲基吡咯烷酮溶液中加入纳米二氧化硅，超声分散均匀，通入氮气，升温至65℃，保温搅拌28h，抽滤，乙醇洗涤，干燥得到改性纳米二氧化硅，其中，纳米二氧化硅、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的重量比为2.2：2.1；通入氮气，取中间物料的N-甲基吡咯烷酮溶液，加入二月桂酸二丁基锡，升温至105℃，滴加改性纳米二氧化硅的N-甲基吡咯烷酮溶液，保温搅拌7.5h，冷却至室温，加水进行沉降，过滤，水洗，减压干燥得到耐热耐磨聚氨酯材料，其中，N-甲基吡咯烷酮、乙醇均需经过脱水处理，中间物料、改性纳米二氧化硅、二月桂酸二丁基锡的重量比为105：4.5：0.52。
实施例5
一种耐热耐磨聚氨酯材料，其原料包括：聚己二酸乙二醇酯2000、2,4-甲苯二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、六氟双酚A、二邻氯二苯胺甲烷、纳米二氧化硅、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷和二月桂酸二丁基锡；
其中，在耐热耐磨聚氨酯制备过程中，取干燥后的聚己二酸乙二醇酯2000，通入氮气，升温至70℃，保温搅拌30min，滴加2,4-甲苯二异氰酸酯的N-甲基吡咯烷酮溶液，继续保温搅拌1.5h，升温至85℃，滴加二羟甲基丙酸的N-甲基吡咯烷酮溶液，保温搅拌3h，降温至65℃，滴加六氟双酚A的N-甲基吡咯烷酮溶液和二邻氯二苯胺甲烷的N-甲基吡咯烷酮溶液，保温搅拌4.5h，冷却至室温，加水进行沉降，过滤，水洗，减压干燥得到中间物料，其中，聚己二酸乙二醇酯2000的干燥方法为，升温至110℃，真空干燥2.5h，2,4-甲苯二异氰酸酯的N-甲基吡咯烷酮溶液需在1h内滴加完毕，聚己二酸乙二醇酯2000中-OH和2,4-甲苯二异氰酸酯中-NCO的摩尔比为2.5：6.5，聚己二酸乙二醇酯2000、二羟甲基丙酸、六氟双酚A、二邻氯二苯胺甲烷的重量比为100：4：3：2；向3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的N-甲基吡咯烷酮溶液中加入纳米二氧化硅，超声分散均匀，通入氮气，升温至70℃，保温搅拌27h，抽滤，乙醇洗涤，干燥得到改性纳米二氧化硅，其中，纳米二氧化硅、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的重量比为2.5：2；通入氮气，取中间物料的N-甲基吡咯烷酮溶液，加入二月桂酸二丁基锡，升温至110℃，滴加改性纳米二氧化硅的N-甲基吡咯烷酮溶液，保温搅拌7h，冷却至室温，加水进行沉降，过滤，水洗，减压干燥得到耐热耐磨聚氨酯材料，其中，N-甲基吡咯烷酮、乙醇均需经过脱水处理，中间物料、改性纳米二氧化硅、二月桂酸二丁基锡的重量比为110：4：0.55。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种耐热耐磨聚氨酯材料，其特征在于，其原料包括：聚己二酸乙二醇酯2000、2,4-甲苯二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、六氟双酚A、二邻氯二苯胺甲烷、纳米二氧化硅、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷和二月桂酸二丁基锡；
其中，在耐热耐磨聚氨酯制备过程中，取干燥后的聚己二酸乙二醇酯2000，通入氮气，升温，保温搅拌，滴加2,4-甲苯二异氰酸酯的N-甲基吡咯烷酮溶液，继续保温搅拌，升温，滴加二羟甲基丙酸的N-甲基吡咯烷酮溶液，保温搅拌，降温，滴加六氟双酚A的N-甲基吡咯烷酮溶液和二邻氯二苯胺甲烷的N-甲基吡咯烷酮溶液，保温搅拌，提纯得到中间物料；向3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的N-甲基吡咯烷酮溶液中加入纳米二氧化硅，超声分散均匀，通入氮气，升温，保温搅拌，提纯得到改性纳米二氧化硅；通入氮气，取中间物料的N-甲基吡咯烷酮溶液，加入二月桂酸二丁基锡，升温，滴加改性纳米二氧化硅的N-甲基吡咯烷酮溶液，保温搅拌，提纯得到耐热耐磨聚氨酯材料。
2.根据权利要求1所述耐热耐磨聚氨酯材料，其特征在于，在耐热耐磨聚氨酯制备过程中，取干燥后的聚己二酸乙二醇酯2000，通入氮气，升温至60-80℃，保温搅拌20-40min，滴加2,4-甲苯二异氰酸酯的N-甲基吡咯烷酮溶液，继续保温搅拌1-2h，升温至80-90℃，滴加二羟甲基丙酸的N-甲基吡咯烷酮溶液，保温搅拌2-4h，降温至60-70℃，滴加六氟双酚A的N-甲基吡咯烷酮溶液和二邻氯二苯胺甲烷的N-甲基吡咯烷酮溶液，保温搅拌4-5h，冷却至室温，加水进行沉降，过滤，水洗，减压干燥得到中间物料；向3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的N-甲基吡咯烷酮溶液中加入纳米二氧化硅，超声分散均匀，通入氮气，升温至60-80℃，保温搅拌24-30h，抽滤，乙醇洗涤，干燥得到改性纳米二氧化硅；通入氮气，取中间物料的N-甲基吡咯烷酮溶液，加入二月桂酸二丁基锡，升温至100-120℃，滴加改性纳米二氧化硅的N-甲基吡咯烷酮溶液，保温搅拌6-8h，冷却至室温，加水进行沉降，过滤，水洗，减压干燥得到耐热耐磨聚氨酯材料。
3.根据权利要求1或2所述耐热耐磨聚氨酯材料，其特征在于，在耐热耐磨聚氨酯制备过程中，聚己二酸乙二醇酯2000的干燥方法为，升温至100-120℃，真空干燥2-3h。
4.根据权利要求1-3任一项所述耐热耐磨聚氨酯材料，其特征在于，在耐热耐磨聚氨酯制备过程中，2,4-甲苯二异氰酸酯的N-甲基吡咯烷酮溶液需在1h内滴加完毕。
5.根据权利要求1-4任一项所述耐热耐磨聚氨酯材料，其特征在于，在耐热耐磨聚氨酯制备过程中，N-甲基吡咯烷酮、乙醇均需经过脱水处理。
6.根据权利要求1-5任一项所述耐热耐磨聚氨酯材料，其特征在于，聚己二酸乙二醇酯2000中-OH和2,4-甲苯二异氰酸酯中-NCO的摩尔比为2-3：5-8。
7.根据权利要求1-6任一项所述耐热耐磨聚氨酯材料，其特征在于，聚己二酸乙二醇酯2000、二羟甲基丙酸、六氟双酚A、二邻氯二苯胺甲烷的重量比为80-120：3-5：2.4-3.6：1.6-2.4。
8.根据权利要求1-7任一项所述耐热耐磨聚氨酯材料，其特征在于，纳米二氧化硅、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的重量比为2-3：1.4-2.5。
9.根据权利要求1-8任一项所述耐热耐磨聚氨酯材料，其特征在于，中间物料、改性纳米二氧化硅、二月桂酸二丁基锡的重量比为100-120：3-5：0.5-0.6。
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