[發明專利]一種高填充的IPDI聚氨酯基復合材料及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201110444696.3
• 申請日: 2011-12-24
• 公開（公告）號: CN102585486A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 王凱;張昊;黃岐善;華衛琦;丁建生;臧文哲
• 申請（專利權）人: 煙臺萬華聚氨酯股份有限公司;寧波萬華聚氨酯有限公司
• 主分類號: C08L75/08
• 分類號: C08L75/08;C08L75/04;C08L97/02;C08G18/75;C08G18/48;C08G18/62;C08K3/08;C08K3/22
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技術領域

本發明涉及一種高填充的IPDI聚氨酯基復合材料，特別涉及用異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)和低聚物多元醇反應生成的聚氨酯作為復合材料的基質材料，以提高固體填料的填充量，使復合材料能夠充分發揮固體填料所具有的功能性效果。本發明還涉及該復合材料的制備方法和用途。

背景技術

現代工業的迅速發展和人們生活水平的提高對傳統材料提出了更高的要求，單一材料的性能已經不能滿足工業發展的需要人們生活的要求。以聚氨酯為基質的填充型復合材料能夠提供較好的力學性能，耐磨性、耐候性、耐溶劑性和環境友好性，已經越來越受到人們的廣泛關注。同時，改變功能型填料的種類和提高功能型填料的填充量可以使復合材料滿足不同領域的性能需要。

填充型聚氨酯基復合材料，填充顆粒多以粒徑較小(30微米以下)的粉煤灰、玻璃微珠、短纖維、碳酸鈣等粉末材料為主，填充量多為40～80wt.％，基質多為由4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、甲苯二異氰酸酯(TDI)、多亞甲基多苯基多異氰酸酯(PAPI)與聚醚多元醇、聚酯多元醇、生物基多元醇以及小分子擴鏈劑、交聯劑反應生成的聚氨酯材料。在這類復合材料中，對固體填料的種類和粒徑大小有嚴格的要求，填料的加入也多以降低聚氨酯材料的使用成本為主，而對于其它具有化學或物理功效的固體填料，其添加量往往較低，多為40～60wt.％，使得聚氨酯基復合材料不能極大效的發揮固體填料的功能性效果，同時，由于某些復合材料采用了泡沫型聚氨酯基質，從而造成復合材料的尺寸穩定性也較差。

中國專利CN99114246.2公開了一種鋁粉增韌聚氨酯復合膜及其制備方法，材料中的鋁粉顆粒填充量為60重量份，聚氨酯基質由甲苯二異氰酸酯和端羥基聚丁二烯反應生成。處理過的鋁粉的加入可以顯著增強復合材料的力學性能。

美國專利US20110086934A1公開了一種高填充聚氨酯復合材料及其制備方法，填充顆粒為粉煤灰，填充量為40～90wt.％，基質為泡沫型聚氨酯。通過該專利所述方法，可將聚氨酯復合材料中粉煤灰的填充量增加到90wt.％。

美國專利US20080132611A1公開了一種填充型聚合物復合材料及其制備方法，聚合物基質由異氰酸酯和兩種多元醇反應生成的泡沫型聚氨酯，填料顆粒為粉煤灰、花崗巖粉、玻璃微珠中的一種或多種，顆粒狀填料總的填充量為復合材料的60至72重量份。

美國專利US4016130公開了一種非泡沫型聚氨酯復合材料及其制備方法，由多亞甲基多異氰酸酯(PAPI)與多種填料顆粒混合均勻后，再與多元醇在真空環境中混合反應生成非泡沫型聚氨酯基質，填料為碳化硅、氧化鋁、氧化鋯顆粒。

美國專利US5053274公開了一種層狀非泡沫型高填充聚氨酯聚亞胺類復合材料及其制備方法，其填充料可以為固體顆粒，也可以為經過預處理的液體，填充量在50wt.％以上，聚氨酯基質由4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、多亞甲基多異氰酸酯(PAPI)與多元醇反應生成，利用該方法制備的復合材料具有優異的力學性能，應用于承重、結構、裝飾材料。

美國專利US6036894A公開了一種火箭推進劑用填充復合材料及其制備方法以及推進劑藥漿的制備方法。復合材料的基質為IPDI與HTPB反應生成的聚氨酯，填料僅為鋁粉、高氯酸銨，填充量在80wt.％以上。這種復合材料的用途相對單一，制備方法比較復雜。

現有專利中已公開了多種填充型聚氨酯基復合材料，當中的聚氨酯基質多為泡沫型，固體填料的添加量可以達到90wt.％，但添加種類單一，多以廢棄的煤灰為主，只能起到降低成本的作用；非泡沫型的聚氨酯基質可以添加多種功能型固體顆粒，但填充量相對較低，只有50～70wt.％，填料的功能性作用在復合材料中不能得到很好的體現。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于：提供一種高填充的IPDI聚氨酯基復合材料及其制備方法和用途，是一種非泡沫型IPDI聚氨酯基復合材料，功能型固體填料的填充量可以達到85～90wt.％，使得復合材料的功能性效果得以更好的體現，以滿足不同領域的性能需要。

為解決以上問題，本發明的技術方案如下：

根據本發明的第一個實施方案，提供一種高填充的IPDI聚氨酯基質復合材料，它包括基于總配方量的如下組分：包括85～90重量份的功能型固體填料，9～14重量份的由異佛爾酮二異氰酸酯和低聚物多元醇反應生成的聚氨酯基質，以及調節材料性能所需的各種助劑：0.01～0.1重量份的有機聚氨酯催化劑，0.2～1.0重量份的有機界面劑，0.02～0.08重量份的聚氨酯防老劑。