[發明專利]一種超彈性聚氨酯/蒙脫土納米復合物的制備方法

有效

• 申請號: 201410074347.0
• 申請日: 2014-03-03
• 公開（公告）號: CN103865024A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 朱建君;沈久明;郭旭展;陳鐵紅;孫平川
• 申請（專利權）人: 信陽師范學院
• 主分類號: C08G18/62
• 分類號: C08G18/62;C08K9/04;C08K3/34
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技術領域

本發明涉及一種具有超彈性聚氨酯/蒙脫土納米復合物的制備方法，更具體地說是一種在溫和(室溫、手工攪拌和無需溶劑)條件下，采用預剝離法制備出的超彈性聚氨酯/蒙脫土納米復合物的方法。此預剝離法制備出的超彈性聚氨酯/蒙脫土納米復合物廣泛應用于輕工、化工、建材、航空等領域。

背景技術

由于納米尺寸效應，表面效應以及納米粒子與基體界面間強的相互作用，聚合物/蒙脫土納米復合材料具有優于相同組分常規復合材料的物理、化學等性能而引起了人們的廣泛關注。聚氨酯橡膠是介于塑料與椽膠之間的合成材料，是由多異氰酸酯(如，二異氰酸酯OCN—R—NCO)與多元醇(如，二元醇HO—R′—OH)反應而成。與聚酯型和聚醚型PU相比，以端羥基聚丁二烯液體橡膠為低聚物制得的聚氨酯彈性體，既保證了聚氨酯彈性體良好的性能，又具有類似天然橡膠的特性，如氣密性、耐水性能等，從而使其在電子工業、建筑材料、彈性體、環氧樹脂增韌、制備膠粘劑及涂料等領域具有廣闊前景。聚氨酯彈性體的高性能化研究包括在逐步聚合過程中調節其分子鏈結構和加入無機填料。

1998年的Chem?Mater雜志上首次發表一篇有關插層型聚氨酯/蒙脫土納米復合材料的文章(Zhen?Wang，Thomas?J.Pinnavaia.1998，10：3769-3771)，通過將亞甲基二苯基二異氰酸酯雙官能度的預聚物與有機蒙脫土直接混合制備插層型聚氨酯/蒙脫土納米復合材料，研究表明蒙脫土的加入對彈性聚氨酯/蒙脫土納米復合材料力學性能有增強作用。隨后，T.K.Chen等利用引入聚羥基己內酯/蒙脫土納米復合材料的方法合成了新型的聚氨酯/蒙脫土納米復合材料，少量聚羥基己內酯/蒙脫土復合材料的引入可使聚氨酯/蒙脫土納米復合材料的綜合性能大幅度提高(T.K.Chen，Y.I.Tien，K.H.Wei.Polymer，2000，41：1345-1353)。該研究小組就蒙脫土對復合材料的分子間氫鍵和力學性能的影響也進行了詳細研究，發現聚氨酯的分子間氫鍵隨著蒙脫土含量的增加而減少，但在質量分數達到5％后沒有變化，另外蒙脫土質量分數為1％的復合材料有最佳的力學性能。(Y.?I.Tien，Wei?K.H.Polymer，2001，2：3213-3221.)

中國專利CN1376739A公開了一種納米蒙脫土、聚氨酯復合物的制備方法，利用原位聚合機理，在不改變已有操作工藝和合成路線的前提下制備出較高力學性能的納米蒙脫土/聚氨酯復合物。該發明涉及到的原料為納米蒙脫土/聚醚醇或聚酯醇復合物，不涉及本發明所用的液體橡膠；制備方法按本體法或溶液法聚合，整個過程需要高速攪拌、超聲波振蕩、溶劑體系等，而非本發明所用的室溫、普通手工攪拌、無溶劑體系。中國專利CN1362450A報道了一種聚氨酯/有機粘土納米復合材料及制備方法，利用單體插層原位聚合的方法使聚氨酯和有機粘土達到分子水平的相容，從而獲得強度高、耐熱性好以及加工性好的聚氨酯有機粘土納米復合材料。該發明所制得的聚氨酯有機粘土納米復合材料仍然為插層型復合，而非本發明所涉及到的剝離型復合，并且不涉及本發明所用的液體橡膠。中國專利CN1760301A公開了一種含有納米蒙脫土的液體橡膠膠粘劑及其制備方法，通過將端羥基聚丁二烯液體橡膠、有機蒙脫土、甲苯二異氰酸酯、二月桂酸二丁基錫，攪拌混合，在真空下脫氣反應制得。該發明涉及到的制備方法是將所有原料加入體系中一步混合制得，而非本發明所涉及到的預剝離法。中國專利CN1487027A公開了本體聚合物/剝離型納米復合物的制備方法，通過在液態或粘流態的聚合物加入有機蒙脫土在錐體磨或膠體磨中研磨分散，獲得剝離型復合物。該發明涉及到的制備方法是利用機械研磨達到原料的均勻混合及蒙脫土片層的剝離，而非本發明所涉及到的普通手工攪拌混合。中國專利CN1523060A公開了種剝離型聚合物/蒙脫土納米復合材料及其制備方法，通過將聚合物與有機蒙脫土直接熔融混合，獲得剝離型結構的聚合物/蒙脫土納米復合材料。該發明涉及到的擠出熔融插層法，而非本發明所涉及到的在室溫條件下的普通預剝離法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有超彈性聚氨酯/蒙脫土納米復合物的制備方法，該方法在不使用水和其他有機溶劑的條件下，室溫手工攪拌即能實現，大大降低了成本和能耗，簡化了生產工藝，而且分散在聚合物中的蒙脫土是剝離結構，實現了真正的納米分散。

本發明涉及到的超彈性聚氨酯/蒙脫土納米復合物的制備方法，包括如下步驟：

(1)在水體系中，制得有機蒙脫土；