[發明專利]植物油基聚氨酯/二氧化硅納米復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201410573372.3
• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號: CN104327236A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 王成雙;劉方
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: C08G18/67
• 分類號: C08G18/67;C08G18/36;C08K9/06;C08K3/36
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;呂鵬濤

技術領域

本發明屬于聚氨酯材料技術領域，涉及一種聚氨酯/二氧化硅納米復合材料及其制備方法，具體地說，涉及一種硅烷偶聯劑改性納米二氧化硅增強植物油基聚氨酯樹脂及其制備方法。

背景技術

聚氨酯(PU)樹脂是一類重要的合成樹脂，由多異氰酸酯與多元醇反應制成。作為一類多用途聚合物材料，PU樹脂可以以涂料、膠黏劑、泡沫塑料、彈性體、纖維、合成革、防水材料、鋪裝材料、復合材料和生物醫用材料等多種產品形態應用于交通運輸(車輛、船舶、飛機、道路、橋梁)、建筑、機械、電子設備、家具、食品加工、服裝、紡織、合成皮革、印刷、礦冶、石油化工、水利、國防、體育、醫療等諸多領域。由于PU具有諸多優異的物理性能，如優良的耐磨性能、耐疲勞性、耐化學腐蝕性及高抗沖性、優異的柔順性和極好的阻尼性、生物相容性等而不斷受到重視，正成為一類重要的廣泛應用的材料。隨著各應用領域對材料綜合性能要求不斷提高，傳統PU材料的性能已不能滿足實際應用的要求，因此許多研究工作旨在改善PU材料的綜合性能。

隨著環境保護和石油資源枯竭兩大難題越來越被重視，研究以可再生資源為原料制備環境友好的聚合物越來越成為關注的焦點。植物油的主要成分為甘油三酸酯,其中3個酰基通常來源于碳原子為14～22的脂肪酸。多數植物脂肪酸為不飽和脂肪酸,它們的雙鍵位置通常在9位或10位碳,亞油酸和亞麻酸另外有12或13位雙鍵,亞麻酸在15或16位碳上還有雙鍵。大多數植物油的結構差異僅僅在于不飽和度和不飽和鍵的共軛程度,它們的化學性質相近,特別是常用的亞麻油、大豆油、玉米油、菜籽油等化學改性機理基本一致。某些天然植物油含有特殊的功能基團,如蓖麻油中含羥基的蓖麻油酸超過脂肪酸總量的90％,可直接用于制備PU材料。來源廣泛的植物油基多元醇，是一種極其重要的環保材料，具有生物可降解和生物相容性，因此以植物油基多元醇制備PU材料不僅具有獨特的性能，而且具有重要的環保和經濟的雙重效益。

近年來，聚合物/無機物納米復合材料已經發展成為聚合物材料的研究熱點之一，而納米二氧化硅(SiO₂)是目前工業化產量最大的納米材料，在制備納米復合材料中有著非常廣闊的應用前景，對開發具有特殊性能的功能材料有著重要的實際意義。在工業上，納米SiO₂常常被稱做為“超微細白炭黑”，是一種無定型白色粉末，無毒、無味、無污染，粒徑小、比表面積大、化學純度高、分散性能好，具有優越的熱穩定性、補強性、觸變性和優良的光學及機械性能，廣泛應用于陶瓷、橡膠、塑料、涂料、顏料及催化劑載體等領域。但由于納米SiO₂間固有的范德華作用力和極大的比表面積使其極易團聚，在聚合物基體中很難均勻分散，從而不能有效提高聚合物的綜合性能，所以有效分散納米SiO₂是制備綜合性能優異的聚合物納米復合材料的關鍵技術之一。同時納米SiO₂在制備聚合物納米復合材料時添加量需要優化，當添加量較低時，提高聚合物性能不明顯；當添加量過高時，制備聚合物納米復合材料過程中很難均勻分散納米SiO₂并消除氣泡等缺陷，反而降低聚合物的性能，而且還會造成成本過高。

發明內容

本發明的目的是在現有技術的基礎上，提供一種植物油基PU/SiO₂納米復合材料。

本發明的另一目的是提供一種上述植物油基PU/SiO₂納米復合材料的制備方法。

本發明的目的可以通過以下措施達到：

一種植物油基聚氨酯/二氧化硅納米復合材料，其為以植物油基多元醇與異佛爾酮二異氰酸酯反應制得的植物油基聚氨酯為主體，以改性或未改性的納米SiO₂為填料的復合材料，其中改性或未改性的納米SiO₂在復合材料中的質量含量為5～13％。

進一步的，改性或未改性的納米SiO₂在復合材料中的質量含量為6～12％，進一步優選10～12％。