[發明專利]一種鐵尾礦改性水性聚氨酯及其制備方法

有效

• 申請號: 201810092063.2
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108276554B
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 李凱斌;王書民;周春生;楊智婷;李盼;田鴿;李倩;任有良
• 申請（專利權）人: 商洛學院
• 主分類號: C08G18/76
• 分類號: C08G18/76;C08G18/67;C08G18/66;C08G18/42;C08G18/34;C08G18/10;C08G18/32
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明涉及一種鐵尾礦改性水性聚氨酯及其制備方法，先將鐵尾礦進行預處理，再加入司班80/吐溫80混合乳化劑攪拌反應，得到改性后的鐵尾礦；再將二羥甲基丁酸溶于丙酮，再加入甲苯二異氰酸酯和聚己內酯二醇，反應制得聚氨酯預聚體；向聚氨酯預聚體中加入改性后的鐵尾礦，70～80℃繼續反應1～1.5h；再加入甲基丙烯酸?2?羥基乙酯進行封端處理；最后調節反應液的pH值，加水分散得到鐵尾礦改性水性聚氨酯。本發明選用司班80/吐溫80混合乳化劑對鐵尾礦進行表面處理，以提高鐵尾礦無機物與聚氨酯高分子材料的體系相容性，制備鐵尾礦改性水性聚氨酯，有效改善水性聚氨酯制品的強度、熱穩定性、耐水性等性能，又可消耗鐵尾礦。

技術領域

本發明屬于材料制備領域，特別涉及一種鐵尾礦改性水性聚氨酯及其制備方法。

背景技術

水性聚氨酯是以水代替有機溶劑作為分散介質的新型聚氨酯體系，也稱水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水為溶劑，無污染、安全可靠、機械性能優良、相容性好、耐磨性高、韌性好、抗沖性強、易于改性等優點。但其耐熱性能和耐水性能一般，使得聚氨酯在涂層上的應用受到一定的限制。為了提高其使用性能，對聚氨酯的改性研究已引起研究者的廣泛關注，采用二氧化硅等無機材料對聚氨酯材料進行復合是其常用的改性方法之一。劉石軍等[劉石軍,張力,石光.紫外固化雜化材料制備及偶聯劑影響研究[J].廣東化工,2008,(03):18-20]通過正硅酸乙酯(TEOS)和硅烷偶聯劑在聚氨酯中進行溶膠-凝膠反應得到雜化材料，耐熱性能提高了5℃，且隨著二氧化硅含量增加，熱性能進一步提高。

尾礦是選礦企業在采礦過程中選取“有用組分”后排放的廢棄物。據不完全統計，截止2013年，我國發現的礦產有150多種，開發建立8000多座礦山，累計產生尾礦59.7億t。尾礦綜合利用率較低，導致其累積量仍在逐年增加，造成嚴重的環境污染。尾礦的二次資源化利用得到社會各界的重視，而采用尾礦改性聚氨酯的研究卻鮮見報道。

鐵尾礦的主要成分為SiO₂，還含有少量的Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO、CaO等[李燕怡,常亮亮,李春.鐵尾礦免燒磚的制備及性能研究[J].商洛學院學報,2016,(06):30-33]，因此，鐵尾礦的理化性質類似于SiO₂，將其用于聚氨酯的改性，既可以解決聚氨酯材料的耐熱性差和耐水性差等問題，又可變廢為寶，實現綠色循環發展。但若將鐵尾礦與聚氨酯高分子直接混合制備復合材料，其體系相容性較差，會影響改性聚氨酯的穩定性。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的問題，提供一種鐵尾礦改性水性聚氨酯及其制備方法，通過對鐵尾礦進行表面處理，提高鐵尾礦無機物與聚氨酯高分子材料的體系相容性，制備穩定性好的鐵尾礦改性水性聚氨酯。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

包括以下步驟：

(1)將鐵尾礦進行預處理，再加入司班80/吐溫80混合乳化劑攪拌反應，得到改性后的鐵尾礦；其中預處理后的鐵尾礦和司班80/吐溫80混合乳化劑的質量比為1:(10～15)；

(2)將二羥甲基丁酸溶于丙酮，再加入甲苯二異氰酸酯和聚己內酯二醇，反應制得聚氨酯預聚體；向聚氨酯預聚體中加入改性后的鐵尾礦，70～80℃繼續反應1～1.5h；再加入甲基丙烯酸-2-羥基乙酯進行封端處理；最后調節反應液的pH值，加水分散得到鐵尾礦改性水性聚氨酯；其中聚己內酯二醇和改性后的鐵尾礦之間的質量比為10：(0.2～0.4)。

進一步地，步驟(1)中，預處理是將鐵尾礦球磨，得到比表面積為800～1000m²/kg的粉末，再在100～110℃活化3～4h，最后冷卻至室溫備用。

進一步地，步驟(1)中，司班80/吐溫80混合乳化劑是由司班80和吐溫80按質量比為(1～1.5):1混合得到的。