[發明專利]一種酰氯化二氧化硅、二氧化硅基多元醇及二氧化硅/聚氨酯復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201910541415.2
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110452416A
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 王雪松;李鴻輝;陳雯丹;周沁雨
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: C08K9/04
• 分類號: C08K9/04;C08K3/36;C08L75/04;C08G18/32;C08G18/10
• 代理公司: 35219 福州市景弘專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 林祥翔;黃以琳<國際申請>=<國際公布>

發明人提供了一種二氧化硅基多元醇的制備方法，所述二氧化硅基多元醇通過酰氯化二氧化硅與醇胺反應得到。上述技術方案先采用化學接枝法制備二氧化硅基多元醇，再將二氧化硅基多元醇與聚氨酯預聚體原位縮聚，將二氧化硅以化學連接的形式均勻嵌入聚氨酯基體中，制備化學鍵合的結構型二氧化硅/聚氨酯復合材料，從而極大地增強二氧化硅/聚氨酯復合材料的力學性能，并在一定程度上提高其熱穩定性。

技術領域

本發明涉及新材料領域，特別涉及一種酰氯化二氧化硅、二氧化硅基多元醇及二氧化硅/聚氨酯復合材料及其制備方法。

背景技術

聚氨酯(PU)，是含有大量氨基甲酸酯基團的大分子化合物的統稱，是由多異氰酸酯和低聚多元醇共聚得到的產物。自20世紀30年代發現以來，聚氨酯產業發展迅速，由于其具有耐磨、耐腐蝕、耐油等優良性能，使其在石油化工、航天、農業、醫療等諸多領域得到大范圍的應用。但是隨著聚氨酯應用領域的不斷擴大，其力學性能調節能力較窄的缺點逐漸顯露出來，從而限制了聚氨酯材料的應用和發展。在實際應用中一般可將納米填料共混于聚氨酯基體中制備納米聚氨酯復合材料，從而在保持聚氨酯本身特性的同時，融合填料的特殊性能并改善聚氨酯的力學瓶頸，擴展其應用范圍。

在眾多的納米聚氨酯復合材料方案中，將納米白炭黑(二氧化硅，SiO₂)共混加入到聚氨酯中制備二氧化硅/聚氨酯(SiO₂/PU)復合材料就是一種常用且性能較好的解決方法，制備得到的SiO₂/PU復合材料具有較強的力學強度和韌性，具有一定的適用性。

但是，由于納米SiO₂粒徑較小，具有較大的比表面積和較高的表面自由能，極易團聚，同時與聚氨酯基體相容性較差，使得該法制備SiO₂/PU復合材料時SiO₂粒子分散不均，極易在基體內部團聚，進而極大影響聚氨酯復合材料的力學性能和使用壽命，即便預先將SiO₂粒子進行表面處理，對復合材料性能的改善也非常有限。究其原因，是因為SiO₂粒子與聚氨酯基體界面間是物理接觸，在使用過程中會使得復合聚氨酯材料中SiO₂納米粒子和聚氨酯基體發生界面分離，從而對其性能產生較大影響。

發明內容

鑒于背景技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種酰氯化二氧化硅、二氧化硅基多元醇及二氧化硅/聚氨酯復合材料及其制備方法。其中，二氧化硅先接入酰氯基官能團，再進一步在納米二氧化硅(SiO₂)表面接枝引入大量活性羥基制備SiO₂基多元醇，其端羥基可與聚氨酯預聚體(一種低聚合度的中間產物)中的異氰酸酯基團原位縮聚，從而將SiO₂基多元醇化學鍵合嵌入聚氨酯材料骨架中，改善納米SiO₂在聚氨酯中相容性差、分散性不均的問題，得到化學鍵合的結構型SiO₂/PU復合材料，避免在使用過程中發生界面分離，使其力學性能明顯優于共混法所制備的SiO₂/PU復合材料，同時其熱穩定性也有一定的提高。

為了達到上述的目的，在本發明的第一方面，本發明提供了一種酰氯化二氧化硅的制備方法，所述酰氯化二氧化硅通過二氧化硅與氯化亞砜反應得到。

進一步地，所述反應在氯化亞砜溶劑中進行，反應過程持續攪拌，反應溫度65℃-氯化亞砜沸點溫度，反應時間為9-16h。

氯化亞砜作為溶劑和反應物參與反應。其中，氯化亞砜溶劑加熱溫度高于沸點的話，液體溫度也是保持沸點溫度，但會大量變成氣態。因此，制備系統中可加入冷凝回流裝置，就可以把氯化亞砜氣態同時冷凝下來，并進行循環利用。氯化亞砜在一個大氣壓下的沸點為78.8℃，但在不同大氣壓條件下，沸點不同，適用的反應溫度也不同。

在本發明的第二個方面，本發明提供了一種酰氯化二氧化硅，所述酰氯化二氧化硅由本發明第一方面所述制備方式得到。