[發明專利]一種用于制備輕質環氧樹脂-聚氨酯復合材料的空心玻璃微珠的改性方法

在審

• 申請號: 201910736053.2
• 申請日: 2019-08-09
• 公開（公告）號: CN110408238A
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 曹翔宇;申鵬展;劉海燕
• 申請（專利權）人: 山西海諾科技股份有限公司
• 主分類號: C09C1/28
• 分類號: C09C1/28;C09C3/10;C09C3/08;C08L63/00;C08L75/04;C08K9/06;C08K9/04;C08K7/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出一種用于制備輕質環氧樹脂?聚氨酯復合材料的空心玻璃微珠的改性方法，包括如下操作：預處理：對空心玻璃微珠進行表面預處理；制備復配改性液：復配改性液為偶聯劑和非離子表面活性劑的混合液；表面改性：將預處理后的空心玻璃微珠置于乙醇中，之后加入復配改性液，在40?60℃下回流攪拌2?4h，反應結束后減壓抽濾除去乙醇，將所得的空心玻璃微珠置于烘箱中，在80?120℃下干燥4?8h即可。本發明操作條件簡單、易行、原料易得，可操作性強，改性成本低、效果好；得到的改性空心玻璃微珠在環氧樹脂?聚氨酯中具有良好的分散性，與樹脂的相容性好，可以顯著增強復合材料的力學強度。

技術領域

本發明涉及玻璃材質研發技術領域，特別涉及一種用于制備輕質環氧樹脂-聚氨酯復合材料的空心玻璃微珠的改性方法。

背景技術

空心玻璃微珠又稱中空玻璃微珠，是一種尺寸微小的空心玻璃球體，主要成分有二氧化硅、氧化鈉、氧化鉀、氧化鈣、氧化鐵、氧化硼、氧化鎂、氧化鋁等，屬于無機非金屬材料。其粒徑在幾十到幾百微米之間，壁厚有幾微米，內部充斥惰性氣體。由于空心玻璃微珠真實密度小，且為球狀體，堆積密度也較小，作為樹脂復合材料填料，能夠增加其流動性的同時，能夠更進一步降低材料的密度。空心玻璃微珠填充于樹脂復合材料中時，其與樹脂基體極性相差較大，導致兩者熱力學不相容，界面相互作用弱，材料力學性能大幅下降，因此與樹脂基體相容性較差，直接混合后分散不均勻，導致制備的材料性能差。為了提高復合材料的性能，必須對空心玻璃微珠表面進行改性，以提高兩者之間的相容性、浸潤性、反應性等?，F有技術經常采用傳統的硅烷偶聯劑進行改性。比如申請號201310678786.8、申請公布號CN 103740138 A公開了一種空心玻璃微珠表面疏水性處理方法(記為對比技術1)，具體操作為：a、選用硅烷偶聯劑，按照1-5％的質量比溶于水中，充分水化后形成改性溶液并放在不銹鋼容器內；b、將空心玻璃微珠倒入不銹鋼容器內并充分攪拌，確保所有空心玻璃微珠表面均勻粘敷水化后的硅烷偶聯劑；c、將玻璃微珠撈出并放入烘箱內在150℃下烘干，即可得到改性后的空心玻璃微珠。經過上述處理的玻璃微珠表面流動性大幅增強，但是其在聚氨酯材料中的分散性并不理想，仍然存在分散不均的問題。專利申請號201810595844.3、申請公布號CN108794809 A公開了一種空心玻璃微珠表面功能化的方法(對比技術2)，首先通過含氨基或巰基硅烷偶聯劑處理空心玻璃微珠，使玻璃微珠表面形成接枝氨基或巰基基團；然后向處理后的空心玻璃微珠中加入異氰酸酯，在玻璃微珠表面形成-N＝C＝O基團，然后再與二醇或二胺反應，經過濾、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)洗滌、干燥后即得到表面有機分子功能化(羥基化和氨基化)的空心玻璃微珠。由于空心玻璃微珠表面枝接不同分子結構的聚合物，其表面聚合物與基體樹脂更好相容性，因此最終提升了空心玻璃微珠在基體樹脂中的分散性。對比技術2與對比技術1相比，增強了玻璃微珠表面的流動性，提高了其在聚氨酯材料中的分散均勻性。但是上述工藝流程多、操作繁瑣，加之異氰酸酯有毒，對操作者的眼睛、呼吸道刺激大，不適合應用推廣。急需對傳統的采用硅烷偶聯劑對空心玻璃微珠進行改性的處理方法進行改進，以得到一種操作簡單、工藝流程少、有助于提高空心玻璃微珠在環氧樹脂-聚氨酯中的分散性的空心玻璃微珠改性方法。

發明內容

為解決以上現有技術的不足，本發明提出了一種用于制備輕質環氧樹脂-聚氨酯復合材料的空心玻璃微珠的改性方法。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種用于制備輕質環氧樹脂-聚氨酯復合材料的空心玻璃微珠的改性方法，包括如下操作步驟：

步驟一、預處理：對空心玻璃微珠進行表面預處理；

步驟二、制備復配改性液：復配改性液為偶聯劑和非離子表面活性劑的混合液；

步驟三、表面改性：將預處理后的空心玻璃微珠置于乙醇中，之后加入復配改性液，在40-60℃下回流攪拌2-4h，反應結束后減壓抽濾除去乙醇，將所得的空心玻璃微珠置于烘箱中，在80-120℃下干燥4-8h即可。