[发明专利]高性能聚氨酯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯材料，具体涉及一种高性能聚氨酯复合材料。本发明还涉及一种高性能聚氨酯复合材料的制备方法。

背景技术

随着资源危机和人类对环境保护意识的日益增强，如何有效地综合利用木质素这一天然可再生的废弃资源，已被许多国家提到战略高度考虑。研究开发木质素及木质素类化合物使之成为有用工业产品，如:橡胶的偶联剂、补强剂，染料的分散剂，钻井泥浆的降粘剂，工业废气的脱硫剂等等，无论从保护环境的角度，还是利用废弃资源的角度，都是一项具有良好的社会意义及经济价值的课题。

工业木质素来源于造纸废液，在制浆过程中它是以厚约2nm ，不同宽度的碎片而溶出。在提取过程中，由于化学试剂的介入和木质素分子上含有大量的酚羟基、醇羟基、甲氧基等基团，又因为木质素可在有机与无机填料之间起到桥梁作用，可以大大增强有机材料与无机材料的耦合，可获得兼具有机无机材料的力学机械性能和热学性能的材料。

中国专利02816051.7提供一种在聚氨酯分子链中结合了木质素磺酸成分的、廉价且物性优异的聚氨酯，该聚氨酯是使一种以溶解状态含有木质素磺酸或其部分中和盐的多醇溶液与多异氰酸酯发生缩聚反应而形成的。中国专利200610124766.6提供了一种木质素改性水性聚氨酯的制备方法，其在水性聚氨酯乳液的合成过程中添加木质素。上述木质素改性聚氨酯的方法虽然提高了聚氨酯的性能，但仍无法使聚氨酯材料获得具有无机材料高强度和高耐热性能的特点。中国专利01109463.x在聚氨酯中加入层状硅酸盐材料如蒙脱土，虽然获得了兼具有机无机材料的力学机械性能和热学性能的材料，但有机蒙脱土的制备过程复杂，使之无法大规模应用。因此，亟待一种高性能聚氨酯材料，使之既具有有机/无机复合材料的耐高温性能、抗冲击性能，又具有制备简单、适合工业化生产的特点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高性能聚氨酯复合材料，它可以既具有有机/无机复合材料的耐高温性能、抗冲击性能，又具有制备简单、适合工业化生产的特点。

为解决上述技术问题，本发明高性能聚氨酯复合材料的技术解决方案为，包括以下组份：

芳香族异氰酸酯：10～40%；

聚ε－己内酯多元醇：20～50%；

1，4－丁二醇：5～10%；

木质素制品：10～40%；

累托石：2～7%；

γ-巯丙基三甲氧基硅烷：1～3%；各组份为重量百分比。

所述芳香族异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯三者中的一种或几种，其重量比为0.5～3:0～1:0～1。

本发明还提供一种高性能聚氨酯复合材料的制备方法，其技术解决方案为，包括以下步骤：

第一步，将聚ε－己内酯多元醇加入反应釜中，在温度为100～130℃，压力为-0.2～-0.05MPa，搅拌速率为20～60转/分钟的条件下脱水0.5～1小时；

第二步，降温至45～90℃后加入芳香族异氰酸酯、木质素制品、累托石、γ-巯丙基三甲氧基硅烷反应0.2～1小时；

第三步，在80～100℃下加入1，4－丁二醇，搅拌均匀后倒入模具，放入平板硫化机，在130～150℃下硫化0.2～0.5小时，放入80～100℃的烘箱硫化5～24小时。

所述第二步所使用的木质素制品的制备方法为：在50～80℃下，在木质素中滴加硝酸至PH为1～3，恒温0.5～2小时，冷却、过滤、自然干燥后过筛，筛子目数为100～200目，过筛后即得到木质素制品。

本发明可以达到的技术效果是：

本发明由于木质素制品的加入，不仅能够提高聚氨酯材料的机械力学性能，而且在聚氨酯材料和层状硅酸盐材料之间建立了很好的桥梁作用，减少了有机层状硅酸盐材料如有机累托石复杂的制备过程。

本发明所采用的层状硅酸盐中累托石具有很好的密封和耐高温性能，它的加入使聚氨酯材料的密封性和耐高温性能大幅度提高。

具体实施方式

本发明高性能聚氨酯复合材料，包括以下组份（未注明处均为重量百分比）：

芳香族异氰酸酯：10～40%；

聚ε－己内酯多元醇：20～50%；

1，4－丁二醇：5～10% ；

木质素制品：10～40%

累托石：2～7% 

γ-巯丙基三甲氧基硅烷：1～3%；