[发明专利]植物油基聚氨酯/二氧化硅纳米复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种植物油基聚氨酯/二氧化硅纳米复合材料，其特征在于其为以植物油基多元醇与异佛尔酮二异氰酸酯反应制得的植物油基聚氨酯为主体，以改性或未改性的纳米SiO₂为填料的复合材料，其中改性或未改性的纳米SiO₂在复合材料中的质量含量为5～13％。

2.根据权利要求1所述的植物油基聚氨酯/二氧化硅纳米复合材料，其特征在于改性或未改性的纳米SiO₂在复合材料中的质量含量为6～12％。

3.根据权利要求1所述的植物油基聚氨酯/二氧化硅纳米复合材料，其特征在于所述植物油基多元醇选自蓖麻油、由环氧大豆油经磷酸开环得到的大豆油基多元醇、玉米油基多元醇、菜籽油基多元醇、花生油基多元醇、棕榈油基多元醇、葵花籽油基多元醇或棉籽油基多元醇中的一种或几种；所述改性纳米SiO₂为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷表面改性的纳米二氧化硅或/和γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷表面改性的纳米二氧化硅。

4.根据权利要求1所述的植物油基聚氨酯/二氧化硅纳米复合材料，其特征在于该材料的制备方法为：将改性或未改性的纳米SiO₂在溶剂中超声分散后，加入植物油基多元醇进行充分搅拌，然后除去溶剂，冷却后加入异佛尔酮二异氰酸酯，混合均均后在80～120℃下进行一次或多次固化即得。

5.一种权利要求1～4所述植物油基聚氨酯/二氧化硅纳米复合材料的制备方法，其特征在于将改性或未改性的纳米SiO₂在溶剂中超声分散后，加入植物油基多元醇进行充分搅拌，然后除去溶剂，冷却后加入异佛尔酮二异氰酸酯，混合均均后在80～120℃下进行一次或多次固化，即得到植物油基PU/SiO₂纳米复合材料；其中所述植物油基多元醇选自蓖麻油、由环氧大豆油经磷酸开环得到的大豆油基多元醇、玉米油基多元醇、菜籽油基多元醇、花生油基多元醇、棕榈油基多元醇、葵花籽油基多元醇或棉籽油基多元醇中的一种或几种；所述改性纳米SiO₂为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷表面改性的纳米二氧化硅或/和γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷表面改性的纳米二氧化硅。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述溶剂为丙酮，加入植物油基多元醇后充分搅拌的时间为10～15小时，植物油基多元醇与异佛尔酮二异氰酸酯的羟基和异氰酸根的摩尔比为1:1.1。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于固化过程为依次在85～95℃下固化1～3小时和在105～115℃下固化20～26小时；固化过程在模具中进行。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述大豆油基多元醇的制备方法为：以大豆油为原料，经过环氧化反应得到环氧大豆油，再将开环试剂磷酸和溶剂叔丁醇及水混合后，缓慢加入环氧大豆油，剧烈搅拌并回流反应，反应后冷却，用浓氨水中和，水洗至中性后减压蒸馏，得到大豆油基多元醇。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述改性纳米SiO₂的表面改性方法为：将纳米SiO₂在溶剂中超声分散后，加入预先在pH值3～4的醋酸水溶液中水解的硅烷偶联剂混合液，均匀混合后回流反应，反应后抽滤、洗涤、干燥，研磨即得。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于所述溶剂为甲苯或水；所述硅烷偶联剂混合液中含有硅烷偶联剂、异丙醇和水，其质量用量比为20：70～75：5～10；所述硅烷偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷或γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷。