[发明专利]一种高绝缘性的硅油-氮化硼改性聚氨酯材料及其制法

说明书

本发明涉及聚氨酯绝缘技术领域，且公开了一种高绝缘性的硅油‑氮化硼改性聚氨酯材料，包括以下配方原料及组分：异氰酸酯单体、聚酯多元醇、端异氰酸酯基硅油接枝氮化硼、1,4‑丁二醇、二月桂酸二丁基锡、流平剂、消泡剂。该一种高绝缘性的硅油‑氮化硼改性聚氨酯材料，异氰酸酯和端羟基端羟基硅油反应生成端异氰酸酯基硅油，再与羟基化氮化硼纳米片的羟基反应，得到端异氰酸酯基硅油接枝氮化硼，异氰酸酯单体、端异氰酸酯基硅油接枝氮化硼与聚酯多元醇共聚，生成硅油‑氮化硼改性聚氨酯，改善了氮化硼纳米片与聚氨酯的界面相容性，绝缘性优异的硅油分子和氮化硼纳米片赋予了聚氨酯超高的电阻率和绝缘性能。

技术领域

本发明涉及聚氨酯绝缘技术领域，具体为一种高绝缘性的硅油-氮化硼改性聚氨酯材料及其制法。

背景技术

绝缘材料是电工产品具备先进技术性的关键，对电气电机工业的发展具有极其重要的作用，而绝缘材料的发展依赖于高分子材料的发展，因此开发性能优异的绝缘材料，以适应电工产品不断发展，绝缘材料主要有聚乙烯、橡胶材料、聚酰亚胺、环氧树脂等高分子材料。

聚氨酯具有优异的耐化学性和力学性能，产品主要有聚氨酯泡沫、聚氨酯氨纶、聚氨酯涂料、聚氨酯胶黏剂等，在电子电器、交通领域、制鞋、制革行业等方面具有广泛的应用，但是聚氨酯电阻率不高，传统的聚氨酯材料的绝缘性能较差，限制了聚氨酯的实际应用，纳米氮化硼具有超高的电阻率，导热系数、机械强度等特性，是一种功能型添加剂，可以在聚氨酯中加入纳米氮化硼，通过材料的绝缘性能，但是纳米氮化硼在聚氨酯中容易形成团聚和发生沉降，因此改善纳米氮化硼和聚氨酯的界面相容性和分散性成为研究热点。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高绝缘性的硅油-氮化硼改性聚氨酯材料及其制法，解决了聚氨酯的绝缘性能较差的问题，同时解决了纳米氮化硼和聚氨酯的界面相容性不好的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高绝缘性的硅油-氮化硼改性聚氨酯材料，包括以下原料及组分：异氰酸酯单体、聚酯多元醇、端异氰酸酯基硅油接枝氮化硼、1,4-丁二醇、二月桂酸二丁基锡、流平剂、消泡剂，质量比为100:35-55:2-10:8-15:0.2-0.8:1-2:1.5-2.5。

优选的，所述为异氰酸酯单体为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的任意一种

优选的，所述高绝缘性的硅油-氮化硼改性聚氨酯材料制备方法包括以下步骤：

(1)向反应瓶中加入去离子水溶剂和氮化硼纳米片，置于超声处理仪中进行超声剥离，再加入氢氧化钠，在100-110℃下匀速搅拌回流热处理10-20h，将溶液过滤除去溶剂，使用去离子水洗涤固体产物并干燥，得到羟基化氮化硼纳米片。

(2)向反应瓶中通入氮气，加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂和异氰酸酯单体，加热至100-130℃，缓慢滴加端羟基硅油的N,N-二甲基甲酰胺溶液，匀速搅拌反应5-10h，将温度降至85-95℃，加入超声分散均匀的羟基化氮化硼纳米片的N,N-二甲基甲酰胺溶剂，匀速搅拌反应6-12h，将溶液置于冰水浴中冷却，加入去离子水直至有大量沉淀析出，过滤除去溶剂，使用乙醇洗涤固体产物并干燥，制备得到端异氰酸酯基硅油接枝氮化硼。

(3)向反应瓶中加入聚酯多元醇和端异氰酸酯基硅油接枝氮化硼，超声分散均匀后加入与步骤(1)向相对应的异氰酸酯单体，以及催化剂二月桂酸二丁基锡，加热至80-90℃，匀速搅拌反应3-5h，将温度降至50-60℃，加入丙酮溶剂调节溶液粘度，再加入1,4-丁二醇作为小分子扩链剂，匀速搅拌反应1-2h，最后加入流平剂和消泡剂，进行高速乳化，将乳液倒入模具中固化成膜，制备得到高绝缘性的硅油-氮化硼改性聚氨酯材料。

优选的，所述步骤(1)的超声剥离频率为25-40KHz，超声温度为50-80℃，超声时间为3-6h。