[发明专利]基于纳米填料的高性能聚氨酯缓冲复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种基于纳米填料的高性能聚氨酯缓冲复合材料，由多元醇A组分和预聚物B组分反应得到；

所述的多元醇A组分按照重量份的原料为：80-120重量份的聚醚多元醇Ⅰ、10-40重量份的聚醚多元醇Ⅱ、5-15重量份的扩链剂、0.5-3重量份的改性纳米凸凹棒土、2-8重量份的有机硅橡胶、0.5-3重量份的改性碳纳米管、0.5-5重量份的开孔剂、0.2-2重量份的硅油和0.2-2重量份的催化剂；

所述扩链剂为乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、新戊二醇、甲基丙二醇中的一种或多种的混合物；

所述开孔剂为聚硅氧烷或高聚氧化乙烯聚醚；

所述的催化剂为辛酸亚锡和三乙烯二胺；

所述的预聚物B组分按照重量份的原料为：40-60重量份的二异氰酸酯、10-30重量份的碳化二亚胺改性的多异氰酸酯和40-60重量份的聚醚多元醇Ⅰ；

所述的碳化二亚胺改性的多异氰酸酯为碳化二亚胺改性的液化二苯基甲烷二异氰酸酯；

其中，

所述的聚醚多元醇Ⅰ选自聚氧化丙烯多元醇、聚氧化丙烯氧化乙烯共聚醚多元醇和聚四氢吠喃多元醇中的一种或几种，重均分子量为1000-10000、官能度为2-4；

所述的聚醚多元醇Ⅱ为环氧丙烷环氧乙烷共聚醚与丙烯睛、苯乙烯的接枝共聚物，重均分子量为3000-10000、官能度为2-4、接枝率为20-60重量％；

所述的改性纳米凸凹棒土是由纳米凸凹棒土经过含有羟基官能团的插层剂处理得到的第一改性纳米凸凹棒土和纳米凸凹棒土经过八个至十八个烷基构成的长链烷基季铵盐插层剂处理得到的第二改性纳米凸凹棒土组成的混合物；

所述的改性碳纳米管的制备方法是：将2-5重量份的碳纳米管和100重量份的亚硫酰氯加入反应容器中混合，在60-80℃下搅拌反应12-48h；反应结束后，减压蒸馏除去过量的亚硫酰氯，得到酰氯化的碳纳米管，再加入15-25重量份的乙二醇，在80-120℃下反应12-48h，离心分离，并依次用四氢呋喃和二氯甲烷洗涤多次，真空干燥，得到改性碳纳米管。

2.根据权利要求1所述的基于纳米填料的高性能聚氨酯缓冲复合材料，其特征在于，所述的多元醇A组分按照重量份的原料为：90-110重量份的聚醚多元醇Ⅰ、20-30重量份的聚醚多元醇Ⅱ、8-12重量份的扩链剂、1-2重量份的改性纳米凸凹棒土、4-6重量份的有机硅橡胶、1-2重量份的改性碳纳米管、2-3重量份的开孔剂、0.8-1.2重量份的硅油和0.8-1.2重量份的催化剂。

3.根据权利要求1所述的基于纳米填料的高性能聚氨酯缓冲复合材料，其特征在于，所述的预聚物B组分按照重量份的原料为：45-55重量份的二异氰酸酯、15-25重量份的碳化二亚胺改性的多异氰酸酯和45-55重量份的聚醚多元醇Ⅰ。

4.一种如权利要求1-3任一所述的基于纳米填料的高性能聚氨酯缓冲复合材料的制备方法，具体步骤为：

(1)多元醇A组分制备：将聚醚多元醇Ⅰ、改性纳米凸凹棒土、有机硅橡胶、改性碳纳米管加入到反应釜中，在100-200℃下加热搅拌0.5-1.5小时；随后加入聚醚多元醇Ⅱ、扩链剂、开孔剂、硅油和催化剂，充分搅拌混合，冷却后密封保存备用；

(2)预聚物B组分制备：将二异氰酸酯、碳化二亚胺改性的多异氰酸酯、聚醚多元醇Ⅰ加入到反应釜中，在60-90℃下反应2-4小时，充分搅拌混合，制成NCO％＝17-26重量％的预聚物，冷却后密封保存备用；

(3)聚氨酯复合材料的制备：调节A组分和B组分的温度，使A组分和B组分的温度均控制在25-55℃，利用浇注机分别将A组分和B组分按0.5-2：1的重量比注入混合腔，同时以5000-15000转/分的速度混合均匀，随后注入到30-70℃的模具中，成型后脱模，熟化，即得到基于纳米填料的高性能聚氨酯缓冲复合材料。

5.根据权利要求4所述的基于纳米填料的高性能聚氨酯缓冲复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中利用浇注机分别将A组分和B组分按0.8-1.2：1的重量比注入混合腔。