[发明专利]一种高强度耐候环保改性聚氨酯复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及聚氨酯技术领域，尤其涉及一种高强度耐候环保改性聚氨酯复合材料。

背景技术

聚氨酯是在分子内含有氨基甲酸酯基的化合物的总称，更广义地讲,除了氨基甲酸酯基化合物外，还包括由脲基、脲基甲酸酯基、缩二脲基等异氰酸酯化合物衍生的所有聚合物。聚氨酯树脂作为一种具有高强度、抗撕裂、耐磨等特性的高分子材料，目前已被用作滚筒、传送带、软管、汽车零件、鞋底、合成皮革、电线电缆和医用人工脏器等领域。但是聚氨酯具有耐热性较差的缺陷，在高温条件下使用时，力学性能下降明显，从而限制了聚氨酯的应用。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高强度耐候环保改性聚氨酯复合材料，其强度高，耐热性能优异，使用寿命长。

本发明提出的一种高强度耐候环保改性聚氨酯复合材料，其原料按重量份包括：聚氨酯100份、氯丁橡胶25-40份、甲基乙烯基硅橡胶15-30份、己内酰胺3-5份、氧化锌0.5-2份、硫黄0.5-1.5份、MgO2-3份、气相法白炭黑10-18份、凹凸棒土5-15份、空心玻璃微珠3-15份、聚氨酯改性填料10-20份、二苯基硅二醇2-5份、六甲基二硅氮烷2-3.5份、促进剂0.5-2份、防老剂1-2份；

其中，所述聚氨酯改性填料按照以下工艺进行制备：按重量份将5-15份纳米二氧化硅和10-30份酸化碳纳米管加入30-80份甲苯中，搅拌均匀后超声20-50min得到物料A；按重量份将10-20份端异氰酸酯基聚氨酯预聚体与30-50份甲苯混合均匀得到物料B；按重量份将10-25份物料A和2-10份物料B加入反应容器中，升温至65-75℃后反应3-5h，反应结束后经离心、洗涤、干燥得到所述聚氨酯改性填料。

优选地，其原料中，聚氨酯、氯丁橡胶、甲基乙烯基硅橡胶的重量比为100：28-36：20-28。

优选地，其原料中，气相法白炭黑、凹凸棒土、空心玻璃微珠、聚氨酯改性填料的重量比为12-16：7-13：5-12：12-20。

优选地，其原料按重量份包括：聚氨酯100份、氯丁橡胶32份、甲基乙烯基硅橡胶25份、己内酰胺4.2份、氧化锌1.3份、硫黄1份、MgO2.6份、气相法白炭黑15份、凹凸棒土12份、空心玻璃微珠10份、聚氨酯改性填料16份、二苯基硅二醇3.5份、六甲基二硅氮烷3份、促进剂1.3份、防老剂1.6份。

优选地，所述甲基乙烯基硅橡胶中乙烯基的摩尔分数为0.2-0.35％。

优选地，所述气相法白炭黑的比表面积为200-250m²/g。

优选地，所述聚氨酯改性填料按照以下工艺进行制备：按重量份将12份纳米二氧化硅和20份酸化碳纳米管加入50份甲苯中，搅拌均匀后超声30min得到物料A；按重量份将15份端异氰酸酯基聚氨酯预聚体与45份甲苯混合均匀得到物料B；按重量份将20份物料A和5份物料B加入反应容器中，升温至70℃后反应4.3h，反应结束后经离心、洗涤、干燥得到所述聚氨酯改性填料。

优选地，所述促进剂为促进剂TMTD、促进剂H、促进剂CZ中的一种或者多种与促进剂DM的混合物。

优选地，所述防老剂为防老剂4020、防老剂RD、防老剂4010NA、防老剂MB、防老剂MC中的一种或者多种的混合物。

本发明所述高强度耐候环保改性聚氨酯复合材料可以按照常规的聚氨酯复合材料制备工艺制备而成。

本发明中，以聚氨酯为主料，并配合添加了氯丁橡胶和甲基乙烯基硅橡胶对聚氨酯进行改性，三者按上述比例配合后，三者的界面变得模糊，成为了均相材料，且三者可以发挥各自的优势，显著提高了复合材料的耐候性和耐热性，同时改善了复合材料的阻燃性和耐介质性等，使得到的复合材料能满足难燃输送带、耐热胶管、耐候性电线电缆护套等苛刻条件的使用；以氧化锌、硫磺和氧化镁为硫化体系，加入体系中，体系中的聚氨酯可以促进硫化体系中的硫磺与促进剂发生作用，加快硫键的形成，明显缩短了焦烧时间和正硫化时间，同时使得到的硫化胶具有较好的拉伸强度、撕裂强度和拉伸伸长率；在聚氨酯改性填料的制备过程中，以纳米二氧化硅和酸化碳纳米管为无机填料，与端异氰酸酯基聚氨酯预聚体混合后，端异氰酸酯基聚氨酯预聚体中的异氰酸酯基能与纳米二氧化硅和酸化碳纳米管表面的羟基发生反应，从而将聚氨酯预聚体接枝到了纳米二氧化硅和酸化碳纳米管的表面得到了聚氨酯改性填料，将得到的聚氨酯改性填料加入体系中，在体系中具有优异的分散性，与气相法白炭黑、凹凸棒土、空心玻璃微珠配合后，显著提高了复合材料的耐热性和耐候性，同时改善了复合材料的强度。