[发明专利]一种有机无机杂化复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种有机无机杂化复合材料及其制备方法。复合材料为第一组分多异氰酸酯或改性多异氰酸酯和第二组分金属盐溶液或类金属盐溶液的混合，两组分质量占比为10:1‑1:5。复合材料制备方法为1)按上述比例取第一组分多异氰酸酯，待用；2)经水溶解金属盐溶液或类金属盐溶液调节溶液浓度为质量分数20％‑90％的第二组分，待用；3)将第一组分加入至第二组分中两组分占比10:1‑1:5，两者充分混合，25℃±3，湿度50％±10，固化24小时，即得到有机无机杂化复合材料。本发明得到的有机无机杂化复合材料有机无机分布均匀，结构致密，无机组分尺寸达到纳米尺寸。本发明采用金属盐溶液或类金属盐溶液替代碱金属硅酸盐生成新型无机组分,强度高、模量高、耐高温、耐腐蚀、力学性能好、反应速率快、成本低等特点。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种有机无机杂化复合材料及其制备方法。

背景技术

杂化材料(Hybrid material)是包含有二种在纳米或分子水平成分的复合材料。无机物具有高强度、高刚性、高硬度、寿命长、加工成型较难特点，如二氧化硅、二氧化钛、氧化铁等；有机物具有易于成型、结构性好、长期稳定性差等特点，如聚氨酯、聚硅氧烷、聚脲、环氧树脂、丙烯酸树脂等。杂化材料集有机类、无机类优点于一体，在微观尺度混合，内部较均匀，因而显示出高密度、多功能、高集成等特性。特别在光学材料、电学材料、涂层材料、催化材料、磁性材料、生物材料等有多方面的应用。电子和光电子应用，以纳米复合物为基的器件，光发射二极管,光电二极管，太阳能电池，气体传感器和场效应晶体管，建筑工业的防火材料，牙科填充材料，复合电极材料可用到如固态锂电池或大容量电容器，燃料电池用的质子电导膜，抗静电/抗反射涂层，防腐蚀材料,增材制造材料等。

德国科学家H.Schmidt在20世纪八十年代首次提出“有机-无机复合材料”的名词概念。可将有机化合物和无机化合物结合,有机材料和无机材料的优秀特性相提升,弥补减小各自材料的突出缺陷,这是当今材料改性的重要方式。早期这些涂层主要以硅溶胶和水玻璃等为无机材料组分,以苯丙乳液、聚酯酸乙烯乳液等有机乳液为有机组分。早期这些涂层主要以硅溶胶和水玻璃等为无机材料组分,以苯丙乳液、聚酯酸乙烯乳液等有机乳液为有机组分。随后，美国先进聚合物科学公司开发耐蚀涂料系列产品，商标为这种产品以无机耐高温、耐化学腐蚀的二氧化硅为原料，同时连接有机组分环氧丙烷苯基醚，从而制备高性能新型无机-有机结构化合物材料。

USWO/2012/071174发明化合物混合获得的无机-有机组合物，其包含：2-95％的碱金属硅酸盐水溶液；并含有约20-70％碱金属硅酸盐，5-98％的有机非离子亲水多异氰酸酯。可以在反应混合物中加入包括诸如水硬性水泥的水粘合材料。产品可以以多种形式使用，包括具有良好粘附性和耐磨性的表面涂层，作为砂浆的多孔或孔产品，以及用于制造模制产品的泡沫混凝土，特别是在建筑工程和土木工程至于建筑物墙壁，冰屋，道路建筑物等。

CN 102548929A发明公开通过异氰酸酯、碱金属硅酸盐和可水合硅铝酸盐反应而获得硅质基聚脲组合物，混合可水合硅铝酸盐与含水硅酸盐，并使该混合物与多异氰酸酯和/或多异氰酸酯预聚物反应。

CN 1447825A专利公开一种碱金属硅酸盐-多异氰酸酯复合材料,含有2,2-双吗啉基二乙基醚的多异氰酸酯与碱金属硅酸盐及水混合反应形成硬化复合材料。以上专利表现出材料聚脲、二氧化硅有机无机杂化反应体系很多局限性，得到聚脲基杂化材料强度低、模量低、热稳定性差、冲击韧性低、力学性能差等特点。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种有机无机杂化复合材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种有机无机杂化复合材料，复合材料为第一组分多异氰酸酯或改性多异氰酸酯和第二组分金属盐溶液或类金属盐溶液的混合，两组分质量占比为10:1-1:5。