[发明专利]一种星型聚氨酯纳米复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种星型聚氨酯纳米复合材料的制备方法，该复合材料具有较高的拉伸强度及弹性模量，同时具有形状记忆性能。该复合材料的制备方法如下：将正硅酸乙酯在氨催化作用下水解反应，得到纳米二氧化硅微球，再以我们制备得到的纳米二氧化硅微球为引发剂引发己内酯开环聚合在140℃条件下反应10个小时得到星型聚己内酯，将星型聚己内酯与异氰酸酯在85℃条件下反应2‑3个小时合成聚氨酯预聚物，最后与扩链剂反应进一步增大分子量得到星型聚氨酯纳米复合材料。

技术领域

本发明属于聚氨酯复合材料制备技术领域，具体涉及一种星型聚氨酯纳米复合材料的制备方法。

背景技术

聚氨酯是一种具有优良性能的高分子材料，应用十分广泛，通过调节分子中软硬段的比例以及异氰酸值指数可以得到不同性状的高性能的材料，但是现有聚氨酯在应用过程中存在着力学性能不强的问题，同时不具有形状记忆性能。目前，将聚氨酯与纳米微粒进行复合来提高其力学性能是现在研究的热点。与线型聚合物相比，星型聚氨酯分子链的运动比线型聚合物中运动更难，更易储存内应力，且具有可控的支链结构使其具有独特的性能。合成的星型聚氨酯纳米材料，改善了聚氨酯的耐热性、力学性能，可以使其应用更加广泛。本发明基于上述背景及发展趋势展开，提供了一种新型的星型聚氨酯纳米复合材料的制备方法。

发明内容

本发明的目的是解决了现有聚氨酯在应用过程中力学性能不强的问题与不足，同时赋予材料形状记忆性能。本发明提供了一种星型聚氨酯纳米复合材料的制备方法，是通过水解正硅酸乙酯得到纳米二氧化硅微球，然后在微球表面引发进行接枝生长制备聚己内酯，然后制备出具有形状记忆性能聚氨酯纳米复合材料。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种星型聚氨酯纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)纳米二氧化硅微球的制备：将正硅酸乙酯加入烧杯，加入溶剂和水，混合均匀后进行磁力搅拌，反应三个小时后在一个小时内滴加催化剂A，将所制备的纳米二氧化硅微球进行醇洗2-3次，干燥5个小时以上，得到粉末状的纳米二氧化硅微球；

(2)星型聚氨酯纳米复合材料的制备：将制备的纳米二氧化硅微球与己内酯混合，先升温至80℃反应2个小时，继续升温到140℃加入催化剂B进行接枝生长，反应10个小时得到聚己内酯，降温后添加异氰酸酯，升温到85℃反应2-3 个小时，降温添加扩链剂后继续反应得到星型聚氨酯纳米复合材料。

本发明上述星型聚氨酯纳米复合材料的制备方法，其进一步的技术方案是：上述步骤(1)中，溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇中的任意一种。

本发明上述星型聚氨酯纳米复合材料的制备方法，其进一步的技术方案是：上述步骤(1)中，催化剂A为氨水，所述氨水的质量分数为10-30％。

本发明上述星型聚氨酯纳米复合材料的制备方法，其进一步的技术方案是：上述步骤(1)中，正硅酸乙酯、溶剂、催化剂A的体积比为1-5∶20-50∶3-7。

本发明上述星型聚氨酯纳米复合材料的制备方法，其进一步的技术方案是：上述步骤(2)中，纳米二氧化硅微球和己内酯的摩尔比为1∶10-40.

本发明上述星型聚氨酯纳米复合材料的制备方法，其进一步的技术方案是：上述步骤(2)中，催化剂B为氯化亚锡、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡中的任意一种。

本发明上述星型聚氨酯纳米复合材料的制备方法，其进一步的技术方案是：上述步骤(2)中，异氰酸酯为甲苯-2，4-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4， 4`-二苯基甲烷二异氰酸酯中的任意一种。

本发明上述星型聚氨酯纳米复合材料的制备方法，其进一步的技术方案是：上述步骤(2)中，溶剂为丙酮、N，N-二甲基甲酰胺中任意一种。