[发明专利]一种改性纳米TiO2-环氧-聚氨酯复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种改性纳米TiO₂‑环氧‑聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于，主要包括以下步骤：利用溶胶凝胶法制备纳米TiO₂；纳米TiO₂的表面处理；改性纳米TiO₂‑环氧‑聚氨酯复合材料的制备。本发明与现有技术相比的优点在于：通过加入油酸对纳米TiO₂进行表面改性，有效减少纳米粒子的团聚现象；将改性后的纳米TiO₂掺入环氧树脂‑聚氨酯乳液中，成功制得了改性纳米TiO₂‑环氧‑聚氨酯复合材料；经IR、TEM、SEM等分析手段对改性纳米TiO₂‑环氧‑聚氨酯复合材料进行了表征，制得的改性纳米TiO₂‑环氧‑聚氨酯复合材料的冲击强度、拉伸强度和附着力等力学性能，以及耐腐蚀、耐盐雾性能均有明显提高。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体是指一种改性纳米TiO₂-环氧-聚氨酯复合材料的制备方法。

背景技术

纳米粒子的尺寸约为1到100nm，处于原子簇和凝聚体之间，具有独特的小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应等特性，原本不相容的物质在纳米尺度范围具有一定的相容性。同时由于纳米粒子表面非配对原子多，粒径又小，纳米粒子改性后其表面的-OH能与加入的共聚物分子链上的活性基团发生化学反应，因而纳米粒子对聚合物材料能起到很好的改性目的。但另一方面由于纳米粒径小，表面活性高，粒子容易发生自身团聚，使聚合物复合材料的拉伸强度、冲击强度和附着力等力学性能受到很大的限制。因此，在纳米粒子的应用中，如何避免粒子团聚，是改善复合材料性能的关键问题，由此提供一种避免纳米粒子团聚的改性纳米TiO₂-环氧-聚氨酯复合材料的制备方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服以上技术缺陷，提供一种改性纳米TiO₂-环氧-聚氨酯复合材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种改性纳米TiO₂-环氧-聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

步骤一：利用溶胶凝胶法制备纳米TiO₂

a.溶胶：准备250ml反应器，首先加入80～100ml的80％乙醇溶液和30～40ml的钛酸四丁酯，然后加入60～80ml的40％醋酸，并保持溶液在PH为3～4、温度为80℃的条件下，加热40～50min，反应后得到白色凝胶；

b.干燥：将a所得的凝胶在180℃的真空条件下，干燥5～6h，得到干凝胶粉末，并继续将凝胶粉末置于烘箱中，保持温度为110℃～120℃，加热40～60min，制得白色纳米TiO₂；

步骤二：纳米TiO₂的表面处理

c.改性：准备5～10g步骤一制得的白色纳米TiO₂，加入10～20g的油酸，两者充分混合后加入30～40ml丙酮，调节pH值为8～9，并使用频率为40KHZ的超声波将其高速均质分散6～8h；

e.烘干：将c处理后制得的纳米TiO₂，在110～120℃的温度条件下，烘干3～4h，制得改性纳米TiO₂；

步骤三：改性纳米TiO₂-环氧-聚氨酯复合材料的制备

f.复合：准备4～6g步骤二制得的改性纳米TiO₂和10～15g的环氧树脂(E-51)，将二者充分混合后，加入20～30mL的丙酮，然后使用频率为40KHZ的超声波将其高速均质分散，并依次逐滴加入10～15mL的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，3～5滴二月桂酸二丁基；