[发明专利]一种聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料的制备方法，包括以下步骤：将硅烷偶联剂溶于丙酮溶剂中,配成溶液，于室温下加入纳米ZSM‑5沸石，进行偶联反应,随后真空抽滤制得粒子；烘干后的粒子与甲苯二异氰酸酯聚四氢呋喃预聚物混合得到混合物，真空脱泡后在混合物中加入扩链剂，混合均匀后真空脱泡，将得到的产物浇入涂有脱模剂的模具中进行浇注，再将模具送入烘箱中放置，然后脱模，脱模后将样品立即送入烘箱固化，随后将样品在室温下放置，使其完全熟化。通过本发明制得的聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料，利用纳米沸石的微孔结构吸收高分子中的水分以及空气，从而增加材料的致密度，提高材料力学性能。

技术领域

本发明属于复合材料制备领域，尤其涉及一种聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料的制备方法。

背景技术

聚氨酯是介于塑料与橡胶之间的合成材料，化学结构是典型的嵌段共聚物结构，其在高硬度下仍保持弹性，而且具有较高的机械强度、氧化稳定性、柔曲性和回弹性，除此之外还具有优良的耐油性、耐溶剂性、耐水性和耐火性。由于在很宽的硬度范围内仍有比其它弹性体更高的弹性，因此在阻尼减震材料领域有着广泛的应用。在合成聚氨酯弹性体的过程中，甲苯二异氰酸酯(TDI)被广泛使用，但是游离状态的TDI毒性大易燃，很难在工厂中直接用于生产聚氨酯的器件；并且由于在生产过程中，不可避免会引入空气和水分到体系中，使聚氨酯弹性体致密度较差，影响材料力学性能。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明提出一种聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料的制备方法，其解决了聚氨酯弹性体致密度较差的问题，同时不直接用TDI单体，减少生产中的隐患。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将硅烷偶联剂溶于丙酮溶剂中,配成1.5-3wt％的溶液,然后以机械搅拌分散5-20min,用稀盐酸调节溶液pH值，再于室温下加入纳米ZSM-5沸石，纳米ZSM-5沸石与硅烷偶联剂的质量比为200：1-20:1，混合均匀后再用超声波处理,再升温至70-80℃进行偶联反应,随后进行真空抽滤后制得粒子,粒子烘干备用；本步骤通过硅烷偶联剂修饰纳米ZSM-5沸石，以提高聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料的力学性能；

步骤2：将步骤1中烘干的粒子与甲苯二异氰酸酯聚四氢呋喃预聚物混合得到混合物，粒子与甲苯二异氰酸酯聚四氢呋喃预聚物的质量比为1:100-2:100，用超声波处理,然后在搅拌状态下真空脱泡2-3h，然后在混合物中加入预先准备好的扩链剂，混合均匀，真空脱泡；

步骤3：将步骤2得到的产物，浇入涂有脱模剂的模具中，浇注时间1-12min，再将模具送入90-110℃的烘箱中放置45-5min，然后脱模，脱模后将样品立即送入90-100℃烘箱固化16-20h；

步骤4：随后将步骤3中制备好的复合材料在室温下放置5天至一个星期，使其完全熟化，所得即为聚氨酯/纳米沸石弹性体复合材料。

本发明的原理是利用纳米沸石的微孔结构吸收高分子中的水分以及空气，从而增加材料的致密度，提高材料力学性能并且使其对油性材料更耐受

作为优选，所述步骤1中调节溶液pH值于3.5-4.0之间。

作为优选，所述步骤1中纳米ZSM-5沸石的硅铝比20-160，粒径5-10nm。

作为优选，步骤2中所述甲苯二异氰酸酯聚四氢呋喃预聚物NCO％的质量含量是2.9％-10.7％。

作为优选，所述步骤2中的混合物与MOCA质量比为100：8.8-100：30.6。

作为优选，所述步骤3中模具在浇筑之前预热至90-110℃。

作为优选，所述步骤1中超声波处理时间为20-30min，所述步骤2中超声波处理时间为30-40min。