[发明专利]聚氨酯包覆空心玻璃微珠增韧浇铸尼龙6复合材料及制备方法

说明书

本发明提供一种聚氨酯包覆空心玻璃微珠增韧浇铸尼龙6复合材料的制备方法，具体是在空心玻璃微珠表面以喷雾的方式涂覆一定配比的多元羟基原料与二异氰酸酯混合，并在适宜的聚合温度下在空心玻璃微珠表面发生原位聚合制备聚氨酯包覆空心玻璃微珠，然后将内酰胺、聚氨酯包覆空心玻璃微珠、催化剂、活化剂按比例间歇加入反应釜预聚活化，最后将具有一定粘稠度的热浆液注入到热模具中聚合固化，冷却脱模制得复合材料。用聚氨酯包覆空心玻璃微珠增韧尼龙，可以保证复合材料的强度、模量、刚性、硬度、耐热性不下降的前提下，提高复合材料的韧性。

技术领域

本发明涉及高分子材料制备技术领域，具体的说，涉及了一种聚氨酯包覆空心玻璃微珠增韧浇铸尼龙6复合材料及制备方法。

背景技术

内酰胺属于杂环，环张力较大，有开环倾向，采用碱性催化剂可引发阴离子聚合得到单体浇铸尼龙(MCPA)。单体浇铸尼龙比普通缩聚尼龙更具优势，主要表现在分子量高达7万~10万，是普通缩聚尼龙的2倍以上，且分子量分布较窄；力学性能比缩聚尼龙优异；反应速度快、聚合温度低，常压下将催化剂、活化剂、熔融态单体注入热模具中，很快即可聚合为固体制品；聚合和成型加工一步到位，无需像缩聚尼龙那样先聚合出尼龙颗粒，再进行成型加工。

目前，浇铸尼龙正逐步替代金属材料，成为一种被广泛应用的通用工程塑料。然而，未经改性的浇铸尼龙属于准韧性塑料，冲击强度还有待提高才能进一步扩展其应用。因此对浇铸尼龙进行增韧改性具有重要的现实意义。通常浇铸尼龙的增韧改性多采用在基体中加入弹性体、聚烯烃等制备高分子合金，然而，弹性体等组分加入后会导致复合材料的强度、模量、刚性、硬度、耐热性能等降低。采用无机刚性粒子如碳酸钙、二氧化硅、二氧化钛、碳化硅等增韧聚酰胺时，尽管能保证材料的模量、刚性和硬度，但常因无机刚性粒子与有机高分子材料相容性不好而导致拉伸强度降低、增韧效果较差，且无机刚性粒子加入后会使得复合材料的密度增加，对材料轻量化十分不利。

发明内容

本发明提供一种聚氨酯包覆空心玻璃微珠增韧浇铸尼龙6复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）利用二异氰酸酯溶液与多元羟基原料在空心玻璃微珠表面发生原位聚合反应，得到聚氨酯包覆空心玻璃微珠，其中，所述多元羟基原料为多元醇或聚酯多元醇；

（2）将所述聚氨酯包覆空心玻璃微珠与内酰胺、催化剂、活化剂进行聚合固化，得到聚氨酯包覆空心玻璃微珠增韧浇铸尼龙6复合材料。

基于上述，所述步骤（1）包括：将所述多元醇或所述聚酯多元醇溶于有机溶剂A中配成浓度为0.1%～20%的溶液A，将二异氰酸酯溶于有机溶剂B中配成浓度为2%～40%的溶液B；将所述溶液A和所述溶液B混合后喷雾到空心玻璃微珠的表面，在50℃～150℃的温度下进行加成聚合反应0.5 h～3 h，在所述空心玻璃微珠的表面生成聚氨酯层，得到所述聚氨酯包覆空心玻璃微珠。

基于上述，所述溶液A中的醇组分中羟基物质的摩尔量与所述溶液B中的异氰酸酯基团物质的摩尔量比例为1：(1～5)。

基于上述，所述多元醇为乙二醇、1,2丙二醇、1,3丙二醇、丙三醇中的一种或几种；所述聚酯多元醇为聚戊二酸乙二醇酯、聚戊二酸丙二醇酯、聚戊二酸丁二醇酯中的一种或几种的混合。

基于上述，所述二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、2,4-甲苯二异氰酸酯（TDI）、六亚甲基二异氰酸酯（HDI）中的一种或几种的混合。

基于上述，所述有机溶剂A为二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基亚砜（DMSO）、丙酮、乙酸乙酯、苯、1,4-二氧六环中的一种或几种的混合；所述有机溶剂B为二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基亚砜（DMSO）、丙酮、乙酸乙酯、苯、1,4-二氧六环中的一种或几种的混合。