一种聚氨酯组合物及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚氨酯组合物及其制备方法。所述组合物包括：聚氨酯和黑色素；以聚氨酯为100重量份计；黑色素0.05～30重量份。制备方法包括：首先将黑色素在500～1000mL溶剂中混合均匀，再将多元醇、异氰酸酯加入到黑色素溶液中，搅拌、加热进行预聚反应得到预聚体，随后加入扩链剂，加入(或不加入)固化剂，80～120℃反应制得所述聚氨酯组合物。本发明专利技术制备的聚氨酯复合材料的拉伸强度和断裂伸长率得到了显著提高。

Polyurethane composition and preparation method thereof

The invention discloses a polyurethane composition and a preparation method thereof. The composition comprises: polyurethane and melanin; polyurethane is used as 100 weight meter; melanin 0.05 to 30 weight. The preparation method comprises the following steps: firstly, the melanin in the 500 ~ 1000mL in the mixed solvent, the polyol, isocyanate added to the melanin solution, stirring and heating of prepolymerization prepolymer obtained, then adding chain extender, adding (or not added) curing agent, 80 to 120 DEG C for reaction the polyurethane composition. The tensile strength and elongation at break of the polyurethane composite prepared by the invention are remarkably improved.

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯组合物及制备方法
本专利技术涉及组合物领域，进一步地说，是涉及一种聚氨酯组合物及制备方法。
技术介绍
聚氨酯(PU)是由多元醇和多异氰酸酯反应制得的一类主链上带有重复-NHCOO-基团的聚合物的总称。由于所用原料官能团数目的不同，可以分为线型结构和体型结构的高分子聚合物。结构中聚酯或聚醚组成柔性软段与氨基甲酸酯、脲基等刚性硬段交替连接；因软、硬链段的热力学差异，软段和硬段在聚合物中会各自聚集，形成软段相和硬段相，发生微相分离。由于这个独特的微相分离结构，使其具有许多优异的性能，并与多种材料有很强的粘接力，从而被广泛用作石油化工、运输设备、建筑、家电、包装和造船等领域，被誉为极具发展力的新型材料。但由于自身的结构特点使其力学性能难以进一步提高，这限制了它的应用领域，因此改善聚氨酯的力学性能成为研究热点。目前，研究者主要采用两种方法提升聚氨酯的力学性能，一种是调控聚氨酯结构中软、硬链段的比例，另一种是通过添加SiO2、蒙脱土、滑石、云母和纤维等增强体进行增强，虽然强度得到一定提高，但降低了聚氨酯的断裂伸长率。
技术实现思路
为解决现有技术中聚氨酯力学性能不佳的问题，本专利技术提供了一种聚氨酯组合物及制备方法。本专利技术采用黑色素改性聚氨酯，改善聚氨酯的力学性能。本专利技术的目的之一是提供一种聚氨酯组合物。包括：聚氨酯和黑色素；以聚氨酯为100重量份计；黑色素0.05～30重量份，优选0.1～20重量份；更优选0.2～10重量份。黑色素选天然提取、化学合成和生物发酵法制备的类黑色素，可采用现有技术中通常的黑色素的制备方法，优选化学合成方法制备的黑色素。所述聚氨酯包括热塑性聚氨酯和热固性聚氨酯。本专利技术的目的之二是提供一种聚氨酯组合物的制备方法。包括：首先将黑色素在溶剂中混合均匀，再将多元醇、异氰酸酯加入到黑色素溶液中，搅拌、加热进行预聚反应得到预聚体，随后加入扩链剂，加入(或不加入)固化剂，80～120℃反应制得所述聚氨酯组合物。所述的多元醇包括聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚烯烃多元醇、丙烯酸多元醇和非胺型二元醇的一种或几种组合。所述的聚醚多醇为聚乙二醇、聚丙二醇、聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃醚二醇中的一种或几种组合，分子量为1000～4000；所述的聚酯多元醇为聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二醇、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇和聚己二酸己二醇酯二醇的一种或几种组合。所述的异氰酸酯包括二异氰酸酯和具有3个或多个异氰酸酯基团的化合物。例如亚甲基二苯基异氰酸酯、L-赖氨酸二异氰酸酯、L-赖氨酸三异氰酸酯、甲苯-2,4-二异氰酸酯、二苯甲烷-4,4’-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯、1-3二异氰酸甲基苯、1异氰酸根合-2(4-异氰酸苯基)甲基苯、1,1-亚甲基双(4-异氰酸苯)、2,4-二异氰酸根合-1-甲基苯、1,4-二异氰酸苯，1,1-亚甲基双(4-异氰酸根合环己烷)和它们的二聚体中的一种或其任意组合；所述的多异氰酸酯为含有一种由多环脂肪族多异氰酸酯制得的具有3个或多个异氰酸酯基团的多官能团化合物。所述的扩链剂为3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷、乙二胺、甘油、三羟基丙烷、三甘醇、乙二醇、丁二醇、1,6一己二醇、一缩二乙二醇、新戊二醇或2-甲基-1,3-丙二醇中的一种或几种。所述的固化剂没有特别限制，可采用本领域通常使用的固化剂。例如二亚乙基三胺、4-氨基甲基-1,8-辛烷二胺，2，2’，2”-三氨基三乙胺、三-1,1,1-氨基乙基乙烷、1,2,3-三氨基丙烷、三-(3-氨基丙基)一胺、N,N,N’,N’-四-(2-氨基乙基)-乙二胺、聚氧亚烷基三胺等聚醚系三胺等一种或几种组合。所述的溶剂为二甲基甲酰胺、丙酮、丁酮、甲苯、二甲苯、环己烷、二甲亚砜、氯仿、二氯甲烷和乙酸乙酯中的一种或几种组合。所述组合物中黑色素改性剂选天然提取、化学合成和生物发酵法制备的类黑色素。所述的多元醇与异氰酸酯单体两者的质量比(0.2-5):1，扩链剂与预聚体的质量比为(1～20):100，固化剂与预聚体的质量比为(1～10):100。有益效果：1.少量的黑色素可以大幅度提高聚氨酯的拉伸强度、拉伸断裂伸长率、撕裂强度等力学性能，制备高强高韧聚氨酯；2.本专利技术高强高韧聚氨酯的制备方法与通用聚氨酯的类似，简单易行，易于工业化。具体实施方式下面结合实施例，进一步说明本专利技术。黑色素的制备(1)黑色素1的制备：将多巴胺盐酸盐(上海阿拉丁生化科技股份有限公司提供，规格：AR)溶于去离子水中，搅拌，升温，再加入一定量的NaOH，4个小时后，反应结束，经过离心，得到黑色素1；(2)多巴-类黑色素黑色素2的制备：将多巴(上海阿拉丁生化科技股份有限公司提供，规格：AR)、过氧化二苯甲酰(国药集团化学试剂有限公司，规格：AR)溶于二甲亚砜溶剂(国药集团化学试剂有限公司，规格：AR)中，调节溶液呈酸性，反应20时间后，经离心可到黑色素2；(3)黑色素3的制备：从市场购买墨鱼(无锡南禅寺菜市场)，取墨鱼墨汁，经离心得到黑色素3。对比例1分别称取聚四氢呋喃60g、亚甲基二苯基异氰酸酯30g，将两者加入900mL丙酮溶剂中混合均匀，90℃反应3h，冷却至室温得到预聚物；再加入扩链剂1,4-丁二醇1.8g，搅拌3h后，将预聚物放置90℃烘箱中反应24h，反应完毕后得到聚氨酯。其中扩链剂与预聚物的质量比为2:100。实施例1分别称取聚四氢呋喃60g、亚甲基二苯基异氰酸酯30g，加入900mL含有0.45g黑色素1的丙酮溶液中，混合均匀后，90℃反应3h，冷却至室温得到预聚物；加入扩链剂1,4-丁二醇1.8g，搅拌3h后，将预聚物放置90℃烘箱中反应24h，反应完毕后得到聚氨酯组合物。黑色素1为0.5重量份。其中扩链剂与预聚物的质量比为2:100。实施例2除了加入900mL含有0.9g黑色素1的丙酮溶液以外，即黑色素1为1重量份，其它条件与实施例1相同。实施例3除了加入900mL含有4.5g黑色素1的丙酮溶液以外，即黑色素1为5重量份，其它条件与实施例1相同。实施例4除了加入900mL含有9g黑色素1的丙酮溶液以外，即黑色素1为10重量份，其它条件与实施例1相同。对比例2分别称取聚合单体原料聚乙二醇60g和L-赖氨酸二异氰酸酯30g，加入到800mL的DMSO溶剂中混合均匀后，90℃反应3h，冷却至室温得到预聚物；加入扩链剂乙二胺3.6g，搅拌3h后，将预聚物放置于80℃烘箱反应2h，再升温至100℃，反应24h；反应完毕后得到聚氨酯。其中扩链剂与预聚物的质量比为4:100。实施例5分别称取聚合单体原料聚乙二醇60g和L-赖氨酸二异氰酸酯30g，加入800mL含有4.5g黑色素2的DMSO溶液中，混合均匀后，90℃反应3h，冷却至室温得到预聚物；加入扩链剂乙二胺3.6g，搅拌3h后，将预聚物放置于80℃烘箱反应2h，再升温至100℃，反应24h，反应完毕后得到聚氨酯组合物。黑色素2为5重量份。其中扩链剂与预聚物的质量比为4:100。实施例6除了加入800mL含有9g黑色素2的DMSO溶液以外，即黑色素2为10重量份。其它条件与实施例5相同。实施例7除了加入800mL含有13.5g黑色素2的DMSO溶液以外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚氨酯组合物，其特征在于所述组合物包括：聚氨酯和黑色素；以聚氨酯为100重量份计；黑色素0.05～30重量份。

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯组合物，其特征在于所述组合物包括：聚氨酯和黑色素；以聚氨酯为100重量份计；黑色素0.05～30重量份。2.如权利要求1所述的聚氨酯组合物，其特征在于：黑色素0.1～20重量份。3.如权利要求2所述的聚氨酯组合物，其特征在于：黑色素0.2～10重量份。4.如权利要求3所述的聚氨酯组合物，其特征在于：所述聚氨酯包括热塑性聚氨酯和热固性聚氨酯。5.一种如权利要求1～4之一所述的聚氨酯组合物的制备方法，其特征在于所述方法包括：首先将黑色素在500～1000mL溶剂中混合均匀，再将多元醇、异氰酸酯加入到黑色素溶液中，搅拌、加热进行预聚反应得到预聚体，随后加入扩链剂，加入(或不加入)固化剂，80～120℃反应制得所述聚氨酯组合物；所述的溶剂为二甲基甲酰胺、丙酮、丁酮、甲苯、二甲苯、环己烷、二甲亚砜、氯仿、二氯甲烷和乙酸乙酯中的一种或几种组合；所述的扩链剂为3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷、乙二胺、甘油、三羟基丙烷、三甘醇、乙二醇、丁二醇、1,6-己二醇、一缩二乙二醇、新戊二醇或2-甲基-1,3-丙二醇中的一种或几种。6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述的多元醇包括聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：东为富，汪洋，李婷，马丕明，陈明清，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32