改性纳米TiO2/环氧-聚氨酯三元复合材料的制备方法技术

技术编号:19383842 阅读:2 留言:0更新日期:2018-11-10 00:14
本发明专利技术公开了一种改性纳米TiO2/环氧‑聚氨酯三元复合材料的制备方法,包括如下步骤:1)油酸改性纳米TiO2的制备;2)改性纳米TiO2/环氧树脂‑聚氨酯三元复合材料的制备。本发明专利技术将油酸改性纳米TiO2表面的羟基与异氰酸酯基团、聚醚和环氧树脂发生逐步聚合反应,经IR、SEM等分析手段表征后成功制得性能优异的改性纳米TiO2/环氧‑聚氨酯三元复合材料;测试结果表明,改性纳米TiO2/环氧‑聚氨酯涂膜稳定性能好,硬度高,耐水性能和力学性能强,抗紫外和抗老化性能亦有明显提高。

Preparation of modified nano TiO2/ epoxy polyurethane three component Composites

The invention discloses a preparation method of modified nano-titanium dioxide/epoxy-polyurethane ternary composite, which comprises the following steps: 1) preparation of oleic acid modified nano-titanium dioxide; 2) preparation of modified nano-titanium dioxide/epoxy resin-polyurethane ternary composite. The modified nano-titanium dioxide/epoxy-polyurethane ternary composite with excellent properties was successfully prepared by the step-by-step polymerization of hydroxyl groups on the surface of oleic acid modified nano-titanium dioxide with isocyanate groups, polyether and epoxy resin, and characterized by IR, SEM and other analytical means. The test results show that the modified nano-titanium dioxide/epoxy-polyurethane coating has excellent properties. The film has good stability, high hardness, strong water resistance and mechanical properties, as well as anti-ultraviolet and anti-aging properties.

【技术实现步骤摘要】
改性纳米TiO2/环氧-聚氨酯三元复合材料的制备方法
本专利技术涉及一种复合材料的制备方法,具体涉及一种改性纳米TiO2/环氧-聚氨酯三元复合材料的制备方法。
技术介绍
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。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。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改性纳米TiO2/环氧-聚氨酯三元复合材料的制备方法,避免纳米粒子团聚和提高聚合物复合材料的拉伸强度、冲击强度等力学性能。本专利技术所采用的技术方案是:一种改性纳米TiO2/环氧-聚氨酯三元复合材料的制备方法,包括如下步骤:1)油酸改性纳米TiO2的制备:将6~10g钛酸丁酯和0.8~1.2g油酸溶解于30~50mL的无水乙醇中,加入6~10g的Na2SO4·10H2O,磁力搅拌均匀,缓慢升温至60~70℃,氮气保护下反应1~3小时,得到淡黄色悬浊液;将淡黄色悬浊液进行抽滤、洗涤后得到沉淀,将所得沉淀溶解于30~50mL无水乙醇中,再抽滤、洗涤一次,最终将沉淀室温下真空干燥,即得油酸改性纳米TiO2,待用;2)改性纳米TiO2/环氧树脂-聚氨酯三元复合材料的制备:将步骤1)中制得的4~6g油酸改性纳米TiO2与30~50mL的丙酮均匀混合,调节pH值为7~8;将其分散液逐滴加入到5~8g的二苯基甲烷二异氰酸酯中,继续加入16~20mL聚醚和1~3滴二月桂酸二丁基锡,然后加入1~1.4mL一缩二乙二醇、10~15mL丙酮和3.4~3.8g二羟甲基丙酸,升温至70~80℃,反应2~3h;继续加入3~5g环氧树脂和2~4滴二月桂酸二丁基锡,50~70℃条件下反应1~3h;最后加入3.4~3.8mL三乙胺和40~60mL去离子水,磁力搅拌,乳化30~50min,脱去丙酮溶剂即得改性纳米TiO2/环氧树脂-聚氨酯三元复合材料。本专利技术的有益效果是:本专利技术公开的一种改性纳米TiO2/环氧-聚氨酯三元复合材料的制备方法,将油酸改性纳米TiO2表面的羟基与异氰酸酯基团、聚醚和环氧树脂(E51)发生逐步聚合反应,得到性能优异的改性纳米TiO2/环氧-聚氨酯三元复合材料;测试结果表明,改性纳米TiO2/环氧-聚氨酯涂膜稳定性能好,硬度高,耐水性能和力学性能强,抗紫外和抗老化性能亦有明显提高。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。附图说明图1为不同复合材料的红外吸收光谱图;图2为环氧-聚氨酯复合涂膜SEM图;图3为改性纳米TiO2/环氧-聚氨酯复合涂膜SEM图;图4为纳米TiO2含量对环氧-聚氨酯复合涂膜力学性能影响曲线图;图5为环氧树脂含量对复合涂膜的吸水率影响曲线图;图6为复合涂膜的紫外吸收曲线图。具体实施方式为了加深对本专利技术的理解,下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案,而不能以此来限制本专利技术的保护范围。本专利技术中,实验药品:钛酸丁酯(分析纯,天津科密欧公司),油酸(分析纯,天津科密欧),环氧树脂(工业纯,巴陵石化公司),二苯基甲烷二异氰酸酯(工业纯,拜耳公司),二羟甲基丙酸(工业纯,安庆中大),丙酮(分析纯,天津富裕公司),三乙胺(分析纯,西陇化工公司);实验仪器:傅立叶变换红外光谱仪(Perkin-Elmer,美国PE公司),紫外-可见分光光度计(Lambda25,上海天普公司),扫描电子显微镜(JSM-6360LV,日本电子株式会社),QHQ铅笔硬度计(广州蔚仪金相公司),电子拉伸试验机(济南华兴公司),电热真空干燥箱(ZK-82B型,上海实验仪器公司)。实施例11)油酸改性纳米TiO2的制备:将6g钛酸丁酯和0.8g油酸溶解于30mL的无水乙醇中,加入6g的Na2SO4·10H2O,磁力搅拌均匀,缓慢升温至60℃,氮气保护下反应1小时,得到淡黄色悬浊液;将淡黄色悬浊液进行抽滤、洗涤后得到沉淀,将所得沉淀溶解于30mL无水乙醇中,再抽滤、洗涤一次,最终将沉淀室温下真空干燥,即得油酸改性纳米TiO2,待用;2)改性纳米TiO2/环氧树脂-聚氨酯三元复合材料的制备:将步骤1)中制得的4g油酸改性纳米TiO2与30mL的丙酮均匀混合,调节pH值为7;将其分散液逐滴加入到5g的二苯基甲烷二异氰酸酯中,继续加入16mL聚醚和1滴二月桂酸二丁基锡,然后加入1mL一缩二乙二醇、10mL丙酮和3.4g二羟甲基丙酸,升温至70℃,反应2h;继续加入3g环氧树脂和2滴二月桂酸二丁基锡,50℃条件下反应1h;最后加入3.4mL三乙胺和40mL去离子水,磁力搅拌,乳化30min,脱去丙酮溶剂即得改性纳米TiO2/环氧树脂-聚氨酯三元复合材料。实施例21)油酸改性纳米TiO2的制备:将10g钛酸丁酯和1.2g油酸溶解于50mL的无水乙醇中,加入10g的Na2SO4·10H2O,磁力搅拌均匀,缓慢升温至70℃,氮气保护下反应3小时,得到淡黄色悬浊液;将淡黄色悬浊液进行抽滤、洗涤后得到沉淀,将所得沉淀溶解于50mL无水乙醇中,再抽滤、洗涤一次,最终将沉淀室温下真空干燥,即得油酸改性纳米TiO2,待用;2)改性纳米TiO2/环氧树脂-聚氨酯三元复合材料的制备:将步骤1)中制得的6g油酸改性纳米TiO2与50mL的丙酮均匀混合,调节pH值为8;将其分散液逐滴加入到8g的二苯基甲烷二异氰酸酯中,继续加入20mL聚醚和3滴二月桂酸二丁基锡,然后加入1.4mL一缩二乙二醇、15mL丙酮和3.8g二羟甲基丙酸,升温至80℃,反应3h;继续加入5g环氧树脂和4滴二月桂酸二丁基锡,70℃条件下反应3h;最后加入3.8mL三乙胺和60mL去离子水,磁力搅拌,乳化50min,脱去丙酮溶剂即得改性纳米TiO2/环氧树脂-聚氨酯三元复合材料。实施例31)油酸改性纳米TiO2的制备:将8g钛酸丁酯和1.0g油酸溶解于40mL的无水乙醇中,加入8g的Na2SO4·10H2O,磁力搅拌均匀,缓慢升温至65℃,氮气保护下反应2小时,得到淡黄色悬浊液;将淡黄色悬浊液进行抽滤、洗涤后得到沉淀,将所得沉淀溶解于40mL无水乙醇中,再抽滤、洗涤一次,最终将沉淀室温下真空干燥,即得油酸改性纳米TiO2,待用;2)改性纳米TiO2/环氧树脂-聚氨酯三元复合材料的制备:将步骤1)中制得的5g油酸改性纳米TiO2与40mL的丙酮均匀混合,调节pH值为7.5;将其分散液逐滴加入到6.5g的二苯基甲烷二异氰酸酯中,继续加入18mL聚醚和2滴二月桂酸二丁基锡,然后加入1.2mL一缩二乙二醇、12.5mL丙酮和3.6g二羟甲基丙酸,升温至75℃,反应2.5h;继续加入4g环氧树脂和3滴二月桂酸二丁基锡,60℃条件下反应2h;最后加入3.6mL三乙胺和50mL去离子水,磁力搅拌,乳化40min,脱去丙酮溶剂即得改性纳米TiO2/环氧树脂-聚氨酯三元复合材料。为了进一步检验本专利技术改性纳米T本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性纳米TiO2/环氧‑聚氨酯三元复合材料的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:1)油酸改性纳米TiO2的制备:将6~10g钛酸丁酯和0.8~1.2g油酸溶解于30~50mL的无水乙醇中,加入6~10g的Na2SO4·10H2O,磁力搅拌均匀,缓慢升温至60~70℃,氮气保护下反应1~3小时,得到淡黄色悬浊液;将淡黄色悬浊液进行抽滤、洗涤后得到沉淀,将所得沉淀溶解于30~50mL无水乙醇中,再抽滤、洗涤一次,最终将沉淀室温下真空干燥,即得油酸改性纳米TiO2,待用;2)改性纳米TiO2/环氧树脂‑聚氨酯三元复合材料的制备:将步骤1)中制得的4~6g油酸改性纳米TiO2与30~50mL的丙酮均匀混合,调节pH值为7~8;将其分散液逐滴加入到5~8g的二苯基甲烷二异氰酸酯中,继续加入16~20mL聚醚和1~3滴二月桂酸二丁基锡,然后加入1~1.4mL一缩二乙二醇、10~15mL丙酮和3.4~3.8g二羟甲基丙酸,升温至70~80℃,反应2~3h;继续加入3~5g环氧树脂和2~4滴二月桂酸二丁基锡,50~70℃条件下反应1~3h;最后加入3.4~3.8mL三乙胺和40~60mL去离子水,磁力搅拌,乳化30~50min,脱去丙酮溶剂即得改性纳米TiO2/环氧树脂‑聚氨酯三元复合材料。...

【技术特征摘要】
1.一种改性纳米TiO2/环氧-聚氨酯三元复合材料的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:1)油酸改性纳米TiO2的制备:将6~10g钛酸丁酯和0.8~1.2g油酸溶解于30~50mL的无水乙醇中,加入6~10g的Na2SO4·10H2O,磁力搅拌均匀,缓慢升温至60~70℃,氮气保护下反应1~3小时,得到淡黄色悬浊液;将淡黄色悬浊液进行抽滤、洗涤后得到沉淀,将所得沉淀溶解于30~50mL无水乙醇中,再抽滤、洗涤一次,最终将沉淀室温下真空干燥,即得油酸改性纳米TiO2,待用;2)改性纳米TiO2/环氧树脂-聚氨酯三元复合材料的制备:将步骤1)中制得的4~6g油酸改性纳米TiO2与30~5...

【专利技术属性】
技术研发人员:王升文
申请(专利权)人:扬州工业职业技术学院
类型:发明
国别省市:江苏,32

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1