一种植物油基聚氨酯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种植物油基聚氨酯复合材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。该复合材料合成包括如下组份：植物油基多元醇、有机锡类催化剂、多异氰酸酯，短链扩链剂，改性用纳米增强材料为聚倍半硅氧烷。本发明专利技术的聚氨酯复合材料以可再生的环氧植物油为起始原料，并通过物理分散聚倍半硅氧烷于聚氨酯基体中以达到改性效果，其优点在于：起始原料绿色环保，可缓解能源危机、环境污染等诸多问题；采用具有规整结构的聚倍半硅氧烷进行物理改性，方法简便易施；改性后材料具有机械强度高、热稳定性好等优势，可进一步扩大该类材料的适用范围。

【技术实现步骤摘要】
-种植物油基聚氨醒复合材料及其制备方法
本专利技术涉及一种植物油基聚氨醋复合材料及其制备方法，属于利用可再生的植物 油为原料制备新型高分子材料
。
技术介绍
聚氨醋由于其通用性，在涂层、胶黏剂、弹性体、密封材料等领域应用广泛。但是， 传统聚氨醋的合成完全基于石化产品为原料，在其生产过程中，不可避免会受到石油资源 枯竭威胁及原油涨落的影响，并带来环境污染和温室效应等许多严重问题。相比而言，植物 油属于天然油脂，其廉价易得、环保可再生强等特性使之受到越来越多的关注，特别是环氧 化技术与环氧大豆油行业的发展，为合成本专利技术的目标产物带来前所未有的创新机遇。尤 其是空气氧化、莫氧化-还原、环氧-轻基化、加氨甲醜化、醋交换等方案的提出，成功实现 植物油结构中引入轻基，合成植物油基多元醇，并为聚氨醋工业提供丰富、环保的原料。 大量的研究结果表明传统植物油基聚氨醋的性能取决于多元醇的轻基值、植物油 的链长和结构，同时由于植物油结构本身的不足(易水解)，该类聚氨醋的机械性、热性能和 耐候性差。因此，研究者们正努力对其进行改性研究。其中，有机-无机纳米材料由于兼具 有机材料的易于加工性和无机材料良好的机械性和热稳定性，受到越来越多的关注。特别 是聚倍半娃氧焼（P0SS)该类含有Si- 0-Si骨架结构的纳米粒子，由于具备很好的热稳定 性同时易于官能化，能很好地引入到有机基体中改善聚合物性能。因此，利用P0SS改性传 统植物油墓聚氨醋，对于改善该类材料的性能，扩大其适用范围意义重大。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供了一种植物油基聚氨醋复合材料及其制备方法。W该方法所 制得的聚氨醋复合材料具有环保可再生性好，热稳定性和机械性能优异等特点，为提高植 物油基聚氨醋性能提供了新途径。 本专利技术的技术方案： 一种植物油基聚氨醋复合材料，包括如下百分含量的组份： (a) 植物油基多元醇； (b) 有机锡类催化剂，用量为植物油基多元醇质量的1%?10% ; (C)多异氯酸醋，用量为植物油基多元醇质量的0. 8?1. 0倍； (d)短链扩链剂，用量按照扩链比巧、。。=1 ; 1?1 ; 1.5加入，即控制物料中轻 基摩尔量和异氯酸醋摩尔量比为1 ; 1?1 ; 1.5; (f)纳米增强材料为含氣聚倍半娃氧焼（P0SS)，按重量百分含量计，为复合材料组份总 质量的0. 1%?1. 2〇/〇。 所述的多元醇为大豆油多元醇，轻基值为155 mg KOH/g。 所述的短链扩链剂为醇类扩链剂1，4-下二醇。 所述的有机锡类催化剂为二月桂酸二下基锡、辛酸亚锡中的一种或其组合。 所述多异氯酸醋为脂肪族异氯酸醋包括1，6-已二异氯酸醋皿I、异佛尔丽二异氯 酸醋IPDI;或芳香族异氯酸醋包括甲苯二异氯酸醋TDI、二甲苯甲焼-4，4'-二异氯酸醋 MDI、多亚甲基多苯基多异氯酸醋PAPI中的一种或其组合。 所述纳米增强材料为自制的含氣聚倍半娃氧焼P0SS，其结构具有氣丙基和苯基两 类官能团。 所述聚氨醋复合材料按溶液法制备，所用的溶剂为四氨巧喃，并且控制固含量为 30〇/〇 ?40〇/〇。 W及，该植物油基聚氨醋复合材料的制备方法，包括W下步骤： 按照所述的植物油基聚氨醋复合材料组分及用量配方，分别称取各组份包括植物油基 多元醇，有机锡类催化剂、溶剂、纳米增强材料含氣聚倍半娃氧焼（P0SS)和多异氯酸醋，N2 保护下60?8(TC反应1?化，合成聚氨醋预聚体； 按照扩链比而H: Ae。=1 : 1?1 : 1.5加入所需质量的扩链剂，60?8(TC反应30 min,后续超声30 min ;产物涂于聚四氣己帰板上，室温待溶剂挥发后60?9(TC固化4? 8h，得到所述植物油基聚氨醋复合材料。 本专利技术的有益效果；本专利技术的聚氨醋复合材料W大豆油基多元醇替代传统的聚離 多元醇，不仅满足当今社会对绿色化学和可持续发展的要求，同时随着植物油环氧化 和开环工艺的发展，合成该类多元醇已廉价易施，用于制备聚氨醋大大降低生产成本。另外 通过溶液互混法，将含氣的聚倍半娃氧焼（P0SS)物理分散于植物油基聚氨醋有机基体中， 依据氣原子（F)强大的电负性作用，提高纳米粒子的分散性。鉴于P0SS优异的热学、力学稳 定性及其纳米增强作用，从而得到具有优异机械性能、热稳定性的环保型聚氨醋复合材料， 符合材料低成本、高性能的发展趋势。 【具体实施方式】 为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚，下面结合具体 实施例，对本专利技术进行详细说明。但下面的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，不用于限定本 专利技术。 一种具有优异机械性能、热稳定性的环保型聚氨醋复合材料合成方法，该植物油 基聚氨醋复合材料，包括如下组成： (a) 植物油基多元醇； (b) 有机锡类催化剂，用量为植物油基多元醇质量的1%?10% ; (C)多异氯酸醋，用量为植物油基多元醇质量的0. 8?1. 0倍； (d)短链扩链剂，用量按照扩链比巧、。。=1 ; 1?1 ; 1.5加入，即控制物料中轻 基摩尔量和异氯酸醋摩尔量比为1 ; 1?1 ; 1. 5 ; (f)纳米增强材料为含氣聚倍半娃氧焼（P0SS)，按重量百分含量计，为组份总质量的 0. 1% ?1. 2% ; 具体地，上述植物油基多元醇作为聚氨醋合成的多元醇原料，选用甲醇开环的环氧大 豆油产物，鉴于该合成工艺原料来源丰富、合成方案醇简便、易施，同时改变合成条件可制 备出轻基值范围150?200 KOH/g的多元醇，本实施例中就W前期制备的轻基值为155 mg KOH/g大豆油多元醇为原料。 上述有机锡类催化剂为辛酸亚锡或二月桂酸二下基锡中的一种，有机锡类催化剂 在聚氨醋树脂合成中具有较高的催化活性，广泛使用，但由于辛酸亚锡的毒性和腐蚀性明 显低于二月桂酸二下基锡，本专利技术催化剂优选辛酸亚锡。 上述异氯酸醋为1，6-已二异氯酸醋（皿I)、异佛尔丽二异氯酸醋（IPDI)、甲苯 二异氯酸醋（TDI)、二甲苯甲焼-4，4'-二异氯酸醋（MDI)、多亚甲基多苯基多异氯酸醋 (PAPI)等中的至少一种，本专利技术优选异佛尔丽二异氯酸醋（IPDI )，不仅在于其毒性较低，而 且合成制品具有优异的耐光学稳定性和耐化学药品性。 上述短链扩链剂为醇类扩链剂1，4-下二醇，在聚氨醋合成过程中扩链剂的加 入量直接影响软、硬段的比例，从而影响产品性能，本专利技术中扩链剂的用量优选按扩链比 0H . NC0 -1 . 1 1 . 1. 5 加入。 上述所使用的纳米增强材料为自制的含氣聚倍半娃氧焼（OF- P0SS)，由于纳米粒 子具有较大的比表面积和比表面能，极易发生团聚，因此本专利技术优选含氣的聚倍半娃氧焼， 重量百分含量为0. 1%?1. 2 %，并依靠氣原子与聚氨醋硬段间的极性-极性作用，提高其分 散性，本专利技术中含氣聚倍半娃氧焼的合成方法如下所示： 1. 含氣娃氧焼在碱性条件下水解生成不完全缩合的P0SS H醇轴盐，具体过程如下： 3, 3, 3-二氣丙基二甲氧基娃焼（25. 00 g),四氨巧喃（125血），氨氧化轴（2.00 g)、去贸 子水（2.70 g)于7(TC下揽拌回本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种植物油基聚氨酯复合材料，其特征在于：包括如下百分含量的组份：（a）植物油基多元醇；（b）有机锡类催化剂，用量为植物油基多元醇质量的1%～10%；（c）多异氰酸酯，用量为植物油基多元醇质量的0.8～1.0倍；（d）短链扩链剂，用量按照扩链比nOH︰nNCO =1︰1～1︰1.5加入，即控制物料中羟基摩尔量和异氰酸酯摩尔量比为1︰1～1︰1.5；（f）纳米增强材料为含氟聚倍半硅氧烷POSS，按重量百分含量计，为复合材料组份总质量的0.1%～1.2%。

【技术特征摘要】
1. 一种植物油基聚氨酯复合材料，其特征在于：包括如下百分含量的组份： (a) 植物油基多元醇； (b) 有机锡类催化剂，用量为植物油基多元醇质量的1%?10% ; (c) 多异氰酸酯，用量为植物油基多元醇质量的0. 8?1. 0倍； (d) 短链扩链剂，用量按照扩链比//?Na)=l : 1?1 : 1.5加入，即控制物料中羟 基摩尔量和异氰酸酯摩尔量比为1 : 1?1 : 1. 5 ; (f)纳米增强材料为含氟聚倍半硅氧烷POSS，按重量百分含量计，为复合材料组份总质 量的0. 1%?1. 2%。2. 根据权利要求1所述的植物油基聚氨酯复合材料，其特征在于：所述的多元醇为大 豆油多元醇，轻基值为155 mg KOH/g。3. 根据权利要求1所述的植物油基聚氨酯复合材料，其特征在于：所述的短链扩链剂 为醇类扩链剂1，4-丁二醇。4. 根据权利要求1所述的植物油基聚氨酯复合材料，其特征在于：所述的有机锡类催 化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种或其组合。5. 根据权利要求1所述的植物油基聚氨酯复合材料，其特征在于：所述多异氰酸酯为 脂肪族异氰酸酯包括1，6-已二异氰酸酯HDI、异佛尔...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋平平，盛英佩，黄杰，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32