粘土-聚氨酯复合材及其制备方法技术

本发明专利技术涉及粘土‑聚氨酯复合材及其制备方法。一种粘土‑聚氨酯复合材，由包括具有氨基的粘土、多元醇系化合物与多元异氰酸酯系化合物的第一混合物经聚合反应所制得；该具有氨基的粘土由包括粘土及式(I)所示的季铵盐的第二混合物所形成；式(I)中，R1至R4为如说明书与权利要求项中所定义者。在该粘土‑聚氨酯复合材中，该粘土可均匀分散于聚氨酯中，且该粘土‑聚氨酯复合材的粘土含量高，后续应用时可提供较佳的阻隔效果及尺寸稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种粘土-聚氨酯复合材，特别是涉及一种由包括具有氨基的粘土、多元醇系化合物与多元异氰酸酯系化合物的第一混合物经聚合反应所制得的粘土-聚氨酯复合材。
技术介绍
由于高分子材料具有相当优越的机械性质，所以被广泛的应用在建筑材料、机械零件或电路板等，但是，高分子材料遇火受热容易燃烧，继而引发火灾，因此，业界皆希望改善高分子材料容易燃烧的缺点，同时也极欲寻求可与高分子材料并用的难燃剂。由于无机粘土具有优良的机械性质、耐热性、耐化学腐蚀性与低膨胀系数等的优点，因此，无机粘土与高分子材料组成的复合材料被广为研究。然而，因无机粘土属于亲水性物质，与亲油性高分子材料的相容性差，使得复合材料整体的特性无法有效提升。中国台湾专利公开号201300342揭示一种具有较佳的机械性质及高阻气性的有机-无机复合材料。该有机-无机复合材料由聚合单体组成与改质型反应单体进行缩聚反应而得；该改质型反应单体具有由无机粘土与式(a)所示的季铵盐类化合物进行阳离子交换后而得的结构；Ra及Rb分别包括至少一羟基(-OH)或异氰酸基(-NCO)的官能团，Rc为C12至C18的烷基，且Rd为C1至C3的烷基。在该中国台湾专利公开案的说明书第7页第5行揭示该改质型反应单体为具有无机粘土-铵盐结构的聚酯高分子，而
该具有无机粘土-铵盐结构的聚酯高分子是由无机粘土-铵盐结构与聚酯高分子进行酯交换反应而制得。在该说明书第8页第13行揭示聚合单体组成例如制作聚乙烯对苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate)用的苯二甲酸及乙二醇等单体、制作聚氨基甲酸酯(polyurethanes)用的多元醇及二异氰酸酯等单体，或制作环氧树酯用的环氧化合物等单体。虽然在该有机-无机复合材料中无机粘土可均匀地分散于有机高分子中，但，制备该有机-无机复合材料所耗费的时间至少24小时以上，且制备该改质型反应单体时，该无机粘土-铵盐结构的用量若大于10wt％，则会使得制备过程中的粘度过高，不利于操作，因此，为避免粘度过高，该无机粘土-铵盐结构的用量将会受限，使得后续所获得的有机-无机复合材料中无机粘土-铵盐结构的含量无法大于5wt％，因而导致有机-无机复合材料中有机成分过多，而无法呈现无机成分的特性，继而影响后续应用时所需提供的效果(如尺寸稳定性或耐燃效果)。再者，为避免影响后续应用时所需提供的效果，势必需将有机-无机复合材料用量提高，则会导致成本过高。鉴于上述，改良有机-无机复合材料以缩短制备时间且有效提高无机粘土-铵盐结构的含量，继而提升后续应用的效果，是此
相关技术人员可再突破的课题。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种具有高含量粘土且该粘土可均匀分散于聚氨酯中的粘土-聚氨酯复合材。本专利技术粘土-聚氨酯复合材，由包括具有氨基的粘土、多元醇系化合物与多元异氰酸酯系化合物的第一混合物经聚合反应所制得；该具有氨基的粘土由包括粘土与式(I)所示的季铵盐的第二混合物所形成；式(I)中，R1至R4各自表示具有氨基的基团或C2至C18的烷基，条件是R1至R4中至少两者为具有氨基的基团；X表示维持式(I)所示的季铵盐电中性的反离子。本专利技术的第二目的，即为提供一种反应时间短的制备粘土-聚氨酯复合材的方法。本专利技术制备粘土-聚氨酯复合材的方法，包含以下步骤：提供具有氨基的粘土；该具有氨基的粘土由包括粘土与式(I)所示的季铵盐的第二混合物所形成；式(I)中，R1至R4各自表示具有氨基的基团或C2至C18的烷基，条件是R1至R4中至少两者为具有氨基的基团，X表示维持式(I)所示的季铵盐电中性的反离子；提供多元醇系化合物与多元异氰酸酯系化合物，并与该具有氨基的粘土混合，形成第一混合物，并进行聚合反应。较佳地，以该粘土-聚氨酯复合材的总量为100wt％计，该粘土的含量范围为10wt％以上。更佳地，以该粘土-聚氨酯复合材的总量为100wt％计，该粘土的含量范围为10wt％至60wt％。较佳地，该多元醇系化合物选自于乙二醇、丙二醇、丁二醇、1,3-丁二醇、新戊二醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇，或它们组合。该聚醚多元醇例如但不限于聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚四甲基醚二醇，或聚丙二醇-聚四
氢呋喃二醇共聚物等。该聚酯多元醇例如但不限于聚碳酸酯多元醇。较佳地，以该具有氨基的粘土的总量为100重量份计，该多元醇系化合物的使用量范围为100重量份至1,000重量份。较佳地，该多元异氰酸酯系化合物选自于甲苯二异氰酸酯(toluene diisocyanate)、二苯基亚甲基二异氰酸酯(methylenediphenyl diisocyanate)、六亚甲基二异氰酸酯(hexamethylene diisocyanate)、4,4-二环己基亚甲基二异氰酸酯[4,4-methylene bis(isocyanatocyclohexane)]、异佛尔酮二异氰酸酯(isophorone diisocyanate)，或它们组合。较佳地，以该具有氨基的粘土的总量为100重量份计，该多元异氰酸酯系化合物的使用量范围为10重量份至1,000重量份。该聚合反应的操作温度范围为55℃至100℃。该聚合反应的操作时间范围为1小时至12小时。该第一混合物还包括溶剂。该溶剂可单独或混合使用，且该溶剂例如但不限于N,N-二甲基乙酰胺(N,N-dimethylacetamide)、乙酸乙酯(ethyl acetate)、乙酸丁酯(butyl acetate)、甲基异丙酮(methyl isopropyl ketone)、丙酮(acetone)、异丙醇、异丁醇、甲苯、二甲基甲酰胺(dimethylformamide)、二丙酮醇(diacetone alcohol)、二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide)，或丁酮。该粘土与式(I)所示的季铵盐可通过离子交换(ion exchange)反应或高温活化(activation)处理形成具有氨基的粘土。举例来说，该粘土为钠型蒙脱土时，该钠存在于蒙脱土层间，该式(I)所示的季铵盐通过离子交换反应，置换蒙脱土层间的钠，而插层到钠型蒙脱土的层间，以使钠型蒙脱土被改质并扩大层间距。又如，该粘土为高岭土时，将其置于高温下，使其层间距扩大，同时，引入该式(I)所示的季铵盐，而插层到高岭土的层间，以使高岭土被改质并再次扩大层间距。较佳地，该粘土的平均层间距范围为以上。较佳地，该粘土选自于
蒙脱土、云母、高岭土、矾石、蛭石(vermiculite)，或它们组合。该蒙脱土例如但不限于钠型蒙脱土或钙型蒙脱土等。该云母例如但不限于绢云母(sericite)等。该矾石例如但不限于硅矾石等。较佳地，该具有氨基的基团选自于氨基、-C2H4NH2或较佳地，该式(I)所示的季铵盐选自于二烷基二(氨基亚乙基)季铵盐，且该烷基为C2至C18。较佳地，以该粘土的总量为100重量份计，该式(I)所示的季铵盐的使用量范围为1重量份至99重量份。本专利技术的有益效果在于：在粘土-聚氨酯复合材中，粘土可均匀分散于聚氨酯中，且该粘土-聚氨酯复合材具有高含量的粘土，后续应用时可提供较佳的阻隔效果及尺寸稳定性。具体实施方式本专利技术将就以下实施例来作进一步说明，但应了解的是，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粘土‑聚氨酯复合材，其特征在于，由包括具有氨基的粘土、多元醇系化合物与多元异氰酸酯系化合物的第一混合物经聚合反应所制得，其中，所述具有氨基的粘土由包括粘土与式(I)所示的季铵盐的第二混合物所形成；式(I)中，R1至R4各自表示具有氨基的基团或C2至C18的烷基，条件是R1至R4中至少两者为具有氨基的基团；X表示维持式(I)所示的季铵盐电中性的反离子。

【技术特征摘要】
2015.04.29 TW 1041137501.一种粘土-聚氨酯复合材，其特征在于，由包括具有氨基的粘土、多元醇系化合物与多元异氰酸酯系化合物的第一混合物经聚合反应所制得，其中，所述具有氨基的粘土由包括粘土与式(I)所示的季铵盐的第二混合物所形成；式(I)中，R1至R4各自表示具有氨基的基团或C2至C18的烷基，条件是R1至R4中至少两者为具有氨基的基团；X表示维持式(I)所示的季铵盐电中性的反离子。2.根据权利要求1所述的粘土-聚氨酯复合材，其特征在于，所述多元醇系化合物选自于乙二醇、丙二醇、丁二醇、1,3-丁二醇、新戊二醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇，或它们的组合。3.根据权利要求1所述的粘土-聚氨酯复合材，其特征在于，所述多元异氰酸酯系化合物选自于甲苯二异氰酸酯、二苯基亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、4,4-二环己基亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯，或它们的组合。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑国樑，
申请(专利权)人：郑国樑，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71