改性纳米TiO2/环氧-聚氨酯三元复合材料的制备方法技术

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