一种纳米氮化硼-聚酰亚胺改性聚氨酯绝缘材料及其制法制造技术

本发明专利技术涉及聚氨酯绝缘材料技术领域，且公开了一种纳米氮化硼‑聚酰亚胺改性聚氨酯绝缘材料，包括以下配方原料及组分：端异氰酸酯基聚酰亚胺接枝纳米氮化硼、二异氰酸酯单体、聚酯多元醇、1,4‑丁二醇、二月桂酸二丁基锡。异氰酸酯功能化氮化硼与二酐单体、二异氰酸酯单体进行缩聚反应，得到端异氰酸酯基聚酰亚胺接枝纳米氮化硼，以端异氰酸酯基团作为交联中性，与二异氰酸酯单体和聚酯多元醇进行聚合反应，得到纳米氮化硼‑聚酰亚胺改性聚氨酯材料，纳米氮化硼在聚酰亚胺的桥连作用下，与聚氨酯有机共价修饰，改善了两者的界面相容性和分散性，聚氨酯材料具有优异的绝缘性、导热性和耐热性能。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米氮化硼-聚酰亚胺改性聚氨酯绝缘材料及其制法
本专利技术涉及聚氨酯绝缘材料
，具体为一种纳米氮化硼-聚酰亚胺改性聚氨酯绝缘材料及其制法。
技术介绍
绝缘材料是电工产品发展的基础和保证，是电气设备的关键材料，其性能直接影响设备的安全运行，电气设备运行过程中，由于电流热效应产生的热量必须通过绝缘层向外传导，否则会导致温度升高，影响工作稳定性，甚至发生安全事故，采用高导热和耐热性的绝缘材料是解决电气设备的电流热效应问题的有效方法。聚氨酯具有弹性模量高、强度大，耐磨性优良等优异的机械性能和化学稳定性，并且聚氨酯材料加工方便，产品主要有聚氨酯弹性体、聚氨酯涂料、聚氨酯泡沫等，广泛应用在家居领域、建筑领域和交通领域，但是传统的聚氨酯的体积和表面电阻率不高，绝缘性能较低，并且聚氨酯使用温度在80-120℃之间，耐热性和导热性能较差，限制了聚氨酯材料在绝缘材料和电气设备中的应用，可以将电阻率和导热系数很高的纳米六方氮化硼作为填料，加入到聚氨酯材料中，通过材料的绝缘性能和耐热性能，因此改善纳米氮化硼与聚氨酯的界面相容性成为研究热点。(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种高效的纳米氮化硼-聚酰亚胺改性聚氨酯绝缘材料及其制法，解决了聚氨酯的电阻率不高，绝缘性能较差的问题，同时解决了聚氨酯耐热性和导热性能较低的问题。(二)技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种纳米氮化硼-聚酰亚胺改性聚氨酯绝缘材料：包括以下原料及组分，端异氰酸酯基聚酰亚胺接枝纳米氮化硼、二异氰酸酯单体、聚酯多元醇、1,4-丁二醇、二月桂酸二丁基锡，质量比为65-85:100:4-6:0.1-0.5。优选的，所述二异氰酸酯单体为异氟尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯或4,4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)中的任意一种。优选的，所述纳米氮化硼-聚酰亚胺改性聚氨酯绝缘材料制备方法如下：(1)向反应瓶中加入物质的量浓度为0.5-3mol/L的氢氧化钠溶液，加入纳米六方氮化硼，超声分散均匀后置于油浴反应装置中加热至100-120℃，匀速搅拌回流处理12-24h，过滤溶剂，使用蒸馏水洗涤并干燥，制备得到羟基纳米氮化硼。(2)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂和羟基纳米氮化硼，超声分散后加热至120-160℃，加入二异氰酸酯单体匀速搅拌反应24-48h，将溶液离心分离、使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物并干燥，制备得到异氰酸酯功能化氮化硼。(3)向反应瓶中加入无水N-甲基吡咯烷酮溶剂和异氰酸酯功能化氮化硼，超声分散均匀后加入二酐单体，以及与步骤(2)相同的二异氰酸酯单体，在氮气氛围中加热至80-110℃，匀速搅拌反应3-6h，将溶液置于冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有析出大量沉淀，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和丙酮洗涤并干燥，制备得到端异氰酸酯基聚酰亚胺接枝纳米氮化硼。(4)向反应瓶中加入聚酯多元醇、端异氰酸酯基聚酰亚胺接枝纳米氮化硼、以及与步骤(2)相同的二异氰酸酯单体，超声分散均匀加热至70-90℃，加入催化剂二月桂酸二丁基锡，匀速搅拌反应3-5h，将温度降至40-50℃，加入丙酮溶剂稀释调节溶液粘度，再加入1,4-丁二醇作为小分子扩链剂，反应30-60min，将溶液真空脱泡，倒入模具中自然流延并固化成膜，制备得到纳米氮化硼-聚酰亚胺改性聚氨酯绝缘材料。优选的，所述步骤(2)中油浴反应装置包括油浴槽、油浴槽内部设置有加热器，油浴槽内部下方固定连接有底座，底座内部设置有卡块槽，卡块槽活动连接有连接块、连接块固定连接有弹簧杆、弹簧杆固定连接有支撑杆、支撑杆上方固定连接有卡块，卡块活动连接有载物台，载物台上方设置有反应瓶。优选的，所述步骤(2)中羟基纳米氮化硼和二异氰酸酯单体的质量比为1:5-20。优选的，所述步骤(3)中二酐单体为均苯四甲酸酐、3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐或4,4'-氧双邻苯二甲酸酐中的任意一种，与异氰酸酯功能化氮化硼、和二异氰酸酯单体的质量比为100-180:10:160-300。(三)有益的技术效果与现有技术相比，本专利技术具备以下有益的技术效果：该一种纳米氮化硼-聚酰亚胺改性聚氨酯绝缘材料，通过提高纳米六方氮化硼表面的羟基浓度，促进其与二异氰酸酯单体的异氰酸酯基团反应，得到异氰酸酯功能化氮化硼，再以功能化氮化硼的异氰酸酯基团为反应活性位点，与二酐单体、二异氰酸酯单体进行缩聚反应，并且通过调控二酐单体和二异氰酸酯单体的物料比，得到端异氰酸酯基聚酰亚胺接枝纳米氮化硼，再以其端异氰酸酯基团作为交联中性，进一步与二异氰酸酯单体和聚酯多元醇进行聚合反应，得到纳米氮化硼-聚酰亚胺改性聚氨酯材料，将聚酰亚胺分子作为硬链段支链引入到聚氨酯的分子链中，同时纳米氮化硼在聚酰亚胺的桥连作用下，与聚氨酯有机共价修饰，显著改善了纳米氮化硼与聚氨酯的界面相容性和分散性，分散均匀的纳米氮化硼大幅增强了聚氨酯的绝缘性和导热性，同时热性能优异的聚酰亚胺硬链段支链明显提高了聚氨酯的玻璃化转变温度和耐热性能。附图说明图1是油浴反应装置正面示意图；图2是弹簧杆放大示意图。1-油浴反应装置；2-油浴槽；3-加热器；4-底座；5-卡块槽；6-连接块；7-弹簧杆；8-支撑杆；9-卡块；10-载物台；11-反应瓶。具体实施方式为实现上述目的，本专利技术提供如下具体实施方式和实施例：一种纳米氮化硼-聚酰亚胺改性聚氨酯绝缘材料：包括以下原料及组分，端异氰酸酯基聚酰亚胺接枝纳米氮化硼、二异氰酸酯单体、聚酯多元醇、1,4-丁二醇、二月桂酸二丁基锡，质量比为65-85:100:4-6:0.1-0.5，二异氰酸酯单体为异氟尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯或4,4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)中的任意一种。纳米氮化硼-聚酰亚胺改性聚氨酯绝缘材料制备方法如下：(1)向反应瓶中加入物质的量浓度为0.5-3mol/L的氢氧化钠溶液，加入纳米六方氮化硼，超声分散均匀后置于油浴反应装置中，油浴反应装置包括油浴槽、油浴槽内部设置有加热器，油浴槽内部下方固定连接有底座，底座内部设置有卡块槽，卡块槽活动连接有连接块、连接块固定连接有弹簧杆、弹簧杆固定连接有支撑杆、支撑杆上方固定连接有卡块，卡块活动连接有载物台，载物台上方设置有反应瓶，加热至100-120℃，匀速搅拌回流处理12-24h，过滤溶剂，使用蒸馏水洗涤并干燥，制备得到羟基纳米氮化硼。(2)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂和羟基纳米氮化硼，超声分散后加热至120-160℃，加入二异氰酸酯单体，两者质量比为1:5-20，匀速搅拌反应24-48h，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物并干燥，制备得到异氰酸酯功能化氮化硼。(3)向反应瓶中加入无水N-甲基吡咯烷酮溶剂和异氰酸酯功能化氮化硼，超声分散均匀后加入均苯四甲酸酐或3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐或4,4'-氧双邻苯二甲酸酐中的任意一种，以及与步骤(2)相同的二异氰酸酯单体，三者质量比为10:100-180:160-300本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米氮化硼-聚酰亚胺改性聚氨酯绝缘材料，其特征在于：包括以下原料及组分，端异氰酸酯基聚酰亚胺接枝纳米氮化硼、二异氰酸酯单体、聚酯多元醇、1,4-丁二醇、二月桂酸二丁基锡，质量比为65-85:100:4-6:0.1-0.5。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米氮化硼-聚酰亚胺改性聚氨酯绝缘材料，其特征在于：包括以下原料及组分，端异氰酸酯基聚酰亚胺接枝纳米氮化硼、二异氰酸酯单体、聚酯多元醇、1,4-丁二醇、二月桂酸二丁基锡，质量比为65-85:100:4-6:0.1-0.5。


2.根据权利要求1所述的一种纳米氮化硼-聚酰亚胺改性聚氨酯绝缘材料，其特征在于：所述二异氰酸酯单体为异氟尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯或4,4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)中的任意一种。


3.根据权利要求1所述的一种纳米氮化硼-聚酰亚胺改性聚氨酯绝缘材料，其特征在于：所述纳米氮化硼-聚酰亚胺改性聚氨酯绝缘材料制备方法如下：
(1)向物质的量浓度为0.5-3mol/L的氢氧化钠溶液中加入纳米六方氮化硼，超声分散均匀后置于油浴反应装置中加热至100-120℃，回流处理12-24h，过滤溶、洗涤并干燥，制备得到羟基纳米氮化硼；
(2)向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中加入羟基纳米氮化硼，超声分散后加热至120-160℃，加入二异氰酸酯单体反应24-48h，离心分离、洗涤并干燥，制备得到异氰酸酯功能化氮化硼；
(3)向无水N-甲基吡咯烷酮溶剂中加入异氰酸酯功能化氮化硼，超声分散均匀后加入二酐单体，以及与步骤(2)相同的二异氰酸酯单体，在氮气氛围中加热至80-110℃，反应3-6h，冷却、沉淀、过滤洗涤并干燥，制备得到端异氰酸酯基聚酰亚胺接枝纳米氮化...

【专利技术属性】
技术研发人员：王康，
申请(专利权)人：王康，
类型：发明
国别省市：河南;41