一种聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种聚氨酯弹性体材料及其制备方法。该材料按原料质量份数计，包括：100重量份的多元醇、10～70重量份的二异氰酸酯、0～50重量份的扩链剂、0～25重量份的交联剂、10～20重量份的锑系化合物、0～25重量份的石墨衍生物、0～35重量份的纤维，这是一种具有特定组成和结构的聚氨酯弹性体材料。本发明专利技术采用特定的锑系化合物，石墨以及纤维配合使用，显著提高了聚氨酯弹性体材料的摩擦磨损性能。本发明专利技术技术制备的高耐磨聚氨酯弹性体在保持高硬度、高弹性等力学性能的同时，进一步提高了聚氨酯弹性体的耐磨性能。该技术制备工艺简单、环保，材料可以广泛应用于轴承内衬、减震垫、密封件等的制造生产。封件等的制造生产。

A polyurethane elastomer composite and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法
[0001]本申请要求于2022年02月24日提交中国专利局，申请号为202210176683.0，专利技术名称为“一种高耐磨聚氨酯弹性体制品及其制备方法”的中国专利申请的优选权，其全部内容通过引用结合在本专利技术申请中。


[0002]本专利技术属于聚氨酯弹性体
，涉及一种聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法，尤其涉及一种高耐磨聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0003]聚氨酯是重要的功能高分子材料，应用极其广泛。聚氨酯的高分子长链基本上是线性的，通过扩链剂和交联剂形成部分交联结构。聚氨酯的氨基甲酸酯基团会导致氢键形成的分子链线之间有许多物理交联，这些因氢键而形成的物理交联具有强度高、耐磨性好、耐化学性、耐水解性等特点。而且聚氨酯弹性体由于其结构具有软、硬2个链段，可以通过对分子链的设计，赋予材料高强度、韧性好、耐磨、耐油等优异性能，被称为“耐磨橡胶”，同时具备了橡胶的高弹性和塑料的刚性。这些良好的性能使得聚氨酯弹性体被广泛应用于鞋材、电缆、服装、汽车、医药卫生、管材、薄膜和片材等许多领域。特别是耐磨型聚氨酷弹性体具有杰出的耐麽性能，所以被广泛的用于磨损问题严重的工业领域，具有很多重要的用途，如采矿、石油和天然气工业等等。
[0004]在采矿的行业设备中，聚氨酯筛板和筛网是作为矿石筛分的工作面，在运行过程中，物料对筛板和筛网产生滑动摩擦、滚动摩擦、冲击、磨损和腐蚀等作用，工作环境恶劣，筛板和筛网的耐磨性能是影响其使用寿命的重要因素。现有技术中也公开了一些相应的高耐磨聚氨酯弹性体及其制备方法，如专利CN103923457A中就公开了，采用了气相白炭黑和有机减磨剂共同使用，扩链剂由甲基
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双(3
‑
氯
‑
2，6
‑
二乙基
‑
苯胺)(MCDEA)和其他二胺类扩链剂混合物组成，改善了有机类助剂在物料中的分散均匀性，整体提高了材料的耐磨性能。所得高耐磨聚氨酯弹性体磨耗最低为24mm3。
[0005]但是这种改性的高耐磨聚氨酯弹性体，在制备过程中会使用气象白炭黑之类的纳米级无机原料会造成粉尘污染危害，而且加入填料后，未能保持原有材料的硬度和力学性能。
[0006]因此，如果能找到一种更为适宜的制备生产技术，解决现有技术中的改性聚氨酯存在的上述问题，在充分保持原有力学性能的同时，进一步提高聚氨酯弹性体的耐磨性能，制备的复合材料将有更多的应用领域，包括筛网、轴衬、密封等工件，实现环保污染生产。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术解决的技术问题在于提供一种聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法，特别是一种高耐磨聚氨酯弹性体复合材料。本专利技术提供的聚氨酯弹性体，在充分保持原有力学性能的同时，进一步提高聚氨酯弹性体的耐磨性能。避免使用纳米级微小颗粒，避
免造成环境污染，而且制备方法简单，更加适于工业化应用和推广。
[0008]本专利技术提供了一种聚氨酯弹性体复合材料，按原料质量份数计，包括：
[0009][0010]优选的，所述多元醇包括聚醚二元醇、聚己内酯二醇、聚碳酸酯二元醇、聚酯二元醇和聚乙二醇中的一种或多种；
[0011]所述二异氰酸酯包括萘二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯和4，4
’‑
二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。
[0012]优选的，所述扩链剂包括1，4
‑
丁二醇、乙二醇、对苯二酚二羟乙基醚、间苯二酚二羟乙基醚、乙二胺、N,N
‑
二羟基(二异丙基)苯胺、二甲硫基甲苯二胺和3，3
’‑
二氯
‑
4，4
’‑
二苯基甲烷二胺中的一种或多种；
[0013]所述交联剂包括三羟甲基丙烷、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、碳化二亚胺、甘油、二亚乙基三胺、六次甲基四胺、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化氢二异丙苯、二乙二醇和环氧硅烷中的一种或多种。
[0014]优选的，所述石墨衍生物包括鳞片石墨、块状石墨、隐晶质石墨、石墨烯、氧化石墨烯、可膨胀石墨、氟化石墨和碳纳米管中的一种或多种；
[0015]所述氟化石墨的尺寸为0.05～150μm；
[0016]所述锑系化合物包括三氧化二锑和/或五氧化二锑；
[0017]所述锑系化合物的粒径为0.05～10μm。
[0018]优选的，所述纤维包括碳纤维、玻璃纤维、聚酯纤维、聚芳酰胺纤维和石棉纤维中的一种或多种；
[0019]所述聚氨酯弹性体为高耐磨聚氨酯复合材料。
[0020]本专利技术还提供了一种聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0021]1)将多元醇和石墨衍生物分散混合，得到掺杂石墨的多元醇，然后在保护性气氛下，将上述步骤得到掺杂石墨的多元醇与二异氰酸酯经过预聚反应后，得到掺杂石墨的预聚体；
[0022]将锑系化合物与上述预聚体通过共混搅拌均匀后，再加入纤维并搅拌均匀，得到复合预聚体；
[0023]2)搅拌条件下，在上述步骤得到的复合预聚体中加入扩链剂和交联剂，搅拌混合后，得到混合物；
[0024]3)将上述步骤得到的混合物倒入模具中，聚合反应固化成型，得到聚氨酯弹性体复合材料。
[0025]优选的，所述分散混合后还包括脱水步骤；
[0026]所述预聚反应的温度为60～100℃；
[0027]所述预聚反应的时间为0.5～10h。
[0028]优选的，所述搅拌的转速为50～2000rpm；
[0029]所述进行聚合反应的扩链系数为0.6～2.20。
[0030]优选的，所述步骤(2)中搅拌混合的温度为50～160℃；
[0031]所述步骤(2)中搅拌混合的时间为0.2～30min。
[0032]优选的，所述聚合反应固化成型的温度为70～180℃；
[0033]所述聚合反应固化成型的时间为10～90min；
[0034]所述固化成型后还包括后硫化步骤。
[0035]本专利技术提供了一种聚氨酯弹性体复合材料，按原料质量份数计，包括，100重量份的多元醇、10～50重量份的二异氰酸酯、10～50重量份的扩链剂、0～25重量份的交联剂、10～20重量份的锑系化合物、0～20重量份的石墨衍生物以及0～35重量份的纤维。与现有技术相比，本专利技术针对现有的耐磨型聚氨酯弹性体复合材料，存在的无机原料会造成粉尘污染危害，而且未能保持原有材料的力学性能的问题。
[0036]本专利技术创造性的设计了一种具有特定组成和结构的聚氨酯弹性体复合材料，本专利技术特别采用纤维、锑系化合物和石墨配合使用，结合一定的用量以及特定的制备步骤，从而得到了一种高耐磨聚氨酯弹性体复合材料。本专利技术提供的高耐磨聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法，聚氨酯弹性体能够在充分保持原有力学性能的同时，进一步提高聚氨酯弹性体的耐磨性能。而且制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯弹性体复合材料，其特征在于，按原料重量份数计，包括：2.根据权利要求1所述的聚氨酯弹性体复合材料，其特征在于，所述多元醇包括聚醚二元醇、聚己内酯二醇、聚碳酸酯二元醇、聚酯二元醇和聚乙二醇中的一种或多种；所述二异氰酸酯包括萘二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯和4，4
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二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的聚氨酯弹性体复合材料，其特征在于，所述扩链剂包括1，4
‑
丁二醇、乙二醇、对苯二酚二羟乙基醚、间苯二酚二羟乙基醚、乙二胺、N,N
‑
二羟基(二异丙基)苯胺、二甲硫基甲苯二胺和3，3
’‑
二氯
‑
4，4
’‑
二苯基甲烷二胺中的一种或多种；所述交联剂包括三羟甲基丙烷、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、碳化二亚胺、甘油、二亚乙基三胺、六次甲基四胺、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化氢二异丙苯、二乙二醇和环氧硅烷中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的聚氨酯弹性体复合材料，其特征在于，所述石墨衍生物包括鳞片石墨、块状石墨、隐晶质石墨、石墨烯、氧化石墨烯、可膨胀石墨、氟化石墨和碳纳米管中的一种或多种；所述氟化石墨的尺寸为0.05～150μm；所述锑系化合物包括三氧化二锑和/或五氧化二锑；所述锑系化合物的粒径为0.05～10μm。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王世伟，徐铁宁，孙中梁，李伟，战思琪，丁文贺，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：