一种力学性能强的阻燃膜材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及高分子材料领域，公开了一种力学性能强的阻燃膜材料及其制备方法。双壳层纳米二氧化钛与γ

【技术实现步骤摘要】
一种力学性能强的阻燃膜材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料领域，具体为一种力学性能强的阻燃膜材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚氨酯作为一种用途广泛的高分子材料，因其优良的力学性能、耐磨性、耐水解性和耐高低温性能，使用范围广泛，包括汽车、医药卫生、管材和片材等许多领域，被誉为“第五大塑料”。在有效保护漆面或者不耐磨屏面方面，经常充当保护膜层，进而保护产品的漆面或触摸屏面。随着人们对产品的功能和使用体感要求逐渐增加，单一性能的聚氨酯保护膜并不能完全满足人们的要求，兼具功能和使用感的高分子材料制品正逐渐优化并应用到汽车领域等相关领域，其中汽车膜材料，多由聚氨酯制得。然而，目前所使用的聚氨酯保护膜中背胶透明度低，易变黄，隔热性能需要加强，这些因素会严重影响产品的功能、使用寿命和使用感。
[0003]中国专利CN110218290B公开了一种强韧、透明、荧光、抗菌聚氨酯薄膜的合成方法，通过将大分子二元醇在真空干燥；控制其与二元异氰酸酯的摩尔比，在80
‑
90℃条件下加热搅拌，反应合成以异氰酸酯基封端的预聚体溶液，加入溶剂稀释体系，加入重氮烷基脲至全部溶解，制备得无色透明体系；加热搅拌1
‑
4h后，真空干燥，抽真空排除气泡，高分子溶液倒入聚四氟乙烯模具中，60℃干燥6
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8天，得到高强韧、高透明、荧光、抗菌超支化聚氨酯柔性薄膜，其制备得到的的超支化聚氨酯薄膜具有非常优异的力学性能，但不兼备阻燃性能，限制了聚氨酯柔性薄膜使用范围。
专利
技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种力学性能强的阻燃膜材料的制备方法，通过该制备方法制得的膜材料不仅具有优良的力学性和阻燃性能，还具有耐磨性和隔热性。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种力学性能强的阻燃膜材料的制备方法，包括以下步骤：步骤（1）、将无水乙醇、双壳层纳米二氧化钛、γ
‑
(2,3
‑
环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷混合均匀，反应，反应结束后，抽滤，洗涤，干燥，得到环氧改性双壳层纳米二氧化钛；步骤（2）、将环氧改性双壳层纳米二氧化钛、DL
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酪氨酸与盐酸水溶液混合均匀，反应，反应结束后，抽滤，洗涤，干燥，得到改性双壳层纳米二氧化钛；步骤（3）、将二甲基联苯二异氰酸酯、聚己内酯二醇和四氢呋喃加热搅拌，得到聚氨酯预聚体；向聚氨酯预聚体中加入改性双壳层纳米二氧化钛，反应，反应后脱泡，得到A组分；将扩链剂、催化剂、阻燃剂混合均匀，加热，脱泡，得到B组分；步骤（4）、将A组分和B组分混合，混合搅拌均匀后，流延成型，固化，得到力学性能
强的阻燃膜材料。
[0006]优选地，所述步骤（1）中，双壳层纳米二氧化钛包括以下步骤制备而成：S1、制备碳微球：将蔗糖溶于去离子水中，200℃温度下水热反应2.5h，反应后，离心，洗涤，干燥，得到碳微球；S2、制备双壳层纳米二氧化钛：将碳微球加入四氯化钛水溶液中，超声分散，搅拌吸附，抽滤，洗涤，干燥，煅烧，得到双壳层纳米二氧化钛。
[0007]优选地，所述S1中：蔗糖与去离子水的质量体积比为130g/250mL；所述S2中：碳微球与四氯化钛水溶液的质量体积比为6g/300mL；四氯化钛水溶液的浓度为3mol/L；搅拌吸附的条件为室温下搅拌吸附1.5h；干燥条件为60℃干燥12h；煅烧的条件为500℃煅烧4h。
[0008]优选地，所述步骤（1）中，无水乙醇、双壳层纳米二氧化钛、γ
‑
(2,3
‑
环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷的质量比为(1400
‑
3000):100:(55
‑
95)；反应的温度为65
‑
85℃，反应的时间为2
‑
4h。
[0009]优选地，所述步骤（2）中，环氧改性双壳层纳米二氧化钛、DL
‑
酪氨酸、盐酸水溶液的质量比为80:250:(5000
‑
8000)；反应的条件为60
‑
80℃反应1.5
‑
3.5h；盐酸水溶液的浓度为0.01mol/L。
[0010]优选地，所述步骤（3）中，二甲基联苯二异氰酸酯、聚己内酯二醇和四氢呋喃的质量比为(30
‑
60):(15
‑
30):(10
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30)；反应条件为75
‑
85℃反应2
‑
4h；聚氨酯预聚体、改性双壳层纳米二氧化钛质量比为(90
‑
96):(4
‑
10)。
[0011]优选地，所述步骤（3）中，扩链剂、催化剂、阻燃剂的质量比为(2.75
‑
6.95):(0.05
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1.15):(3
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6)；加热条件为100
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110℃加热1
‑
2h；扩链剂包括丙三醇；催化剂包括三异丙醇胺；阻燃剂包括三聚磷酸二氢铝。
[0012]优选地，所述步骤（4）中，A组分和B组分的质量比为(80
‑
90):(10
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20)；固化条件为95
‑
105℃固化1h。
[0013]优选地，所述步骤（4）中，三聚磷酸二氢铝包括以下步骤制备而成：将氢氧化铝和磷酸水溶液混合，加热搅拌，得到浆料，将浆料置于反应炉中保温反应，反应后得到固体物质，将固体物质浸入去离子水中，水解，洗涤、干燥，研磨，得到三聚磷酸二氢铝。
[0014]本专利技术还公开一种采用上述制备方法制备得到的力学性能强的阻燃膜材料。
[0015]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术中，双壳层纳米二氧化钛是一种具有中空双壳层结构的无机物，对比二氧化钛具有更大的比表面积，其抗紫外能力更优于二氧化钛，经γ
‑
(2,3
‑
环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷对其表面进行化学接枝修饰，增加了双壳层纳米二氧化钛与高分子组合物的相容性和分散性，同时减少了双壳层纳米二氧化钛表面团聚。与此同时，双壳层纳米二氧化钛本身带有的中空结构存在更多的空气
‑
固体两相界面，从而能够增大整体热阻，起到很好的隔热性。双壳层纳米二氧化钛也是一种抗紫外吸收剂，高分子材料添加了双壳层纳米二氧化钛，其屏蔽紫外线作用、自洁净、抗老化性能强。
[0016]本专利技术中，三聚磷酸二氢铝作为磷系阻燃剂，其加入到聚氨酯中，在基体燃烧过程中，能够产生磷酸、亚磷酸等酸类物质，促进基体在燃烧过程中脱水碳化，同时产生的PO
·
自由基能够猝灭燃烧链式反应，阻止燃烧反应进行；DL
‑
酪氨酸也可以作为阻燃剂，其氮元素在燃烧过程中也会产生不可燃气体，稀释燃烧体系中氧气的浓度，起到阻燃效果。
[0017]本专利技术中，通过分段式聚合制备聚氨酯，便于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种力学性能强的阻燃膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤（1）、将无水乙醇、双壳层纳米二氧化钛、γ
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(2,3
‑
环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷混合均匀，反应，反应结束后，抽滤，洗涤，干燥，得到环氧改性双壳层纳米二氧化钛；步骤（2）、将环氧改性双壳层纳米二氧化钛、DL
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酪氨酸与盐酸水溶液混合均匀，反应，反应结束后，抽滤，洗涤，干燥，得到改性双壳层纳米二氧化钛；步骤（3）、将二甲基联苯二异氰酸酯、聚己内酯二醇和四氢呋喃加热搅拌，得到聚氨酯预聚体；向聚氨酯预聚体中加入改性双壳层纳米二氧化钛，反应，反应后脱泡，得到A组分；将扩链剂、催化剂、阻燃剂混合均匀，加热，脱泡，得到B组分；步骤（4）、将A组分和B组分混合，混合搅拌均匀后，流延成型，固化，得到力学性能强的阻燃膜材料。2.根据权利要求1所述的一种力学性能强的阻燃膜材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，双壳层纳米二氧化钛包括以下步骤制备而成：S1、制备碳微球：将蔗糖溶于去离子水中，200℃温度下水热反应2.5h，反应后，离心，洗涤，干燥，得到碳微球；S2、制备双壳层纳米二氧化钛：将碳微球加入四氯化钛水溶液中，超声分散，搅拌吸附，抽滤，洗涤，干燥，煅烧，得到双壳层纳米二氧化钛。3.根据权利要求2所述的一种力学性能强的阻燃膜材料的制备方法，其特征在于，所述S1中：蔗糖与去离子水的质量体积比为130g/250mL；所述S2中：碳微球与四氯化钛水溶液的质量体积比为6g/300mL；四氯化钛水溶液的浓度为3mol/L；搅拌吸附的条件为室温下搅拌吸附1.5h；干燥条件为60℃干燥12h；煅烧的条件为500℃煅烧4h。4.根据权利要求1所述的一种力学性能强的阻燃膜材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，无水乙醇、双壳层纳米二氧化钛、γ
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(2,3
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环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷的质量比为(1400
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3000):100:(55
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95)；反应的温度为65
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85℃，反应的时间为2
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4h。5.根据权利要求1所述的一种力学性能强的阻燃膜材...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩雪云，林春辉，
申请(专利权)人：海安浩驰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：