一种聚氨酯-环氧树脂组合物及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种聚氨酯

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯
‑
环氧树脂组合物及其制备方法


[0001]本专利技术属于聚合物材料
，具体涉及一种聚氨酯
‑
环氧树脂组合物及其制备方法。

技术介绍

[0002]环氧树脂作为三大通用型热固性树脂之一，已成为各国经济发展中不可缺少的材料。环氧树脂由于具有优异的粘接性能、力学性能、电性能、耐腐蚀性和耐热性等优点，在电子、电气、机械制造、化工防腐、航空航天、船舶运输、化学建材、水利电力及其它许多工业领域中起着重要的作用。环氧树脂是一种热固性树脂，以有机化合物为骨架，通过热固性高分子与固化剂发生交联反应后形成不溶的三维网状结构高分子。固化后的环氧树脂交联网络骨架刚性大导致分子链间相对滑移困难，易造成涂层内部应力的积聚导致涂层开裂、因而存在质脆，耐疲劳、耐热性、抗冲击韧性差等缺点。
[0003]聚氨酯弹性体主要指分子链中含有氨基甲酸酯基团(
‑
NHCOO
‑
)或异氰酸酯基团(
‑
NCO)的高弹态聚合物。聚氨酯弹性体添加到环氧树脂中可以显著提升其韧性，主要通过环氧树脂固化过程中发生微观相分离，形成环氧树脂为连续相，聚氨酯软段为分散相的“海～岛结构”。当受到外力冲击时，聚氨酯海岛结构能够诱环氧树脂基材发“银纹”和“剪切带”的形成，吸收部分能量以达到增韧的目的。
[0004]传统聚氨酯弹性体通常由二元醇、二异氰酸酯、交联剂和其他助剂通过交联反应制备得到。目前常用的交联剂比如1,3
‑
丁二醇、1,4
‑<br/>丁二醇、三羟甲基丙烷、丙三醇等都是低官能度的多元醇分子，这会导致聚氨酯弹性体的交联程度较低。尽管可以通过调节软硬段比例的方式来优化聚氨酯弹性体的分子结构，然而仍然很难兼顾机械性能与拉伸性能的协调。因此，如何提供一种具有较好力学性能的聚氨酯
‑
环氧树脂组合物，已成为目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种聚氨酯
‑
环氧树脂组合物及其制备方法。本专利技术中通过对聚氨酯
‑
环氧树脂组合物的具体组成进行设计，进一步通过多官能度的聚氨酯的使用，制备得到的聚氨酯
‑
环氧树脂组合物不仅具有较好的韧性，还具有较好的机械性能和拉伸性能。
[0006]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种聚氨酯
‑
环氧树脂组合物，所述聚氨酯
‑
环氧树脂组合物包括如下重量份数的组分：
[0008]环氧树脂30～50份、多官能度的聚氨酯10～30份、触变剂4～5份、无机填料15～25份和固化剂1～5份。
[0009]本专利技术中通过对聚氨酯
‑
环氧树脂组合物的具体组成进行设计，进一步通过多官能度的聚氨酯的使用，制备得到的聚氨酯
‑
环氧树脂组合物不仅具有较好的韧性，还具有较
好的机械性能和拉伸性能。
[0010]本专利技术中，通过控制多官能度的聚氨酯的用量在特定的范围内，制备得到的聚氨酯
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环氧树脂组合物具有优异的力学性能。若多官能度的聚氨酯的用量过少，则制备得到的聚氨酯
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环氧树脂组合物的韧性较差；若多官能度的聚氨酯的用量过多，则制备得到的聚氨酯
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环氧树脂组合物玻璃化转变温度下降较为显著，力学性能较差。
[0011]本专利技术中，所述环氧树脂组合物中，环氧树脂的重量份数可以是30份、33份、35份、37份、40份、42份、45份、48份或50份等。
[0012]多官能度的聚氨酯的重量份数可以是10份、12份、14份、16份、18份、20份、22份、24份、26份、28份或30份等。
[0013]触变剂的重量份数可以是4份、4.1份、4.2份、4.3份、4.4份、4.5份、4.6份、4.7份、4.8份、4.9份或5份等。
[0014]所述无机填料的重量份数可以是15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份或25份等。
[0015]所述固化剂的重量份数可以是1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份或5份等。
[0016]以下作为本专利技术的优选技术方案，但不作为对本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的目的和有益效果。
[0017]作为本专利技术的优选技术方案，所述多官能度的聚氨酯的制备原料包括如下质量份数的组分：
[0018]聚合物二元醇60～95份、二异氰酸酯10～25份、多官能团交联剂0.6～1.3份。
[0019]本专利技术中，通过聚合物二元醇与二异氰酸酯反应得到线性预聚物，然后通过多官能团交联剂的使用，得到高交联的多官能度的聚氨酯。本专利技术提供多官能度的聚氨酯具有较好的韧性，可作为增韧材料，进而可制备得到具有较高韧性的聚氨酯
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环氧树脂组合物，且本专利技术中通过特定多官能度的聚氨酯的使用，不仅提高了聚氨酯
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环氧树脂组合物的韧性，还提高了聚氨酯
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环氧树脂组合物的机械性能和拉伸性能。
[0020]本专利技术中，所述多官能度的聚氨酯的制备原料中，聚合物二元醇的质量份数可以是60份、65份、70份、75份、80份、85份、90份或95份等。
[0021]二异氰酸酯的质量份数可以是10份、15.5份、17份、18份、19份、20.5份、22份、23.5份、24份、24.5份或25份等。
[0022]多官能团交联剂的质量份数可以是0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份、1.1份、1.2份或1.3份。
[0023]优选地，所述多官能度的聚氨酯的制备原料包括如下质量份数的组分：
[0024]聚合物二元醇70～90份、二异氰酸酯20～22份、多官能团交联剂0.8～1.1份。
[0025]优选地，所述聚合物二元醇的数均分子量为1500～4000，例如可以是1500、1800、2000、2200、2400、2600、2800、3000、3200、3400、3600、3800或4000等。
[0026]优选地，所述聚合物二元醇选自聚碳酸酯二元醇、聚酯二元醇或聚醚二元醇中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为聚醚二元醇。
[0027]优选地，所述二异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯中的任意一种会至少两种的组合，进一步优选为异佛尔酮二异氰酸酯。
[0028]优选地，所述多官能团交联剂选自多元醇交联剂和/或多异氰酸酯交联剂，进一步优选为多元醇交联剂和多异氰酸酯交联剂的组合。
[0029]本专利技术中，相比于低官能度的线性聚合物，通过选用多元醇交联剂和多异氰酸酯交联剂的组合作为多官能团交联剂，可以增加聚氨酯预聚物中硬度结构和多元醇软缎结构的聚合程度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯
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环氧树脂组合物，其特征在于，所述环氧树脂组合物包括如下重量份数的组分：环氧树脂30～50份、多官能度的聚氨酯10～30份、触变剂4～5份、无机填料15～25份和固化剂1～5份。2.根据权利要求1所述的聚氨酯
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环氧树脂组合物，其特征在于，所述多官能度的聚氨酯的制备原料包括如下质量份数的组分：聚合物二元醇60～95份、二异氰酸酯10～25份、多官能团交联剂0.6～1.3份；优选地，所述聚合物二元醇的数均分子量为1500～4000；优选地，所述聚合物二元醇选自聚碳酸酯二元醇、聚酯二元醇或聚醚二元醇中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为聚醚二元醇；优选地，所述二异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯中的任意一种会至少两种的组合，进一步优选为异佛尔酮二异氰酸酯；优选地，所述多官能团交联剂选自多元醇交联剂和/或多异氰酸酯交联剂，进一步优选为多元醇交联剂和多异氰酸酯交联剂的组合；优选地，所述多元醇交联剂和多异氰酸酯交联剂的质量比为1:(0.5
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1.5)，进一步优选为1:1；优选地，所述多元醇交联剂选自季戊四醇、四(3
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巯基丙酸)季戊四醇酯或双季戊四醇中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为四(3
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巯基丙酸)季戊四醇酯；优选地，所述多异氰酸酯交联剂选自三苯基甲烷三异氰酸酯、二甲基三苯基甲烷四异氰酸酯或多次甲基多苯基异氰酸酯中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为二甲基三苯基甲烷四异氰酸酯。3.根据权利要求2所述的聚氨酯
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环氧树脂组合物，其特征在于，所述多官能度的聚氨酯的制备原料中还包括催化剂0.005～0.05质量份；优选地，所述催化剂包括含锌化合物；优选地，所述含锌化合物选自2
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乙基己酸锌、新癸酸锌或环烷酸锌中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述多官能度的聚氨酯的制备原料中还包括三苯基铋0.005～0.03质量份。4.根据权利要求2或3所述的聚氨酯
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环氧树脂组合物，其特征在于，所述多官能度的聚氨酯的制备方法包括如下步骤：(1)将聚合物二元醇、二异氰酸酯、第一溶剂以及任选的催化剂和三苯基铋混合，反应，得到预聚物；(2)向步骤(1)得到的预聚物和多官能团交联剂和第二溶剂混合，反应，得到所述多官能度的聚氨酯；优选地，步骤(1)所述反应的温度为80～90℃；优选地，步骤(1)所述反应的时间为60～90min；优选地，步骤(2)所述反应的温度为75～85℃；优选地，步骤(2)所述反应的时间为90～120min。5.根据权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄飞鹤，李光锋，杨超卿，邢浩，何丹薇，陶小乐，桑广艺，
申请(专利权)人：杭州之江新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：