一種空心陶瓷微珠填充環(huán)氧改性聚氨酯的制備方法
【專利摘要】一種空心陶瓷微珠填充環(huán)氧改性聚氨酯的制備方法，包括空心陶瓷微珠的預(yù)處理，環(huán)氧改性聚氨酯乳液的制備，空心陶瓷微珠填充環(huán)氧改性聚氨酯復(fù)合材料的制備三個(gè)過(guò)程。本發(fā)明得到的空心陶瓷微珠填充環(huán)氧改性聚氨酯成膜后具有低密度、強(qiáng)耐水性及耐溶劑性。
【專利說(shuō)明】一種空心陶瓷微珠填充環(huán)氧改性聚氨酯的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種空心陶瓷微珠填充環(huán)氧改性聚氨酯的制備方法，屬化工領(lǐng)域。
[0002]技術(shù)背景
空心陶瓷微珠填充環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料具有較低的密度，廣泛應(yīng)用于航空隔熱材料和深海浮力材料中，，另外由于環(huán)氧樹(shù)脂具有高模量、高強(qiáng)度和耐化學(xué)性好、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，而且可直接參與水性聚氨酯的合成反應(yīng)，從而提高聚氨酯的耐水、耐溶劑、耐熱蠕變性能及拉伸強(qiáng)度等。本發(fā)明利用了環(huán)氧樹(shù)脂的環(huán)氧基和羥基參與反應(yīng)，形成多重交聯(lián)，制得環(huán)氧樹(shù)脂改性的水性聚氨酯，具有良好的穩(wěn)定性、耐水性及耐溶劑性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種空心陶瓷微珠填充環(huán)氧改性聚氨酯的制備方法，具有低密度、強(qiáng)耐水性及耐溶劑性。
[0004]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的一種空心陶瓷微珠填充環(huán)氧改性聚氨酯的制備方法為:
(1)空心陶瓷微珠的預(yù)處理:取干燥后的空心陶瓷微珠加入到硅烷偶聯(lián)劑KH-550與無(wú)水乙醇的混合溶液中，于70°C水浴中充分?jǐn)嚢鑜h，進(jìn)行減壓抽濾去除溶劑，烘干備用；
(2)環(huán)氧改性聚氨酯乳液 的制備:以2，6-甲苯二異氰酸酯(TDI)、聚四氫呋喃二醇(PTMG)、1，4-丁二醇(BDO)、聚醚二元醇磺酸鹽(SPPG)，環(huán)氧樹(shù)脂(E-128)為原料制備預(yù)聚體，加入三羥甲基丙烷(TMP)進(jìn)行交聯(lián)擴(kuò)鏈，反應(yīng)lh，降溫至40°C，加入三乙胺進(jìn)行中和反應(yīng)生成鹽，反應(yīng)3-4min,加入水進(jìn)行乳化60min,得到環(huán)氧改性聚氨酯乳液；
(3)空心陶瓷微珠填充環(huán)氧改性聚氨酯復(fù)合材料的制備:在上述環(huán)氧改性聚氨酯乳液中加入固化劑，于70°C下充分?jǐn)嚢杌旌虾螅M(jìn)行真空脫泡，加入經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理的空心陶瓷微珠，充分?jǐn)嚢杌旌虾?，進(jìn)行模壓成型，得到空心陶瓷微珠填充的環(huán)氧改性聚氨酯復(fù)合材料。
[0005]所述的步驟⑴中硅烷偶聯(lián)劑KH-550與無(wú)水乙醇的質(zhì)量比為1:6-1:8。
[0006]所述的步驟(2)中預(yù)聚體原料的配比為:TDI與PTMG、SPPG, BDO, E-128的摩爾比為1.2:1-1.3:1, BDO占預(yù)聚體質(zhì)量的2%-3%，SPPG占預(yù)聚體質(zhì)量的4%_5%，E-128占預(yù)聚體質(zhì)量的5%-6% ；TMP占預(yù)聚體質(zhì)量的0.2% ;三乙胺的物質(zhì)的量與SPPG的物質(zhì)的量相同；水的用量為預(yù)聚體總質(zhì)量的2倍。
[0007]所述的步驟(3)中空心陶瓷微珠的加入量為環(huán)氧改性聚氨酯乳液質(zhì)量的30-40%。
[0008]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果為，本專利采用環(huán)氧樹(shù)脂改性水性聚氨酯，充分利用環(huán)氧樹(shù)脂的環(huán)氧基和羥基參與反應(yīng)，形成多重交聯(lián)，提高水性聚氨酯的耐化學(xué)性和力學(xué)性能，在其中加入空心陶瓷微珠可降低復(fù)合材料的密度，增強(qiáng)壓縮強(qiáng)度及彎曲強(qiáng)度。
實(shí)施例
[0009]實(shí)施例1:一種空心陶瓷微珠填充環(huán)氧改性聚氨酯的制備方法為:
(1)空心陶瓷微珠的預(yù)處理:取干燥后的空心陶瓷微珠加入到質(zhì)量比為1:6的硅烷偶聯(lián)劑KH-550與無(wú)水乙醇的混合溶液中，于70°C水浴中充分?jǐn)嚢鑜h，進(jìn)行減壓抽濾去除溶劑，烘干備用；
(2)環(huán)氧改性聚氨酯乳液的制備:以TD1、PTMG、BDO,SPPG、E-128為原料制備預(yù)聚體，加入TMP進(jìn)行交聯(lián)擴(kuò)鏈，反應(yīng)Ih;降溫至40°C，加入三乙胺進(jìn)行中和反應(yīng)生成鹽，反應(yīng)3-4min，加入水進(jìn)行乳化60min，得到環(huán)氧改性聚氨酯乳液；其中預(yù)聚體原料的配比為:TDI與PTMG、SPPG, BD0, E-128的摩爾比為1.2:1，BDO占預(yù)聚體質(zhì)量的2%，SPPG占預(yù)聚體質(zhì)量的4%，E-128占預(yù)聚體質(zhì)量的5% ；TMP占預(yù)聚體質(zhì)量的0.2% ;三乙胺的物質(zhì)的量與SPPG的物質(zhì)的量相同；水的用量為預(yù)聚體總質(zhì)量的2倍；
(3)空心陶瓷微珠填充環(huán)氧改性聚氨酯復(fù)合材料的制備:在上述環(huán)氧改性聚氨酯乳液中加入固化劑，于70°C下充分?jǐn)嚢杌旌虾?，進(jìn)行真空脫泡，加入經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理的空心陶瓷微珠，加入量為乳液質(zhì)量的40%，充分?jǐn)嚢杌旌虾?，進(jìn)行模壓成型，得到空心陶瓷微珠填充的環(huán)氧改性聚氨酯復(fù)合材料。
[0010]實(shí)施例2:
一種空心陶瓷微珠填充環(huán)氧改性聚氨酯的制備方法為:
(1)空心陶瓷微珠的預(yù)處理:取干燥后的空心陶瓷微珠加入到質(zhì)量比為1:7的硅烷偶聯(lián)劑KH-550與無(wú)水乙醇 的混合溶液中，于70°C水浴中充分?jǐn)嚢鑜h，進(jìn)行減壓抽濾去除溶劑，烘干備用；
(2)環(huán)氧改性聚氨酯乳液的制備:以TD1、PTMG、BD0,SPPG、E-128為原料制備預(yù)聚體，加入TMP進(jìn)行交聯(lián)擴(kuò)鏈，反應(yīng)Ih ;降溫至40°C，加入三乙胺進(jìn)行中和反應(yīng)生成鹽，反應(yīng)3-4min，加入水進(jìn)行乳化60min，得到環(huán)氧改性聚氨酯乳液；其中預(yù)聚體原料的配比為:TDI與PTMG、SPPG, BD0, E-128的摩爾比為1.2:1，BDO占預(yù)聚體質(zhì)量的2%，SPPG占預(yù)聚體質(zhì)量的4%，E-128占預(yù)聚體質(zhì)量的5% ；TMP占預(yù)聚體質(zhì)量的0.2% ;三乙胺的物質(zhì)的量與SPPG的物質(zhì)的量相同；水的用量為預(yù)聚體總質(zhì)量的2倍；
(3)空心陶瓷微珠填充環(huán)氧改性聚氨酯復(fù)合材料的制備:在上述環(huán)氧改性聚氨酯乳液中加入固化劑，于70°C下充分?jǐn)嚢杌旌虾?，進(jìn)行真空脫泡，加入經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理的空心陶瓷微珠，加入量為乳液質(zhì)量的35%，充分?jǐn)嚢杌旌虾?，進(jìn)行模壓成型，得到空心陶瓷微珠填充的環(huán)氧改性聚氨酯復(fù)合材料。
[0011]實(shí)施例3:
一種空心陶瓷微珠填充環(huán)氧改性聚氨酯的制備方法為:
(1)空心陶瓷微珠的預(yù)處理:取干燥后的空心陶瓷微珠加入到質(zhì)量比為1:8的硅烷偶聯(lián)劑KH-550與無(wú)水乙醇的混合溶液中，于70°C水浴中充分?jǐn)嚢鑜h，進(jìn)行減壓抽濾去除溶劑，烘干備用；
(2)環(huán)氧改性聚氨酯乳液的制備:以TD1、PTMG、BD0,SPPG、E-128為原料制備預(yù)聚體，加入TMP進(jìn)行交聯(lián)擴(kuò)鏈，反應(yīng)Ih ;降溫至40°C，加入三乙胺進(jìn)行中和反應(yīng)生成鹽，反應(yīng)3-4min，加入水進(jìn)行乳化60min，得到環(huán)氧改性聚氨酯乳液；其中預(yù)聚體原料的配比為:TDI與PTMG、SPPG, BD0, E-128的摩爾比為1.3:1，BDO占預(yù)聚體質(zhì)量的3%，SPPG占預(yù)聚體質(zhì)量的5%，E-128占預(yù)聚體質(zhì)量的6% ；TMP占預(yù)聚體質(zhì)量的0.2% ;三乙胺的物質(zhì)的量與SPPG的物質(zhì)的量相同；水的用量為預(yù)聚體總質(zhì)量的2倍；
(3)空心陶瓷微珠填充環(huán)氧改性聚氨酯復(fù)合材料的制備:在上述環(huán)氧改性聚氨酯乳液中加入固化劑，于70°C下充分?jǐn)嚢杌旌虾?，進(jìn)行真空脫泡，加入經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理的空心陶瓷微珠，加入量為乳液質(zhì)量的30%，充分?jǐn)嚢杌旌虾螅M(jìn)行模壓成型，得到空心陶瓷微珠填充的環(huán)氧改性聚氨酯復(fù)合材料`。
【權(quán)利要求】
1.一種空心陶瓷微珠填充環(huán)氧改性聚氨酯的制備方法，其特征在于:制備方法為: (1)空心陶瓷微珠的預(yù)處理:取干燥后的空心陶瓷微珠加入到硅烷偶聯(lián)劑KH-550與無(wú)水乙醇的混合溶液中，于70°C水浴中充分?jǐn)嚢鑜h，進(jìn)行減壓抽濾去除溶劑，烘干備用； (2)環(huán)氧改性聚氨酯乳液的制備:以TD1、PTMG、BD0、SPPG、E-128為原料制備預(yù)聚體，加入TMP進(jìn)行交聯(lián)擴(kuò)鏈，反應(yīng)Ih，降溫至40°C，加入三乙胺進(jìn)行中和反應(yīng)生成鹽，反應(yīng)3-4min，加入水進(jìn)行乳化60min，得到環(huán)氧改性聚氨酯乳液； (3)空心陶瓷微珠填充環(huán)氧改性聚氨酯復(fù)合材料的制備:在上述環(huán)氧改性聚氨酯乳液中加入固化劑，于70°C下充分?jǐn)嚢杌旌虾?，進(jìn)行真空脫泡，加入經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理的空心陶瓷微珠，充分?jǐn)嚢杌旌虾螅M(jìn)行模壓成型，得到空心陶瓷微珠填充的環(huán)氧改性聚氨酯復(fù)合材料。
2.如權(quán)利要求1所述的一種空心陶瓷微珠填充環(huán)氧改性聚氨酯的制備方法，其特征在于:所述的步驟(1)中硅烷偶聯(lián)劑KH-550與無(wú)水乙醇的質(zhì)量比為1:6-8。
3.如權(quán)利要求1所述的一種空心陶瓷微珠填充環(huán)氧改性聚氨酯的制備方法，其特征在于:所述的步驟⑵中預(yù)聚體原料的配比為:TDI與PTMG、SPPG, BDO, E-128的摩爾比為.1.2-1.3:1, BDO占預(yù)聚體質(zhì)量的2%-3%，SPPG占預(yù)聚體質(zhì)量的4%_5%，E-128占預(yù)聚體質(zhì)量的 5%-6%。
4.如權(quán)利要求1所述的一種空心陶瓷微珠填充環(huán)氧改性聚氨酯的制備方法，其特征在于:所述的步驟(2)中TMP占預(yù)聚體質(zhì)量的0.2%。
5.如權(quán)利要求1所述的一種空心陶瓷微珠填充環(huán)氧改性聚氨酯的制備方法，其特征在于:所述的步驟⑵中三乙胺的物質(zhì)的量與SPPG的物質(zhì)的量相同。
6.如權(quán)利要求1所述的一種空心陶瓷微珠填充環(huán)氧改性聚氨酯的制備方法，其特征在于:所述的步驟(2)中水的用量為預(yù)聚體總質(zhì)量的2倍。
7.如權(quán)利要求1所述的一種空心陶瓷微珠填充環(huán)氧改性聚氨酯的制備方法，其特征在于:所述的步驟(3)中空心陶瓷微珠的加入量為環(huán)氧改性聚氨酯乳液質(zhì)量的30-40%。
【文檔編號(hào)】C08G18/50GK103724985SQ201310672859
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】劉連河, 苗展展, 白曉軍 申請(qǐng)人:青島海洋新材料科技有限公司