本發(fā)明屬高分子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種秸稈灰改良單組分聚氨酯密封膠及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚氨酯密封膠不僅性能優(yōu)異，而且還具有彈性，在防水、密封、粘結(jié)等方面均有顯著的效果。聚氨酯密封膠有單雙組分之分，其中，單組分密封膠因為使用方便、無需預(yù)混，給工程施工帶來了極大的便利，所以更有優(yōu)勢。在配方設(shè)計和生產(chǎn)過程中，為了增加單組分聚氨酯密封膠的觸變性，也為了降低成本，在保證力學(xué)強度不下降的前提下，通常的措施是添加無機填料。但是，密封膠的拉伸強度、斷裂伸長率、撕裂強度和硬度等性能受填料的種類、添加量、表面處理方法等因素的影響很大。石英粉是目前研究較多的無機填料之一，其主要的化學(xué)成分是SiO2，SiO2晶體結(jié)構(gòu)短程有序，性質(zhì)十分穩(wěn)定，具有優(yōu)異的耐酸耐腐蝕性能，以其作為填料的密封膠因其而具有非同尋常的耐磨耐候性。但是，當(dāng)石英粉添加量增加到一定數(shù)值時，就會出現(xiàn)填料難分散、密封膠力學(xué)性能下降的問題—相容性問題。采用石英粉作為聚氨酯密封膠的填料，除了其與密封膠預(yù)聚體相容性差，且成本高。
有研究表明，秸稈灰中的無機成分按酸堿性的不同可分為兩類：一類是酸性氧化物 Al2O3和SiO2，另一類是堿性氧化物K2O、Na2O、CaO、MgO和Fe2O3等；其中，棉花秸稈灰中SiO2的含量為48.43%，小麥秸稈灰中SiO2的含量為71.32%，水稻秸稈灰中SiO2的含量為77.45%，而玉米秸稈灰中SiO2的含量卻高達(dá)84.16%。其實，我國秸稈年產(chǎn)量極高，達(dá)6億噸之多，相當(dāng)于3億多噸的標(biāo)準(zhǔn)煤。但是，絕大部分農(nóng)作物秸稈并沒有利用起來，被當(dāng)作廢棄物常年堆積，占用大量農(nóng)田，或者就地焚燒。這些做法不僅浪費資源，而且嚴(yán)重污染了大氣環(huán)境。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的就在于解決上述問題，提供一種秸稈灰改良單組分聚氨酯密封膠的方法，它通過利用不同SiO2含量的農(nóng)作固廢物秸稈，經(jīng)酸解、過濾、焙燒等工序除雜，制成以SiO2為主要成分的秸稈灰。然后采用氨基類硅烷偶聯(lián)劑對其進行表面處理，硅烷偶聯(lián)劑中的活性烷氧基與SiO2表面的活性羥基反應(yīng)，對灰體形成特殊的包覆結(jié)構(gòu)，再將其應(yīng)用于聚氨酯密封膠的制備。氨基類硅烷偶聯(lián)劑對秸稈灰的表面處理，增加了灰體無機納米顆粒與聚氨酯高聚物之間的相容性，有效提升了聚氨酯密封膠的拉伸強度、斷裂伸長率及撕裂強度等綜合性能。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種秸稈灰改良單組分聚氨酯密封膠，它主要由經(jīng)表面處理過的秸稈灰和聚氨酯預(yù)聚物制備而成，其中經(jīng)表面處理過的秸稈灰與聚氨酯預(yù)聚物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為（20～100）:100。經(jīng)過表面處理的秸稈灰填料與聚氨酯預(yù)聚物具有更好的結(jié)合力和混溶性，利用秸稈灰填料改良的聚氨酯密封膠中，灰體無機納米顆粒SiO2起到了彌散強化聚氨酯樹脂的作用，從而提高了膠體的力學(xué)特性；同時由于灰體無機納米顆粒SiO2對裂紋擴展還具有釘扎作用，也提高了膠體的拉伸強度、斷裂伸長率及撕裂強度等綜合性能。
一種秸稈灰改良單組分聚氨酯密封膠的制備方法，包括如下步驟：
①制備秸稈灰：先將秸稈曬干，并粉碎成粒徑小于 0.5 mm 的顆粒，再將秸稈顆粒置于80℃ 1mol/L的鹽酸中攪拌均勻，浸泡1～3h，過濾，收集的濾渣于110℃烘箱中干燥24h，再于650℃馬弗爐中焙燒4h，得秸稈灰；
②表面處理秸稈灰：秸稈灰采用N-β-（氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑對其進行表面處理，將偶聯(lián)劑配制成質(zhì)量百分比5%的乙醇溶液；將溶液與秸稈灰按質(zhì)量比為1∶2混合均勻，在50～60 ℃下攪拌2h、出料；再在60℃真空烘箱中真空脫除乙醇，得到表面處理后的秸稈灰，用研缽研磨至無結(jié)塊；
③聚氨酯預(yù)聚物的制備：是將質(zhì)量份21份的聚醚多元醇N220、質(zhì)量份4份的增塑劑鄰苯二甲酸二辛脂DOP加入三口燒瓶中，于110℃真空脫水2h；將體系降溫至60℃以下，加入質(zhì)量份25份的二苯甲烷二異氰酸酯MDI和質(zhì)量份50份的二氯甲烷，于60℃反應(yīng)0.5～2h，得聚氨酯預(yù)聚物；
④單組分聚氨酯密封膠的制備：是將質(zhì)量份20～100份表面處理過的秸稈灰與質(zhì)量份100份聚氨酯預(yù)聚物，于60℃攪拌均勻后慢慢加入質(zhì)量份0.5份乙二胺和質(zhì)量份2.5份二乙醇胺，待其反應(yīng)1～3h，冷卻到室溫出料，即得單組分聚氨酯密封膠?
進一步，所述的秸稈灰為玉米秸稈灰、水稻秸稈灰、小麥秸稈灰、棉花秸稈灰中的一種或幾種。
有益效果：
采用本發(fā)明制備單組分聚氨酯密封膠，產(chǎn)品為單組分膠，使用方便，無需預(yù)混，且拉伸強度、斷裂伸長率、撕裂強度等力學(xué)強度高。本發(fā)明不僅可以改善農(nóng)村環(huán)境，變廢為寶，還可大大降低生產(chǎn)成本，而且原料易得。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。
實施例1
一種秸稈灰改良單組分聚氨酯密封膠的制備方法，包括如下步驟：
（1）制備秸稈灰：將玉米秸稈曬干，并粉碎成粒徑小于 0.5 mm 的顆粒，再將秸稈顆粒置于80℃ 1mol/L的鹽酸中攪拌均勻，浸泡1h，過濾，收集的濾渣于110℃烘箱中干燥24h，再于650℃馬弗爐中焙燒4h，得秸稈灰；
（2）表面處理秸稈灰：用N-β-（氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑配制成質(zhì)量百分比為5%的乙醇溶液，將溶液與秸稈灰按 1∶2 質(zhì)量比混合均勻，在50 ℃下攪拌 2 h，出料；再在60 ℃真空烘箱中真空脫除乙醇，得到表面處理后的秸稈灰，用研缽研磨至無結(jié)塊；
（3）制備聚氨酯預(yù)聚物：將21g聚醚多元醇N220和4g增塑劑鄰苯二甲酸二辛脂DOP加入500mL三口燒瓶中，于110℃真空脫水2 h；將體系降溫至60℃以下，加入25g二苯甲烷二異氰酸酯MDI和50g二氯甲烷，于60℃反應(yīng)0.5 h，得聚氨酯預(yù)聚物；
（4）單組分聚氨酯密封膠的制備：將20g表面處理過的秸稈灰與100g聚氨酯預(yù)聚物，于60℃攪拌均勻后慢慢加入0.5g乙二胺和2.5g二乙醇胺，待其反應(yīng)1h，冷卻到室溫出料，得單組分聚氨酯密封膠，置于密閉成品容器中；采用電子萬能試驗機測得產(chǎn)品的拉伸強度為1.9MPa，斷裂伸長率為495%，撕裂強度為12.4N/m。
實施例2
一種秸稈灰改良單組分聚氨酯密封膠的制備方法，包括如下步驟：
（1）制備秸稈灰：將水稻秸稈曬干，并粉碎成粒徑小于 0.5 mm 的顆粒，再將秸稈顆粒置于80℃ 1mol/L的鹽酸中攪拌均勻，浸泡1h，過濾，收集的濾渣于110℃烘箱中干燥24h，再于650℃馬弗爐中焙燒4 h，得秸稈灰；
（2）表面處理秸稈灰：用N-β-（氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑配制成質(zhì)量百分比為5%的乙醇溶液，將溶液與秸稈灰按 1∶2 質(zhì)量比混合均勻，在60 ℃下攪拌 2 h，出料；再在60 ℃真空烘箱中真空脫除乙醇，得到表面處理后的秸稈灰，用研缽研磨至無結(jié)塊；
（3）制備聚氨酯預(yù)聚物：將21g聚醚多元醇N220和4g增塑劑鄰苯二甲酸二辛脂DOP加入500mL三口燒瓶中，于110℃真空脫水2 h；將體系降溫至60℃以下，加入25g二苯甲烷二異氰酸酯MDI和50g二氯甲烷，于60℃反應(yīng)0.5 h，得聚氨酯預(yù)聚物。
（4）單組分聚氨酯密封膠的制備：將40g表面處理過的秸稈灰與100g聚氨酯預(yù)聚物，于60℃攪拌均勻后慢慢加入0.5g乙二胺和2.5g二乙醇胺，待其反應(yīng)1h，冷卻到室溫出料，得單組分聚氨酯密封膠，置于密閉成品容器中；采用電子萬能試驗機測得產(chǎn)品的拉伸強度為2.1MPa，斷裂伸長率為478%，撕裂強度為13.6N/m。
實施例3
一種秸稈灰改良單組分聚氨酯密封膠的制備方法，包括如下步驟：
（1）制備秸稈灰：將小麥秸稈曬干，并粉碎成粒徑小于 0.5 mm 的顆粒，再將秸稈顆粒置于80℃ 1mol/L的鹽酸中攪拌均勻，浸泡2h，過濾，收集的濾渣于110℃烘箱中干燥24h，再于650℃馬弗爐中焙燒4 h，得秸稈灰；
（2）表面處理秸稈灰：用N-β-（氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑配制成質(zhì)量百分比為5%的乙醇溶液，將溶液與秸稈灰按 1∶2 質(zhì)量比混合均勻，在55℃下攪拌 2 h，出料；再在60 ℃真空烘箱中真空脫除乙醇，得到表面處理后的秸稈灰，用研缽研磨至無結(jié)塊；
（3）制備聚氨酯預(yù)聚物：將21g聚醚多元醇N220和4g增塑劑鄰苯二甲酸二辛脂DOP加入500mL三口燒瓶中，于110℃真空脫水2 h；將體系降溫至60℃以下，加入25g二苯甲烷二異氰酸酯MDI和50g二氯甲烷，于60℃反應(yīng)1 h，得聚氨酯預(yù)聚物；
（4）單組分聚氨酯密封膠的制備：將60g表面處理過的秸稈灰與100g聚氨酯預(yù)聚物，于60℃攪拌均勻后慢慢加入0.5g乙二胺和2.5g二乙醇胺，待其反應(yīng)2h，冷卻到室溫出料，得單組分聚氨酯密封膠，置于密閉成品容器中；采用電子萬能試驗機測得產(chǎn)品的拉伸強度為2.3MPa，斷裂伸長率為460%，撕裂強度為14.4N/m。
實施例4
一種秸稈灰改良單組分聚氨酯密封膠的制備方法，包括如下步驟：
（1）制備秸稈灰：將玉米秸稈、水稻秸稈曬干，并粉碎成粒徑小于 0.5 mm 的顆粒，再將秸稈顆粒置于80℃ 1mol/L的鹽酸中攪拌均勻，浸泡2h，過濾，收集的濾渣于110℃烘箱中干燥24h，再于650℃馬弗爐中焙燒4 h，得秸稈灰；
（2）表面處理秸稈灰：用N-β-（氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑配制成質(zhì)量百分比為5%的乙醇溶液，將溶液與秸稈灰按 1∶2 質(zhì)量比混合均勻，在60 ℃下攪拌 2 h，出料；再在60 ℃真空烘箱中真空脫除乙醇，得到表面處理后的秸稈灰，用研缽研磨至無結(jié)塊；
（3）制備聚氨酯預(yù)聚物：將21g聚醚多元醇N220和4g增塑劑鄰苯二甲酸二辛脂DOP加入500mL三口燒瓶中，于110℃真空脫水2 h；將體系降溫至60℃以下，加入25g二苯甲烷二異氰酸酯MDI和50g二氯甲烷，于60℃反應(yīng)2 h，得聚氨酯預(yù)聚物；
（4）單組分聚氨酯密封膠的制備：將80g表面處理過的秸稈灰與100g聚氨酯預(yù)聚物，于60℃攪拌均勻后慢慢加入0.5g乙二胺和2.5g二乙醇胺，待其反應(yīng)3h，冷卻到室溫出料，得單組分聚氨酯密封膠，置于密閉成品容器中；采用電子萬能試驗機測得產(chǎn)品的拉伸強度為2.4MPa，斷裂伸長率為446%，撕裂強度為15.3N/m。
實施例5
一種秸稈灰改良單組分聚氨酯密封膠的制備方法，包括如下步驟：
（1）制備秸稈灰：將小麥秸稈曬干，并粉碎成粒徑小于 0.5 mm 的顆粒，再將秸稈顆粒置于80℃ 1mol/L的鹽酸中攪拌均勻，浸泡3h，過濾，收集的濾渣于110℃烘箱中干燥24h，再于650℃馬弗爐中焙燒4 h，得秸稈灰；
（2）表面處理秸稈灰：用N-β-（氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑配制成質(zhì)量百分比為5%的乙醇溶液，將溶液與秸稈灰按 1∶2 質(zhì)量比混合均勻，在60 ℃下攪拌 2 h，出料；再在60 ℃真空烘箱中真空脫除乙醇，得到表面處理后的秸稈灰，用研缽研磨至無結(jié)塊；
（3）制備聚氨酯預(yù)聚物：將21g聚醚多元醇N220和4g增塑劑鄰苯二甲酸二辛脂DOP加入500mL三口燒瓶中，于110℃真空脫水2 h；將體系降溫至60℃以下，加入25g二苯甲烷二異氰酸酯MDI和50g二氯甲烷，于60℃反應(yīng)2h，得聚氨酯預(yù)聚物；
（4）單組分聚氨酯密封膠的制備：將100g表面處理過的秸稈灰與100g聚氨酯預(yù)聚物，于60℃攪拌均勻后慢慢加入0.5g乙二胺和2.5g二乙醇胺，待其反應(yīng)3h，冷卻到室溫出料，得單組分聚氨酯密封膠，置于密閉成品容器中；采用電子萬能試驗機測得產(chǎn)品的拉伸強度為2.5MPa，斷裂伸長率為449%，撕裂強度為16.2N/m。
實施例6
一種秸稈灰改良單組分聚氨酯密封膠的制備方法，包括如下步驟：
（1）制備秸稈灰：將小麥秸稈、棉花秸稈曬干，并粉碎成粒徑小于 0.5 mm 的顆粒，再將秸稈顆粒置于80℃ 1mol/L的鹽酸中攪拌均勻，浸泡2h，過濾，收集的濾渣于110℃烘箱中干燥24h，再于650℃馬弗爐中焙燒4 h，得秸稈灰；
（2）表面處理秸稈灰：用N-β-（氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑配制成質(zhì)量百分比為5%的乙醇溶液，將溶液與秸稈灰按 1∶2 質(zhì)量比混合均勻，在55 ℃下攪拌 2 h，出料；再在60 ℃真空烘箱中真空脫除乙醇，得到表面處理后的秸稈灰，用研缽研磨至無結(jié)塊；
（3）制備聚氨酯預(yù)聚物：將21g聚醚多元醇N220和4g增塑劑鄰苯二甲酸二辛脂DOP加入500mL三口燒瓶中，于110℃真空脫水2 h；將體系降溫至60℃以下，加入25g二苯甲烷二異氰酸酯MDI和50g二氯甲烷，于60℃反應(yīng)1 h，得聚氨酯預(yù)聚物；
（4）單組分聚氨酯密封膠的制備：將100g表面處理過的秸稈灰與100g聚氨酯預(yù)聚物，于60℃攪拌均勻后慢慢加入0.5g乙二胺和2.5g二乙醇胺，待其反應(yīng)2h，冷卻到室溫出料，得單組分聚氨酯密封膠，置于密閉成品容器中；采用電子萬能試驗機測得產(chǎn)品的拉伸強度為2.4MPa，斷裂伸長率為412%，撕裂強度為15.1N/m。
實施例7
一種秸稈灰改良單組分聚氨酯密封膠的制備方法，包括如下步驟：
（1）制備秸稈灰：將玉米秸稈、水稻秸稈、小麥秸稈和棉花秸稈曬干，并粉碎成粒徑小于 0.5 mm 的顆粒，再將秸稈顆粒置于80℃ 1mol/L的鹽酸中攪拌均勻，浸泡3h，過濾，收集的濾渣于110℃烘箱中干燥24h，再于650℃馬弗爐中焙燒4 h，得秸稈灰；
（2）表面處理秸稈灰：用N-β-（氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑配制成質(zhì)量百分比為5%的乙醇溶液，將溶液與秸稈灰按 1∶2 質(zhì)量比混合均勻，在50 ℃下攪拌 2 h，出料；再在60 ℃真空烘箱中真空脫除乙醇，得到表面處理后的秸稈灰，用研缽研磨至無結(jié)塊；
（3）制備聚氨酯預(yù)聚物：將21g聚醚多元醇N220和4g增塑劑鄰苯二甲酸二辛脂DOP加入500mL三口燒瓶中，于110℃真空脫水2 h；將體系降溫至60℃以下，加入25g二苯甲烷二異氰酸酯MDI和50g二氯甲烷，于60℃反應(yīng)2 h，得聚氨酯預(yù)聚物；
（4）單組分聚氨酯密封膠的制備：將100g表面處理過的秸稈灰與100g聚氨酯預(yù)聚物，于60℃攪拌均勻后慢慢加入0.5g乙二胺和2.5g二乙醇胺，待其反應(yīng)3h，冷卻到室溫出料，得單組分聚氨酯密封膠，置于密閉成品容器中；采用電子萬能試驗機測得產(chǎn)品的拉伸強度為2.5MPa，斷裂伸長率為423%，撕裂強度為16.2N/m。
要說明的是，上述實施例是對本發(fā)明技術(shù)方案的說明而非限制，所屬技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員的等同替換或者根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)而做的其它修改，只要沒有超出本發(fā)明技術(shù)方案的思路和范圍，均應(yīng)包含在本發(fā)明所要求的權(quán)利范圍之內(nèi)。