專利名稱：一種聚氨酯/有機蒙脫土納米復合材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及有機蒙脫土的改性和高分子復合材料的制備工藝，尤其涉及一種用癸二 胺進行原始蒙脫土的有機改性處理、 一種聚氨酯/有機蒙脫土納米復合材料及其制備方 法。
背景技術：
作為結構材料，不僅要求有一定的強度和剛度，還要求有較好的熱穩定性和阻燃性。 硬質聚氨酯泡沫塑料燃燒會產生大量的一氧化碳、氫氰酸等劇毒氣體，嚴重影響了公共 安全，阻礙了聚氨酯材料的進一步廣泛應用。硬質聚氨酯泡沫塑料阻燃性能的改善，成 為其今后能否繼續向前發展的關鍵因素之一。
隨著全球范圍安全環保意識的逐漸加強，開發無鹵、低煙、低毒的環保型阻燃硬質 聚氨酯泡沫塑料產品已成為人們追求的目標。無機阻燃劑的最大優點是低毒、低煙或抑 煙、低腐蝕，且價格低廉。近年來，許多研究報道了在聚氨酯泡沫中加入有機蒙脫土制 造復合材料，一方面可以降低成本、提高力學性能，另一方面還能進一步提高聚氨酯的 熱穩定性和阻燃性。
目前，一定量的有機蒙脫土增強硬質聚氨酯泡沫的確能提高硬質聚氨酯泡沫的某一 方面力學性能和阻燃性，但增強的效果并不持久和顯著，因為有機蒙脫土僅僅作為一種 無機填料添加到硬質聚氨酯泡沫塑料中，而且過量的有機蒙脫土會使硬質聚氨酯泡沫的
壓縮性能下降。
中國專利CN200510073398.2報道了一種二元胺蒙脫土改性聚氨酯耐熱彈性纖維的 方法，但未論述該類蒙脫土應用于硬質聚氨酯泡沫塑料的情況。此外，專利 CN200510073398.2中的制備過程復雜，特別是處理蒙脫土及其擴鏈反應全過程在氮氣 氛圍中進行，工業化成本昂貴；本發明專利常溫下進行，制備工藝簡單，易于實現。專 利CN200510073398.2中的有機二胺蒙脫土/聚氨酯納米復合物中蒙脫土的層間距僅為 L2 2.3nm，如此小的層間距該專利發明人卻認為其蒙脫土已被完全剝離的看法有待進 一步證實，而本專利申請技術制備的硬質聚氨酯泡沫塑料/有機蒙脫土復合材料，經過測 試得，復合材料中蒙脫土的層間距為6.12nm。專利CN200510073398.2中改性蒙脫土時
4沒有明確指出其控制工藝，其做法很難保證二元胺能部分質子化從而仍帶有一個剩余 NH2—基團。
另外，本發明人在專利申請號為200610052995.1的中國專利"一種高性能硬質聚氨 酯泡沫三元復合材料的制備方法"，它采用聚醚多元醇QZ-4110、聚醚多元醇QZ-635、 二苯甲垸二異氫酸酯5005、胺類催化劑A-33、 二月桂酸二丁基錫、促進劑DMP-30、硬 泡硅油、納米二氧化硅和有機蒙脫土按一定的配比混合，超聲分散均勻，用電動攪拌機 于2500 3500r/min下攪拌10 15s，注入模具中發泡成型后，置于70 8(TC烘箱中， 熟化4 6小時，所得的復合材料就是納米增強聚氨酯三元復合材料。該三元復合材料 具有很好的強度和剛度，在應用中能很好地承載較大的負荷，但復合材料的熱穩定性和 阻燃性較之建筑材料的性能要求仍舊較低。因此，研究制備一種阻燃型的高性能聚氨酯 泡沫塑料具有重要的實際意義和應用價值。
發明內容
本發明所要解決的首要技術問題是提供一種熱穩定性和阻燃性能較好、便于工業化 制造、成本低的聚氨酯/有機蒙脫土納米復合材料。
本發明所要解決的另一技術問題是提供一種工藝簡單合理、便于工業化制造、成本 低的聚氨酯/有機蒙脫土納米復合材料的制備方法。
本發明解決上述首要技術問題所采用的技術方案為 一種聚氨酯/有機蒙脫土納米 復合材料，其特征在于它由硬質聚氨酯泡沫和有機改性的蒙脫土復合而成，其材料配比
按重量份數為硬質聚氨酯泡沫92 99%，有機改性的蒙脫土1 8%。
所述的有機改性的蒙脫土是采用癸二胺對鈉基/鈣基等原始蒙脫土進行有機化學處 理改性而成。
所述的有機化學處理改性是
(1) 將過量的癸二胺溶解于配制好的物質的量濃度為0. 008 0. 012mol/L的鹽酸 中，進行部分質子化后，通常情況下，癸二胺與鹽酸的物質的量之比為1: 1，因癸二胺 帶有兩個-NH2基團，因此反應過程中-NH2基團過剩，即癸二胺被部分質子化成一端仍
帶有活性-NH2基團的氨鹽；
(2) 按原始蒙脫土的重量含量為1 10%的比例，向燒瓶中加入鈉基蒙脫土或鈣基 蒙脫土原始蒙脫土，倒入部分質子化的癸二胺溶液，置于50 6(TC油浴里，用電動攪拌 機攪拌2 4小時，轉速為1500 2500r/min;
(3) 抽濾，濾餅用蒸餾水清洗3 4次，置于60 7(TC烘箱中烘12小時后烘干，研磨至粉末，至少400目以上過篩，獲得有機改性的蒙脫土。
所述的有機改性的蒙脫土在聚氨酯/有機蒙脫土納米復合材料中其層間距為不小于
6nm。
本發明解決上述另一個技術問題所采用的技術方案為 一種聚氨酯/有機蒙脫土復 合材料的制備方法，其特征在于，制備步驟依次如下:
1) 按配比將聚醚多元醇QZ-4110 90 100份、聚醚多元醇QZ-330N 3~7份、胺類催 化劑A-33 1~2份、促進劑DMP-30 0.5-1. 5份、硬泡硅油1~3份混合，加入1 8份有 機改性的蒙脫土形成白料，在25 40。C溫度下用功率超聲使其分散均勻；超聲波處理技 術主要是利用超聲在液體中引起氣泡破裂時產生的局部高溫、高壓和沖擊波作用，會對 周圍環境產生一定的影響。功率超聲是指在一定的功率(一般100W)下，利用超聲波在 液體中的有限振幅衰減使液體內形成的一定的聲壓梯度，從而使液體做穩定的循環流動 的現象。超聲流經常會使局部微小區域的液體受到攪拌、流動等機械效應的作用。利用 超聲波處理技術可以實現混合液體中各個組分分散更加均勻，也可以使液體中的固體充 分細化、分散。
2) 將上述白料與二苯甲烷二異氰酸酯5005 140 160份混合后，用電動攪拌機攪拌 均勻15 20s，當有氣泡發出、泡體發白時，注入模具中發泡、脹定，電動攪拌機的轉速 為2500 3500r/min;
3) 經脫模成型后，置于70 80。C烘箱中，熟化4 6小時，即可。 所述的有機改性的蒙脫土是采用癸二胺對鈉基/鈣基等原始蒙脫土進行有機化學處
理改性而成。
所述的有機化學處理改性是
(1) 將過量的癸二胺溶解于配制好的物質的量濃度為0.008 0.012mol/L的鹽酸 中，進行部分質子化后，通常情況下，癸二胺與鹽酸的物質的量之比為1: 1，因癸二胺 帶有兩個-NH2基團，因此反應過程中-NH2基團過剩，即癸二胺被部分質子化成一端仍
帶有活性-NH2基團的氨鹽；
(2) 按原始蒙脫土的重量含量為1 10%的比例，向燒瓶中加入鈉基蒙脫土或鈣基 蒙脫土原始蒙脫土，倒入部分質子化的癸二胺溶液，置于50 6(TC油浴里，用電動攪拌 機攪拌2 4小時，轉速為1500 2500r/min;
(3) 抽濾，濾餅用蒸餾水清洗3 4次，置于60 7(TC烘箱中烘12小時后烘干， 研磨至粉末，至少400目以上過篩，獲得有機改性的蒙脫土。所述的原始蒙脫土的重量含量優選為10%的比例。
所述的有機改性的蒙脫土重量份數優選為1 4份，最佳為2份，以聚醚多元醇 QZ-4110 95份、聚醚多元醇QZ-330N 5份、胺類催化劑A-33 1.5份、促進劑DMP-30 1 份、硬泡硅油2份組成的混合體系，總份數104.5份為基準。
與現有技術相比，本發明的優點在于利用癸二胺經不完全質子化后仍帶有的一個 有機官能團-NH2易與二苯甲烷二異氰酸酯5005中的官能團-NCO反應，獲得了層間距 更大的有機改性蒙脫土，這種新型的有機改性蒙脫土復合硬質聚氨酯泡沫塑料，使得有 機蒙脫土在聚氨酯泡沫基體中的分散性更好，可以得到高性能硬質聚氨酯/有機蒙脫土納 米復合材料，只須混合發泡就可以得到性能優良的聚氨酯/有機蒙脫土復合材料，表現出 更高的壓縮強度和拉伸強度以及更高的熱穩定性和阻燃性，而且制備工藝簡單、成本低 廉、綜合性能優良，在建筑、交通以及國防等行業中具有廣泛的應用前景。
圖1 -NH2與-NCO的反應示意圖2新型的有機改性蒙脫土的制備過程圖。
具體實施例方式
以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。
本發明專利在化學改性處理蒙脫土時，嚴格控制工藝，使得癸二胺是部分質子化的， 從而使其接枝蒙脫土時能夠保證帶有一個NH2—基團，使本發明利用癸二胺經不完全質 子化后仍帶有的一個有機官能團-NH2易與二苯甲烷二異氰酸酯5005中的官能團-NCO 反應(見圖1)，獲得了層間距更大的有機改性蒙脫土 (見圖2)，使得有機蒙脫土在聚 氨酯泡沫基體中的分散性更好，從而進一步與硬質聚氨酯泡沫塑料的原料異氰酸酯中的 NCO —反應，并將這一步驟用圖2詳細表示出來，不僅更大程度上提高了硬質聚氨酯泡 沫的壓縮強度和拉伸強度，而且提高了硬質聚氨酯泡沫的熱穩定性和阻燃性，大大改善 了材料的綜合性能。本發明人在專利申請號為200610052995.1中制備的三元復合材料具 有很好的強度和剛度，在應用中能很好地承載負荷，但該復合材料的熱穩定性和阻燃性 能較之建筑材料的性能要求仍舊較差，而本專利申請技術制備的硬質聚氨酯泡沫塑料/ 癸二胺化學有機蒙脫土復合材料的熱穩定性和阻燃性能較申請號為200610052995.1專 利中制備的三元復合材料有了明顯的改善，在實際應用中具有一定的防火性。在下列的 具體實施例中給出了本專利申請技術制備得復合材料的熱穩定性和阻燃性能數據，這正是本申請專利同申請號為200610052995.1的專利比較的不同之處，因為在專利申請號為
200610052995.1中并沒有研究涉及三元復合材料的熱穩定性和阻燃性能，同時本專利申
請技術實際上改善了先前專利中硬質聚氨酯泡沫塑料的熱穩定性和阻燃性能，雖然二者 的體系有所區別。
實施例1
1) 配制O.01mol/L的鹽酸溶液于1000ml容量瓶中。稱取0.86g癸二胺(分子量為 172)，將其溶解于500ml配制好的鹽酸中。因癸二胺帶有兩個-NH2基團，而癸二胺與鹽 酸的物質的量之比為1: 1，因此反應過程中-NH2基團過剩，即癸二胺被部分質子化成 一端仍帶有活性-NH2基團的氨鹽，當然也可以將過量的lg的癸二胺溶解于配制好的物 質的量濃度為0.01mol/L的鹽酸中，以l: 1的摩爾比進行部分質子化后，置于1000ml 容量瓶中，加蒸餾水至1000ml的刻度線。
2) 按原始蒙脫土的重量含量為20g的比例，向三口燒瓶中加入鈉基蒙脫土/鈣基蒙 脫土等原始蒙脫土，倒入部分質子化的癸二胺溶液，置于50 6(TC油浴里用電動攪拌機 攪拌3小時，轉速為2000r/min。
3) 抽濾，濾餅用蒸餾水清洗3 4次，置于60 7(TC烘箱中烘12小時后，研磨至粉 末，400目過篩即得新型有機改性的蒙脫土。
4) 按配比將聚醚多元醇QZ-4110 95份、聚醚多元醇QZ-330N 5份、胺類催化劑A-33 1.5份、促進劑DMP-30 1份、硬泡硅油2份混合,加入1份新型有機改性的蒙脫土形成 白料，在25 4(TC溫度下用功率超聲使其分散均勻；
5) 將上述白料與150份二苯甲烷二異氰酸酯5005混合后，用電動攪拌機攪拌均勻 15 20s，當有氣泡發出、泡體發白時，立即注入玻璃模具中發泡、脹定，電動攪拌機的 轉速為2500 3500r/min;
6) 經脫模成型后，置于70 8(TC烘箱中，熟化4 6小時，即可。 此例所得硬質聚氨酯泡沫/有機蒙脫土復合材料的拉伸強度為7. 4MPa，壓縮強度為
5.證a，殘碳率為23.7%，熱釋放速率峰值為192. 68 kW/m2。
實施例2
1)配制0.01mol/L的鹽酸溶液于1000ml容量瓶中。稱取0.86g癸二胺(分子量為 172)，將其溶解于500ml配制好的鹽酸中。因癸二胺帶有兩個-NH2基團，而癸二胺與鹽 酸的物質的量之比為1: 1，因此反應過程中-NH2基團過剩，即癸二胺被部分質子化成一端仍帶有活性-NH2基團的氨鹽，當然也可以將過量的lg的癸二胺溶解于配制好的物 質的量濃度為0.01mol/L的鹽酸中，以l: 1的摩爾比進行部分質子化后，置于1000ml 容量瓶中，加蒸餾水至1000ml的刻度線。
2) 按原始蒙脫土的重量含量為10g的比例，向三口燒瓶中加入鈉基蒙脫土/鈣基蒙 脫土等原始蒙脫土，倒入部分質子化的癸二胺溶液，置于50 60'C油浴里用電動攪拌機 攪拌3小時，轉速為2000r/min。
3) 抽濾，濾餅用蒸餾水清洗3 4次，置于60 7(TC烘箱中烘12小時后，研磨至粉 末，400目過篩即得新型有機改性的蒙脫土。
4) 按配比將聚醚多元醇QZ-4110 95份、聚醚多元醇QZ-330N 5份、胺類催化劑A-33 1.5份、促進劑DMP-30 1份、硬泡硅油2份混合，加入1份新型有機改性的蒙脫土形成 白料，在25 40'C溫度下用功率超聲使其分散均勻；
5) 將上述白料與150份二苯甲烷二異氰酸酯5005混合后，用電動攪拌機攪拌均勻 15 20s，當有氣泡發出、泡體發白時，立即注入玻璃模具中發泡、脹定，電動攪拌機的 轉速為2500 3500r/min;
6) 經脫模成型后，置于70 8(TC烘箱中，熟化4 6小時，即可。 此例所得硬質聚氨酯泡沫/有機蒙脫土復合材料的拉伸強度為8. 9MPa，壓縮強度為
6.4MPa，殘碳率為29.4%，熱釋放速率峰值為175. 31 kW/m2。
實施例3
1) 配制0.01mol/L的鹽酸溶液于1000ml容量瓶中。稱取0.86g癸二胺(分子量為 172)，將其溶解于500ml配制好的鹽酸中。因癸二胺帶有兩個-NH2基團，而癸二胺與鹽 酸的物質的量之比為1: 1，因此反應過程中-NH2基團過剩，即癸二胺被部分質子化成 一端仍帶有活性-NH2基團的氨鹽，當然也可以將過量的2g的癸二胺溶解于配制好的物 質的量濃度為0.01mol/L的鹽酸中，進行部分質子化后，至于1000ml容量瓶中，加蒸 餾水至1000ml的刻度線。
2) 按原始蒙脫土的重量含量為10g的比例，向三口燒瓶中加入鈉基蒙脫土/鈣基蒙 脫土等原始蒙脫土，倒入部分質子化的癸二胺溶液，置于50 60'C油浴里用電動攪拌機 攪拌3小時，轉速為2000r/Mn。
3) 抽濾，濾餅用蒸餾水清洗3 4次，置于60 70'C烘箱中烘12小時后，研磨至粉 末，400目過篩即得新型有機改性的蒙脫土。
4)按配比將聚醚多元醇QZ-4110 95份、聚醚多元醇QZ-330N 5份、胺類催化劑A-331.5份、促進劑DMP-30 1份、硬泡硅油2份混合,加入1份新型有機改性的蒙脫土形成 白料，在25 40。C溫度下用功率超聲使其分散均勻；
5) 將上述白料與150份二苯甲垸二異氰酸酯5005混合后，用電動攪拌機攪拌均勻 15 20s,當有氣泡發出、泡體發白時，立即注入玻璃模具中發泡、脹定，電動攪拌機的 轉速為2500 3500r/min;
6) 經脫模成型后，置于70 8(TC烘箱中，熟化4 6小時，即可。 此例所得硬質聚氨酯泡沫/有機蒙脫土復合材料的拉伸強度為4.9MPa，壓縮強度為
4. lMPa，殘碳率為20. 2%，熱釋放速率峰值為219.11 kW/m2。
實施例4
1) 配制0.01mol/L的鹽酸溶液于1000ml容量瓶中。稱取0.86g癸二胺(分子量為172)， 將其溶解于500ml配制好的鹽酸中。因癸二胺帶有兩個-NH2基團，而癸二胺與鹽酸的 物質的量之比為1: 1，因此反應過程中-NH2基團過剩，即癸二胺被部分質子化成一端 仍帶有活性-NH2基團的氨鹽，當然也可以將過量的lg的癸二胺溶解于配制好的物質的 量濃度為0.01mol/L的鹽酸中，以l: l摩爾比進行部分質子化后，置于1000ml容量瓶 中，加蒸餾水至1000ml的刻度線。
2) 按原始蒙脫土的重量含量為10g的比例，向三口燒瓶中加入鈉基蒙脫土/鈣基蒙 脫土等原始蒙脫土，倒入部分質子化的癸二胺溶液，置于50 6(TC油浴里用電動攪拌機 攪拌3小時，轉速為2000r/min。
3) 抽濾，濾餅用蒸餾水清洗3 4次，置于60 7(TC烘箱中烘12小時后，研磨至粉 末，400目過篩即得新型有機改性的蒙脫土。
4) 按配比將聚醚多元醇QZ-4110 95份、聚醚多元醇QZ-330N 5份、胺類催化劑A-33 1.5份、促進劑DMP-30 1份、硬泡硅油2份混合，加入2份新型有機改性的蒙脫土形成 白料，在25 4(TC溫度下用功率超聲使其分散均勻；
5) 將上述白料與150份二苯甲烷二異氰酸酯5005混合后，用電動攪拌機攪拌均勻 15 20s，當有氣泡發出、泡體發白時，立即注入玻璃模具中發泡、脹定，電動攪拌機的 轉速為2500 3500r/min;
6) 經脫模成型后，置于70 8(TC烘箱中，熟化4 6小時，即可。 此例所得硬質聚氨酯泡沬/有機蒙脫土復合材料的拉伸強度為7.7MPa，壓縮強度為
6. lMPa，殘碳率為27. 3%，熱釋放速率峰值為180. 33 kW/m2。實施例5
1) 配制O.01mol/L的鹽酸溶液于1000ml容量瓶中。稱取0.86g癸二胺(分子量為 172)，將其溶解于500ml配制好的鹽酸中。因癸二胺帶有兩個-NH2基團，而癸二胺與鹽 酸的物質的量之比為1: 1，因此反應過程中-NH2基團過剩，即癸二胺被部分質子化成 一端仍帶有活性-NH2基團的氨鹽，當然也可以將過量的lg的癸二胺溶解于配制好的物 質的量濃度為0.01mol/L的鹽酸中，以l: 1的摩爾比進行部分質子化后，至于1000ml 容量瓶中，加蒸餾水至1000ml的刻度線。
2) 按原始蒙脫土的重量含量為10g的比例，向三口燒瓶中加入鈉基蒙脫土/鈣基蒙 脫土等原始蒙脫土，倒入部分質子化的癸二胺溶液，置于50 60'C油浴里用電動攪拌機 攪拌3小時，轉速為2000r/min。
3) 抽濾，濾餅用蒸餾水清洗3 4次，置于60 7(TC烘箱中烘12小時后，研磨至粉 末，600目過篩即得新型有機改性的蒙脫土。
4) 按配比將聚醚多元醇QZ-4110 95份、聚醚多元醇QZ-330N 5份、胺類催化劑A-33 1.5份、促進劑DMP-30 1份、硬泡硅油2份混合,加入4份新型有機改性的蒙脫土形成 白料，在25 4(TC溫度下用功率超聲使其分散均勻；
5) 將上述白料與150份二苯甲垸二異氰酸酯5005混合后，用電動攪拌機攪拌均勻 15 20s，當有氣泡發出、泡體發白時，立即注入玻璃模具中發泡、脹定，電動攪拌機的 轉速為2500 3500r/min;
6) 經脫模成型后，置于70 8(TC烘箱中，熟化4 6小時，即可。 此例所得硬質聚氨酯泡沬/有機蒙脫土復合材料的拉伸強度為8. lMPa，壓縮強度為
5. 6MPa，殘碳率為27. 8%，熱釋放速率峰值為203. 52 kW/m2。
實施例6
1) 配制0.01mol/L的鹽酸溶液于1000ml容量瓶中。稱取0.86g癸二胺(分子量為 172)，將其溶解于500ml配制好的鹽酸中。因癸二胺帶有兩個-NH2基團，而癸二胺與鹽 酸的物質的量之比為1: 1，因此反應過程中-NH2基團過剩，即癸二胺被部分質子化成 一端仍帶有活性-NH2基團的氨鹽，當然也可以將過量的lg癸二胺溶解于配制好的物質 的量濃度為0.01mol/L的鹽酸中，以l: 1的摩爾比進行部分質子化后，至于1000ml容 量瓶中，加蒸餾水至1000ml的刻度線。
2) 按原始蒙脫土的重量含量為10g的比例，向三口燒瓶中加入鈉基蒙脫土/鈣基蒙 脫土等原始蒙脫土，倒入部分質子化的癸二胺溶液，置于50 60'C油浴里用電動攪拌機攪拌3小時，轉速為2000r/min。
3) 抽濾，濾餅用蒸餾水清洗3 4次，置于60 7(TC烘箱中烘12小時后，研磨至粉 末，400目過篩即得新型有機改性的蒙脫土。
4) 按配比將聚醚多元醇QZ-4110 95份、聚醚多元醇QZ-330N 5份、胺類催化劑A-33 1. 5份、促進劑DMP-30 1份、硬泡硅油2份混合，加入6份新型有機改性的蒙脫土形成 白料，在25 4(TC溫度下用功率超聲使其分散均勻；
5) 將上述白料與150份二苯甲垸二異氰酸酯5005混合后，用電動攪拌機攪拌均勻 15 20s，當有氣泡發出、泡體發白時，立即注入玻璃模具中發泡、脹定，電動攪拌機的 轉速為2500 3500r/min;
6) 經脫模成型后，置于70 8(TC烘箱中，熟化4 6小時，即可。 此例所得硬質聚氨酯泡沫/有機蒙脫土復合材料的拉伸強度為5. 2MPa，壓縮強度為
3. 8MPa，殘碳率為21. 3%，熱釋放速率峰值為237. 64 kW/m2。
實施例7
1) 配制0.01mol/L的鹽酸溶液于1000ml容量瓶中。稱取0.86g癸二胺(分子量為 172)，將其溶解于500ml配制好的鹽酸中。因癸二胺帶有兩個-NH2基團，而癸二胺與鹽 酸的物質的量之比為1: 1，因此反應過程中-NH2基團過剩，即癸二胺被部分質子化成 一端仍帶有活性-NH2基團的氨鹽，當然也可以將過量的lg的癸二胺溶解于配制好的物 質的量濃度為0.01mol/L的鹽酸中，以l: 1的摩爾比進行部分質子化后，至于1000ml 容量瓶中，加蒸餾水至1000ml的刻度線。
2) 按原始蒙脫土的重量含量為10g的比例，向三口燒瓶中加入鈉基蒙脫土/鈣基蒙 脫土等原始蒙脫土，倒入部分質子化的癸二胺溶液，置于50 6CTC油浴里用電動攪拌機 攪拌3小時，轉速為2000r/min。
3) 抽濾，濾餅用蒸餾水清洗3 4次，置于60 7(TC烘箱中烘12小時后，研磨至粉 末，400目過篩即得新型有機改性的蒙脫土。
4) 按配比將聚醚多元醇QZ-4110 95份、聚醚多元醇QZ-330N 5份、胺類催化劑A-33 1.5份、促進劑DMP-30 l份、硬泡硅油2份混合,加入10份新型有機改性的蒙脫土形 成白料，在25 40'C溫度下用功率超聲使其分散均勻；
5) 將上述白料與150份二苯甲垸二異氰酸酯5005混合后，用電動攪拌機攪拌均勻 15 20s，當有氣泡發出、泡體發白時，立即注入玻璃模具中發泡、脹定，電動攪拌機的 轉速為2500 3500r/min;(TC烘箱中，熟化4 6小時，即可。 此例所得硬質聚氨酯泡沫/有機蒙脫土復合材料的拉伸強度為3. 2MPa，壓縮強度為 1.9MPa，殘碳率為18.6%，熱釋放速率峰值為269. 37 kW/m2。研究表明當新型有機改性蒙脫土的重量份數為1 4份時，硬質聚氨酯泡沫/有機 改性蒙脫土復合材料的力學性能、熱穩定性和阻燃性都得到顯著提高；其中當有機改性 蒙脫土為2份時，上述各性能參數值達到最優，其他實施例制備出的材料性能都不如此。
權利要求
1、一種聚氨酯/有機蒙脫土納米復合材料，其特征在于它由硬質聚氨酯泡沫和有機改性的蒙脫土復合而成，其材料配比按重量份數為硬質聚氨酯泡沫92～99％，有機改性的蒙脫土1～8％。
2、 根據權利要求1所述的聚氨酯/有機蒙脫土納米復合材料，其特征在于所述的有 機改性的蒙脫土是采用癸二胺對鈉基/鈣基原始蒙脫土進行有機化學處理改性而成。
3、 根據權利要求2所述的聚氨酯/有機蒙脫土納米復合材料，其特征在于所述的有 機化學處理改性是(1) 將過量的癸二胺溶解于配制好的物質的量濃度為0.008 0.012mol/L的鹽酸 中，進行部分質子化后，癸二胺被部分質子化成一端仍帶有活性-NH2基團的氨鹽；(2) 按原始蒙脫土的重量含量為1 10%的比例，加入鈉基蒙脫土或鈣基蒙脫土原 始蒙脫土，倒入部分質子化的癸二胺溶液，置于50 6(TC油浴里，用電動攪拌機攪拌2 4小時，轉速為1500 2500r/min;(3) 抽濾，濾餅用蒸餾水清洗3 4次，烘干，研磨，過篩，獲得有機改性的蒙脫土。
4、 根據權利要求3所述的聚氨酯/有機蒙脫土納米復合材料，其特征在于所述的有 機改性的蒙脫土在聚氨酯/有機蒙脫土納米復合材料中其層間距為不小于6nm。
5、 一種聚氨酯/有機蒙脫土復合材料的制備方法，其特征在于，制備步驟依次如下 1)按配比將聚醚多元醇QZ-4110 90~100份、聚醚多元醇QZ-330N 3 7份、胺類催化劑A-33 1~2份、促進劑DMP-30 0. 5~1.5份、硬泡硅油1~3份混合，加入1 8份有 機改性的蒙脫土形成白料，在25 4(TC溫度下用功率超聲使其分散均勻；2)將上述白料與140-160份的二苯甲垸二異氰酸酯5005混合后，用電動攪拌機攪 拌均勻15 20s，當有氣泡發出、泡體發白時，注入模具中發泡、脹定，電動攪拌機的轉 速為2500 3500r/min;3)經脫模成型后，置于70 8(TC烘箱中，熟化4 6小時，即可。
6、 根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于所述的有機改性的蒙脫土是采用 癸二胺對鈉基/鈣基原始蒙脫土進行有機化學處理改性而成。
7、 根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于所述的有機化學處理改性是(1) 將過量的癸二胺溶解于配制好的物質的量濃度為0.008 0.012mol/L的鹽酸中，進行部分質子化后，癸二胺被部分質子化成一端仍帶有活性-NH2基團的氨鹽；(2) 按原始蒙脫土的重量含量為1 10%的比例，加入鈉基蒙脫土或鈣基蒙脫土原 始蒙脫土，倒入部分質子化的癸二胺溶液，置于50 6(TC油浴里，用電動攪拌機攪拌2 4小時，轉速為1500 2500r/min;(3) 抽濾，濾餅用蒸餾水清洗3 4次，烘干，研磨，過篩，獲得有機改性的蒙脫土。
8、 根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于所述的原始蒙脫土的重量含量為 10%的比例。
9、 根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于所述的有機改性的蒙脫土重量份 數1 4份，以聚醚多元醇QZ-4U0 95份、聚醚多元醇QZ-330N5份、胺類催化劑A-33 1.5份、促進劑DMP-30 l份、硬泡硅油2份組成的混合體系為基準。
10、 根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于所述的有機改性的蒙脫土重量份 數2份，以聚醚多元醇QZ-4U0 95份、聚醚多元醇QZ-330N5份、胺類催化劑A-33 1.5 份、促進劑DMP-30 1份、硬泡硅油2份組成的混合體系為基準。
全文摘要
本發明公開了一種聚氨酯/有機蒙脫土納米復合材料及其制備方法。聚氨酯/有機蒙脫土納米復合材料是由硬質聚氨酯泡沫塑料和新型有機改性的蒙脫土按一定的配比混合，超聲分散均勻，用電動攪拌機于2500～3500r/min下攪拌15～20s，注入模具中發泡成型后，置于70～80℃烘箱中，熟化4～6小時制備而成。本發明制備的納米復合材料與一般的聚氨酯/有機蒙脫土納米復合材料相比，表現出更高的壓縮強度和拉伸強度以及更高的熱穩定性和阻燃性，而且制備工藝簡單、成本低廉、綜合性能優良，在建筑、交通以及國防等行業中具有廣泛的應用前景。
文檔編號C08K9/04GK101307129SQ20071006870
公開日2008年11月19日 申請日期2007年5月17日 優先權日2007年5月17日
發明者嚴國元, 史紅軍, 周正歡, 唐希玲, 李建國, 許忠斌, 金忠根, 高澤普 申請人:寧波星箭航天機械廠;浙江大學