基于納米填料的高性能聚氨酯吸能復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于緩沖材料領域，具體是一種基于納米填料的高性能聚氨醋吸能復合材 料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 聚氨醋吸能材料是指密度介于0.25-0.9g/cm3的微發泡聚氨醋材料。其加工簡單， 且具有質輕、彈性好、耐磨、耐折、耐油性好等多方面的優點，可作為鞋零件、鞋底材料、承重 輪胎W及汽車緩沖材料等使用，在國民經濟生活中發揮重要作用。按原料的不同，聚氨醋緩 沖材料可分為聚醋型和聚酸型兩種。聚醋型聚氨醋緩沖材料機械強度高，耐磨性好，但是耐 水解性較差。而聚酸型聚氨醋緩沖材料耐水解性能突出、低溫柔順性能優異、加工性能良 好，但機械強度差，從而極大地限制了其應用的領域。
[0003] 目前，添加納米填料來改善聚合物材料的機械性能已成為一種被大力推廣的方 法。納米填料的加入在降低材料成本的同時，能有效地提高材料的機械強度。但是納米填料 的引入在提高材料強度的同時，往往會降低了材料的初性。因此，要使聚酸型聚氨醋復合材 料的強度、模量、初性等多方面的重要機械性能都得到提高，實現材料的高性能化，擴展聚 酸型聚氨醋復合材料的應用領域，成為工業生產的重點和難點。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種基于納米填料的高性能聚氨醋吸能復合材料及其制 備方法，通過同時添加改性納米海泡石、高娃氧玻璃纖維和改性納米碳纖維，在低成本、便 于生產應用情況下，極大提高了聚酸型聚氨醋緩沖納米復合材料的機械性能。
[0005] 為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
[0006] -種基于納米填料的高性能聚氨醋吸能復合材料，由多元醇A組分和預聚物B組分 反應得到；
[0007] 所述的多元醇A組分按照重量份的原料為:80-120重量份的聚酸多元醇I、10-40重 量份的聚酸多元醇n、5-15重量份的擴鏈劑、0.5-3重量份的改性納米海泡石、2-8重量份的 高娃氧玻璃纖維、0.5-3重量份的改性納米碳纖維、0.5-5重量份的開孔劑、0.2-2重量份的 硅油和0.2-2重量份的催化劑；
[000引所述的預聚物B組分按照重量份的原料為:40-60重量份的二異氯酸醋、10-30重量 份的碳化二亞胺改性的多異氯酸醋和40-60重量份的聚酸多元醇I;
[0009] 其中，
[0010] 所述的聚酸多元醇I選自聚氧化丙締多元醇、聚氧化丙締氧化乙締共聚酸多元醇 和聚四氨巧喃多元醇中的一種或幾種，重均分子量為1000-10000、官能度為2-4;
[0011] 所述的聚酸多元醇n為環氧丙烷環氧乙燒共聚酸與丙締睛、苯乙締的接枝共聚 物，重均分子量為3000-10000、官能度為2-4、接枝率為20-60重量％;
[0012] 所述的改性納米海泡石是由納米海泡石經過含有徑基官能團的插層劑處理得到 的第一改性納米海泡石和納米海泡石經過八個至十八個烷基構成的長鏈烷基季錠鹽插層 劑處理得到的第二改性納米海泡石組成的混合物；
[0013] 所述的改性納米碳纖維的制備方法是:將2-5重量份的納米碳纖維和100重量份的 亞硫酷氯加入反應容器中混合，在60-80°C下攬拌反應12-4化;反應結束后，減壓蒸饋除去 過量的亞硫酷氯，得到酷氯化的納米碳纖維，再加入15-25重量份的乙二醇，在80-120°C下 反應12-4化，離屯、分離，并依次用四氨巧喃和二氯甲燒洗涂多次，真空干燥，得到改性納米 碳纖維。
[0014] 作為本發明進一步的方案:所述的多元醇A組分按照重量份的原料為:90-110重量 份的聚酸多元醇K20-30重量份的聚酸多元醇n、8-12重量份的擴鏈劑、1-2重量份的改性 納米海泡石、4-6重量份的高娃氧玻璃纖維、1-2重量份的改性納米碳纖維、2-3重量份的開 孔劑、0.8-1.2重量份的硅油和0.8-1.2重量份的催化劑。
[0015] 作為本發明進一步的方案:所述的預聚物B組分按照重量份的原料為:45-55重量 份的二異氯酸醋、15-25重量份的碳化二亞胺改性的多異氯酸醋和45-55重量份的聚酸多元 醇I。
[0016] 作為本發明進一步的方案:所述的碳化二亞胺改性的多異氯酸醋為碳化二亞胺改 性的液化二苯基甲燒二異氯酸醋。
[0017] 作為本發明進一步的方案:所述擴鏈劑為乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-下二醇、一縮二乙二醇、一縮二丙二醇、新戊二醇、甲基丙二醇中的一種或多種的混合物。
[0018] 作為本發明進一步的方案:所述開孔劑為聚硅氧烷或高聚氧化乙締聚酸。
[0019] 作為本發明進一步的方案:所述的催化劑為胺類催化劑和有機錫催化劑。所述的 有機錫催化劑采用辛酸亞錫;所述的胺類催化劑采用=乙締二胺。
[0020] 所述的基于納米填料的高性能聚氨醋吸能復合材料的制備方法，具體步驟為：
[0021] (1)多元醇A組分制備:將聚酸多元醇I、改性納米海泡石、高娃氧玻璃纖維、改性納 米碳纖維加入到反應蓋中，在ioo-2〇o°c下加熱攬拌0.5-1.5小時;隨后加入聚酸多元醇n、 擴鏈劑、開孔劑、硅油和催化劑，充分攬拌混合，冷卻后密封保存備用；
[0022] (2)預聚物B組分制備:將二異氯酸醋、碳化二亞胺改性的多異氯酸醋、聚酸多元醇 I加入到反應蓋中，在60-90°C下反應2-4小時，充分攬拌混合，制成NC0% = 17-26重量％的 預聚物，冷卻后醬封保存備用；
[0023] (3)聚氨醋復合材料的制備：調節A組分和B組分的溫度，使A組分和B組分的溫度均 控制在25-55°C，利用誘注機分別將A組分和B組分按0.5-2:1的重量比注入混合腔，同時W 5000-15000轉/分的速度混合均勻，隨后注入到30-70°C的模具中，成型后脫模，熟化，即得 到基于納米填料的高性能聚氨醋吸能復合材料。
[0024] 作為本發明進一步的方案：步驟（3)中利用誘注機分別將A組分和B組分按0.8-1.2:1的重量比注入混合腔。
[0025] 與現有技術相比，本發明的有益效果是:本發明通過同時添加改性納米海泡石、高 娃氧玻璃纖維和改性納米碳纖維，在低成本、便于生產應用情況下，極大提高了聚酸型聚氨 醋緩沖納米復合材料的機械性能(抗拉強度、模量、斷裂伸長率和撕裂強度均顯著提高），幾 乎達到了緩沖材料的極限，大大拓寬了材料的應用領域，該極限緩沖材料可廣泛用于高檔 汽車座椅和高端兒童汽車安全座椅、汽車防撞材料、汽車安全氣囊表面接觸材料、健身防護 鞋墊、多種運動項目護具、特殊人群防護材料(老人、小孩、消防隊員、軍人等）、直升機或小 型私人飛機停機坪表面接觸材料、電梯安全運行緩沖基座。另外，采用雙組分體系，可在較 低溫度下進行生產，有利于節能降耗;并且誘注成型工藝簡單易控制，產品質量穩定，生產 成本低。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合【具體實施方式】對本專利的技術方案作進一步詳細地說明。
[0027] 實施例1
[0028] -種基于納米填料的高性能聚氨醋吸能復合材料，由多元醇A組分和預聚物B組分 反應得到;所述的多元醇A組分按照重量份的原料為:80重量份的聚酸多元醇1、10重量份的 聚酸多元醇n、5重量份的擴鏈劑、0.5重量份的改性納米海泡石、2重量份的高娃氧玻璃纖 維、0.5重量份的改性納米碳纖維、0.5重量份的開孔劑、0.2重量份的硅油和0.2重量份的催 化劑;所述的預聚物B組分按照重量份的原料為:40重量份的二異氯酸醋、10重量份的碳化 二亞胺改性的多異氯酸醋和40重量份的聚酸多元醇I。
[0029] 所述的基于納米填料的高性能聚氨醋吸能復合材料的制備方法，具體步驟為：
[0030] (1)多元醇A組分制備:將聚酸多元醇I、改性納米海泡石、高娃氧玻璃纖維、改性納 米碳纖維加入到反應蓋中，在ioo°c下加熱攬拌0.5小時；隨后加入聚酸多元醇n、擴鏈劑、 開孔劑、硅油和催化劑，充分攬拌混合，冷卻后密封保存備用；
[0031] (2)預聚物B組分制備:將二異氯酸醋、碳化二亞胺改性的多異氯酸醋、聚酸多元醇 I加入到反應蓋中，在60°C下反應2小時，充分攬拌混合，制成NC0% = 17重量％的預聚物，冷 卻后醬封保存備用；
[0032] (3)聚氨醋復合材料的制備：調節A組分和B組分的溫度，使A組分和B組分的溫