基于纳米填料的高性能聚氨酯吸能复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于缓冲材料领域，具体是一种基于纳米填料的高性能聚氨醋吸能复合材 料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚氨醋吸能材料是指密度介于0.25-0.9g/cm3的微发泡聚氨醋材料。其加工简单， 且具有质轻、弹性好、耐磨、耐折、耐油性好等多方面的优点，可作为鞋零件、鞋底材料、承重 轮胎W及汽车缓冲材料等使用，在国民经济生活中发挥重要作用。按原料的不同，聚氨醋缓 冲材料可分为聚醋型和聚酸型两种。聚醋型聚氨醋缓冲材料机械强度高，耐磨性好，但是耐 水解性较差。而聚酸型聚氨醋缓冲材料耐水解性能突出、低溫柔顺性能优异、加工性能良 好，但机械强度差，从而极大地限制了其应用的领域。
[0003] 目前，添加纳米填料来改善聚合物材料的机械性能已成为一种被大力推广的方 法。纳米填料的加入在降低材料成本的同时，能有效地提高材料的机械强度。但是纳米填料 的引入在提高材料强度的同时，往往会降低了材料的初性。因此，要使聚酸型聚氨醋复合材 料的强度、模量、初性等多方面的重要机械性能都得到提高，实现材料的高性能化，扩展聚 酸型聚氨醋复合材料的应用领域，成为工业生产的重点和难点。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种基于纳米填料的高性能聚氨醋吸能复合材料及其制 备方法，通过同时添加改性纳米海泡石、高娃氧玻璃纤维和改性纳米碳纤维，在低成本、便 于生产应用情况下，极大提高了聚酸型聚氨醋缓冲纳米复合材料的机械性能。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0006] -种基于纳米填料的高性能聚氨醋吸能复合材料，由多元醇A组分和预聚物B组分 反应得到；
[0007] 所述的多元醇A组分按照重量份的原料为: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重量份的扩链剂、0.5-3重量份的改性纳米海泡石、2-8重量份的 高娃氧玻璃纤维、0.5-3重量份的改性纳米碳纤维、0.5-5重量份的开孔剂、0.2-2重量份的 硅油和0.2-2重量份的催化剂；
[000引所述的预聚物B组分按照重量份的原料为:40-60重量份的二异氯酸醋、10-30重量 份的碳化二亚胺改性的多异氯酸醋和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选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种或几种，重均分子量为1000-10000、官能度为2-4;
[0011] 所述的聚酸多元醇n为环氧丙烷环氧乙烧共聚酸与丙締睛、苯乙締的接枝共聚 物，重均分子量为3000-10000、官能度为2-4、接枝率为20-60重量％;
[0012] 所述的改性纳米海泡石是由纳米海泡石经过含有径基官能团的插层剂处理得到 的第一改性纳米海泡石和纳米海泡石经过八个至十八个烷基构成的长链烷基季锭盐插层 剂处理得到的第二改性纳米海泡石组成的混合物；
[0013] 所述的改性纳米碳纤维的制备方法是:将2-5重量份的纳米碳纤维和100重量份的 亚硫酷氯加入反应容器中混合，在60-80°C下揽拌反应12-4化;反应结束后，减压蒸馈除去 过量的亚硫酷氯，得到酷氯化的纳米碳纤维，再加入15-25重量份的乙二醇，在80-120°C下 反应12-4化，离屯、分离，并依次用四氨巧喃和二氯甲烧洗涂多次，真空干燥，得到改性纳米 碳纤维。
[0014] 作为本发明进一步的方案:所述的多元醇A组分按照重量份的原料为: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重量份的扩链剂、1-2重量份的改性 纳米海泡石、4-6重量份的高娃氧玻璃纤维、1-2重量份的改性纳米碳纤维、2-3重量份的开 孔剂、0.8-1.2重量份的硅油和0.8-1.2重量份的催化剂。
[0015] 作为本发明进一步的方案:所述的预聚物B组分按照重量份的原料为:45-55重量 份的二异氯酸醋、15-25重量份的碳化二亚胺改性的多异氯酸醋和45-55重量份的聚酸多元 醇I。
[0016] 作为本发明进一步的方案:所述的碳化二亚胺改性的多异氯酸醋为碳化二亚胺改 性的液化二苯基甲烧二异氯酸醋。
[0017] 作为本发明进一步的方案:所述扩链剂为乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-下二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、新戊二醇、甲基丙二醇中的一种或多种的混合物。
[0018] 作为本发明进一步的方案:所述开孔剂为聚硅氧烷或高聚氧化乙締聚酸。
[0019] 作为本发明进一步的方案:所述的催化剂为胺类催化剂和有机锡催化剂。所述的 有机锡催化剂采用辛酸亚锡;所述的胺类催化剂采用=乙締二胺。
[0020] 所述的基于纳米填料的高性能聚氨醋吸能复合材料的制备方法，具体步骤为：
[0021] (1)多元醇A组分制备:将聚酸多元醇I、改性纳米海泡石、高娃氧玻璃纤维、改性纳 米碳纤维加入到反应蓋中，在ioo-2〇o°c下加热揽拌0.5-1.5小时;随后加入聚酸多元醇n、 扩链剂、开孔剂、硅油和催化剂，充分揽拌混合，冷却后密封保存备用；
[0022] (2)预聚物B组分制备:将二异氯酸醋、碳化二亚胺改性的多异氯酸醋、聚酸多元醇 I加入到反应蓋中，在60-90°C下反应2-4小时，充分揽拌混合，制成NC0% = 17-26重量％的 预聚物，冷却后酱封保存备用；
[0023] (3)聚氨醋复合材料的制备：调节A组分和B组分的溫度，使A组分和B组分的溫度均 控制在25-55°C，利用诱注机分别将A组分和B组分按0.5-2:1的重量比注入混合腔，同时W 5000-15000转/分的速度混合均匀，随后注入到30-70°C的模具中，成型后脱模，熟化，即得 到基于纳米填料的高性能聚氨醋吸能复合材料。
[0024] 作为本发明进一步的方案：步骤（3)中利用诱注机分别将A组分和B组分按0.8-1.2:1的重量比注入混合腔。
[0025] 与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明通过同时添加改性纳米海泡石、高 娃氧玻璃纤维和改性纳米碳纤维，在低成本、便于生产应用情况下，极大提高了聚酸型聚氨 醋缓冲纳米复合材料的机械性能(抗拉强度、模量、断裂伸长率和撕裂强度均显著提高），几 乎达到了缓冲材料的极限，大大拓宽了材料的应用领域，该极限缓冲材料可广泛用于高档 汽车座椅和高端儿童汽车安全座椅、汽车防撞材料、汽车安全气囊表面接触材料、健身防护 鞋垫、多种运动项目护具、特殊人群防护材料(老人、小孩、消防队员、军人等）、直升机或小 型私人飞机停机坪表面接触材料、电梯安全运行缓冲基座。另外，采用双组分体系，可在较 低溫度下进行生产，有利于节能降耗;并且诱注成型工艺简单易控制，产品质量稳定，生产 成本低。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合【具体实施方式】对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
[0027] 实施例1
[0028] -种基于纳米填料的高性能聚氨醋吸能复合材料，由多元醇A组分和预聚物B组分 反应得到;所述的多元醇A组分按照重量份的原料为:80重量份的聚酸多元醇1、10重量份的 聚酸多元醇n、5重量份的扩链剂、0.5重量份的改性纳米海泡石、2重量份的高娃氧玻璃纤 维、0.5重量份的改性纳米碳纤维、0.5重量份的开孔剂、0.2重量份的硅油和0.2重量份的催 化剂;所述的预聚物B组分按照重量份的原料为:40重量份的二异氯酸醋、10重量份的碳化 二亚胺改性的多异氯酸醋和40重量份的聚酸多元醇I。
[0029] 所述的基于纳米填料的高性能聚氨醋吸能复合材料的制备方法，具体步骤为：
[0030] (1)多元醇A组分制备:将聚酸多元醇I、改性纳米海泡石、高娃氧玻璃纤维、改性纳 米碳纤维加入到反应蓋中，在ioo°c下加热揽拌0.5小时；随后加入聚酸多元醇n、扩链剂、 开孔剂、硅油和催化剂，充分揽拌混合，冷却后密封保存备用；
[0031] (2)预聚物B组分制备:将二异氯酸醋、碳化二亚胺改性的多异氯酸醋、聚酸多元醇 I加入到反应蓋中，在60°C下反应2小时，充分揽拌混合，制成NC0% = 17重量％的预聚物，冷 却后酱封保存备用；
[0032] (3)聚氨醋复合材料的制备：调节A组分和B组分的溫度，使A组分和B组分的溫