一种聚氨酯组合料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及涂料，尤其涉及一种聚氨酯组合料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、聚氨酯是一种由多元醇和多异氰酸酯经缩聚反应形成的高分子材料，聚氨酯的种类繁多，包括聚醚型、聚酯型、聚酰亚胺型、聚脲型，各种类型的聚氨酯都能够用于制备成聚氨酯塑料、聚氨酯纤维、聚氨酯橡胶以及弹性体等材料。并且聚氨酯还可以制作粘合剂、涂料、合成革等。

2、因此，聚氨酯在实际生活中的各个不同行业里都有着不同的应用；在应用的过程中如何提供一种力学性能优异、温度稳定性好的聚氨酯材料是广泛追求的目标。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种力学性能优异以及耐热性能优异的聚氨酯组合料。

2、为实现上述目的，在本发明的第一方面，本发明提供了一种聚氨酯组合料，所述聚氨酯组合料包括以下质量份的组分：聚醚多元醇100份、异氰酸酯15-60份、交联剂2-10份、催化剂0.05-2份、扩链剂3-10份、纳米碳化硅晶须0.5-8份、发泡剂1-5份、泡沫稳定剂0.2-2份；

3、所述聚醚多元醇的羟值为17-40mg koh/g；

4、所述异氰酸酯包括赖氨酸二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯。

5、本发明提供的聚氨酯组合料通过选择合适质量份的组分，组分之间相互协同，得到的聚氨酯组合料具有优异的拉伸强度和抗撕裂强度，并且得到的聚氨酯组合料还具有优异的耐热性；

6、具体地，第一方面，在聚氨酯的制备过程中，原料中聚醚多元醇的羟值范围会影响制备得到的聚氨酯分子链中的交联点数量以及碳骨架数量，同时还会影响到制备得到的聚氨酯组合料中的链节空间，即影响到分子之间的孔隙大小；第二方面，异氰酸酯的类型不同代表着其结构不同，不同的结构不仅会影响到反应过程中的活性，而且会影响反应后的链段的类型，从而影响产物分子间基团的相互作用，比如影响到分子间氢键的数量或者强度，进而影响到产品的力学性能和耐热性能；第三方面，纳米碳化硅晶须也能够进一步帮助提升聚氨酯组合料的力学性能和耐热稳定性；第四方面，选择本发明中特定羟值范围内的聚醚多元醇和特定种类的异氰酸酯进行复配，同时配合加入特定质量份的纳米碳化硅晶须以及扩链剂，能够得到综合性能优异的聚氨酯组合料。

7、作为本发明所述聚氨酯组合料的优选实施方式，所述聚氨酯组合料包括以下质量份的组分：聚醚多元醇100份、异氰酸酯20-30份、交联剂4-6份、催化剂0.1-0.5份、扩链剂5-8份、纳米碳化硅晶须2-4份、发泡剂2-3份、泡沫稳定剂0.5-1份。

8、本发明研究发现，聚氨酯组合料的组分的质量份会对产品的性能带来影响，当进一步选择聚氨酯组合料的质量份在上述优选范围内时，得到的聚氨酯组合料的拉伸强度和抗撕裂强度更高，并且耐热性更好。

9、作为本发明所述聚氨酯组合料的优选实施方式，所述聚醚多元醇包括hsh-240和hsh-230。

10、本发明研究发现，聚醚多元醇具体选择的类型也会影响到产品的性能，当进一步选择聚醚多元醇为hsh-240和hsh-230时，得到的产品的综合性能更优。

11、作为本发明所述聚氨酯组合料的优选实施方式，所述hsh-240和hsh-230的质量比为1：(1.5-2)。

12、示例性地，所述hsh-240和hsh-230的质量比可为1：(1.5-2)之间的任意点值或任意两点范围值，比如可为1:1.5、1:1.6、1:1.7、1:1.8、1:1.9、1:2.0等。

13、本发明研究发现，当选择的聚醚多元醇为hsh-240和hsh-230时，hsh-240和hsh-230两者之间的质量比也会影响到制备得到的聚氨酯组合料的力学性能和耐热性能，当进一步选择hsh-240和hsh-230的质量比为1：(1.5-2)时，得到的产品的综合性能更优。

14、作为本发明所述聚氨酯组合料的优选实施方式，所述赖氨酸二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的质量比为1：(0.2-0.8)。

15、示例性地，所述赖氨酸二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的质量比可为1：(0.2-0.8)之间的任意点值或任意两点范围值，比如可为1:0.2、1:0.3、1:0.4、1:0.5、1:0.6、1:0.7、1:0.8等。

16、本发明研究发现，赖氨酸二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯同时作为反应的异氰酸酯时，两者的质量比会明显影响到制备得到的聚氨酯组合料的力学性能，并且对聚氨酯组合料的耐热性能也有一定的影响，当进一步选择赖氨酸二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的质量比为1：(0.2-0.8)时，得到的产品的综合性能更优。

17、作为本发明所述聚氨酯组合料的优选实施方式，所述纳米碳化硅晶须的平均长径比为50-150。

18、示例性地，所述纳米碳化硅晶须的平均长径比可为50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150等。

19、本发明研究发现，纳米碳化硅晶须的平均长径比会影响到产品的综合性能，当进一步选择纳米碳化硅晶须的平均长径比在本发明给出的范围内时，一方面能够避免纳米碳化硅晶须的平均长径比过小从而对产品的力学性能和耐热性能提升不显著的问题，另一方面也能够避免纳米碳化硅晶须的平均长径比过大导致的对产品的力学性能和耐热性能的损害问题。

20、作为本发明所述聚氨酯组合料的优选实施方式，所述扩链剂包括乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇中的至少一种。

21、优选地，所述扩链剂包括1,4-丁二醇。

22、本发明研究发现，扩链剂的选择也会影响到聚氨酯组合料的综合性能，当进一步选择扩链剂为1,4-丁二醇时，得到的产品的力学性能更优，并且耐热性能特呈现出一定的上升趋势。

23、作为本发明所述聚氨酯组合料的优选实施方式，所述交联剂包括三乙醇胺、二乙醇胺、甘油中的至少一种。

24、优选地，所述交联剂为甘油。

25、作为本发明所述聚氨酯组合料的优选实施方式，所述催化剂包括有机锡类催化剂、有机铋类催化剂中的至少一种。

26、示例性地，所述有机锡类催化剂包括四苯基锡、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡中的至少一种；所述有机铋类催化剂包括环烷酸铋、异辛酸铋、月桂酸铋中的至少一种。

27、作为本发明所述聚氨酯组合料的优选实施方式，所述发泡剂包括水。

28、作为本发明所述聚氨酯组合料的优选实施方式，所述泡沫稳定剂包括聚硅氧烷-聚醚共聚物。

29、在本发明的第二方面，本发明提供了一种聚氨酯组合料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

30、(1)将聚醚多元醇、交联剂、催化剂、扩链剂、纳米碳化硅晶须、发泡剂、泡沫稳定剂混合反应，得组分a；

31、(2)将异氰酸酯作为组分b；

32、(3)将组分a和组分b分别密封保存，得聚氨酯组合料。

33、在本发明的第三方面，本发明还提供了一种所述聚氨酯组合料的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：在高压作用下将组分a和组分b混合均匀，然后以抵压形式雾化喷出并迅速发泡成型，得到聚氨酯泡沫材料。例如，利用气动式无气喷涂机，将组分a和组分b分别注入喷枪中，在高压作用下于混合室内混合均匀，然后以低压形式雾化喷出并迅速发泡成型。

34、在本发明的第四方面，本发明提供了一种所述聚氨酯组合料在制备涂料中的应用。

35、本发明提供的聚氨酯组合料具有优异的力学性能和耐热性能，并且采用发泡成型的方式，能够较好的应用于涂料的制备中。

36、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

37、本发明提供的聚氨酯组合料通过选择合适质量份的组分，组分之间相互协同，得到的聚氨酯组合料具有优异的拉伸强度和抗撕裂强度，并且得到的聚氨酯组合料还具有优异的耐热性。同时，本发明提供的聚氨酯组合料的原料来源广泛，制备方法操作简单，有利于实际生产。

技术特征：

1.一种聚氨酯组合料，其特征在于，所述聚氨酯组合料包括以下质量份的组分：聚醚多元醇100份、异氰酸酯15-60份、交联剂2-10份、催化剂0.05-2份、扩链剂3-10份、纳米碳化硅晶须0.5-8份、发泡剂1-5份、泡沫稳定剂0.2-2份；

2.根据权利要求1所述的聚氨酯组合料，其特征在于，所述聚氨酯组合料包括以下质量份的组分：聚醚多元醇100份、异氰酸酯20-30份、交联剂4-6份、催化剂0.1-0.5份、扩链剂5-8份、纳米碳化硅晶须2-4份、发泡剂2-3份、泡沫稳定剂0.5-1份。

3.根据权利要求1所述的聚氨酯组合料，其特征在于，所述聚醚多元醇包括hsh-240和hsh-230。

4.根据权利要求3所述的聚氨酯组合料，其特征在于，所述hsh-240和hsh-230的质量比为1：(1.5-2)。

5.根据权利要求1所述的聚氨酯组合料，其特征在于，所述赖氨酸二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的质量比为1：(0.2-0.8)。

6.根据权利要求1所述的聚氨酯组合料，其特征在于，所述纳米碳化硅晶须的平均长径比为50-150。

7.根据权利要求1所述的聚氨酯组合料，其特征在于，所述扩链剂包括乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的聚氨酯组合料，其特征在于，满足如下至少一者：

9.如权利要求1-8任一项所述的聚氨酯组合料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

10.如权利要求1-8任一项所述的聚氨酯组合料在制备涂料中的应用。

技术总结
本发明涉及一种聚氨酯组合料及其制备方法和应用，属于涂料技术领域。本发明提供的聚氨酯组合料包括以下质量份的组分：聚醚多元醇100份、异氰酸酯15‑60份、交联剂2‑10份、催化剂0.05‑2份、扩链剂3‑10份、纳米碳化硅晶须0.5‑8份、发泡剂1‑5份、泡沫稳定剂0.2‑2份；所述聚醚多元醇的羟值为17‑40mg KOH/g；所述异氰酸酯包括赖氨酸二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯。本发明提供的聚氨酯组合料具有优异的拉伸强度和抗撕裂强度，并且得到的聚氨酯组合料还具有优异的耐热性。同时，本发明提供的聚氨酯组合料的原料来源广泛，制备方法操作简单，有利于实际生产。

技术研发人员：夏建军,李云,杨庆云,唐振发
受保护的技术使用者：广东图恩新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23