專(zhuān)利名稱(chēng)：原位聚合聚氨酯與蒙脫土納米復(fù)合物及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬有蒙脫土參與的原位聚合聚氨酯與蒙脫土的合成技術(shù)及制得的高分子復(fù)合物，尤其是原位聚合聚氨酯與蒙脫土納米復(fù)合物及制備方法，可廣泛應(yīng)用于塑料、彈性體、涂料、纖維、粘接劑等場(chǎng)合。
背景技術(shù)：
目前合成聚氨酯樹(shù)脂是采用聚醚、聚酯、擴(kuò)鏈劑、催化劑與異氰酸酯混合在一起或加入部分溶劑，用一步法反應(yīng)形成聚合物，或用聚醚、聚酯，與多異氰酸酯反應(yīng)形成預(yù)聚體，再用擴(kuò)鏈劑擴(kuò)鏈的二步法合成高分子量聚氨酯。通用聚醚型聚氨酯一般強(qiáng)度??；聚酯型聚氨酯由于酯鍵的存在具有耐水解性差的缺點(diǎn)，這些通用聚醚、聚酯合成的聚氨酯不能應(yīng)用于高性能的場(chǎng)合，例如，同時(shí)需要高強(qiáng)度和耐水解性的應(yīng)用。用四氫呋喃聚醚制的聚氨酯因分子結(jié)構(gòu)規(guī)整性好，易形成較多的微晶結(jié)構(gòu)，因此既有好的力學(xué)性能，又有好的耐水解性，但四氫呋喃聚醚比通用聚醚、聚酯價(jià)格高出一倍以上，在一定程度上限制了其大范圍的應(yīng)用。若用蒙脫土與熱塑性聚氨酯熔融共混或在聚氨酯溶液中混合蒙脫土，由于蒙脫土層間距很小，大分子很難進(jìn)行插層，因此不能得到性能有極大提高的蒙脫土納米復(fù)合聚氨酯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種配伍先進(jìn)、工藝合理、產(chǎn)品力學(xué)性能和耐水解性強(qiáng)、價(jià)格低廉的原位聚合聚氨酯與蒙脫土納米復(fù)合物及制備方法。
原位聚合聚氨酯與蒙脫土納米復(fù)合物，其特征在于所述的復(fù)合物組成為
(1)蒙脫土用量為0.5-5wt％(2)多異氰酸酯的用量為5-40wt％(3)聚醚或/和聚酯用量10-75wt％(4)擴(kuò)鏈劑用量1-5wt％(5)催化劑用量0.1-1wt％(6)溶劑用量0-70wt％蒙脫土的細(xì)度小于300目。
多異氰酸酯包括甲苯二異氰酸酯或二苯基甲烷二異氰酸酯或多苯基多次甲基多異氰酸酯。
聚醚包括二羥基聚氧化丙烯醚或三羥基聚氧化丙烯醚，聚酯包括聚己二酸乙二醇聚酯醇或聚己二酸丁二醇聚酯醇。
擴(kuò)鏈劑包括乙二醇或丙三醇。
催化劑包括三乙撐二胺或辛酸亞錫。
有機(jī)溶劑包括二甲基甲酰胺或甲乙酮或乙酸乙酯或二甲苯。
原位聚合聚氨酯與蒙脫土納米復(fù)合物的制備方法將0.5-5wt％的蒙脫土，10-75wt％聚醚和/或聚酯加入反應(yīng)器中預(yù)分散待用，或先將蒙脫土在溶劑中預(yù)分散待用，再將上述二種分散液分別加入反應(yīng)器，然后加入5-40wt％異氰酸酯，10-75wt％聚醚或/和聚酯的預(yù)聚物，1-5wt％擴(kuò)鏈劑，0.1-1wt％催化劑，在50-100℃聚合4-8小時(shí)，終止聚合，制成原位聚合聚氨酯與蒙脫土納米彈性體復(fù)合物和原位聚合聚氨酯與蒙脫土納米膠液復(fù)合物。
本發(fā)明的原位聚合聚氨酯與蒙脫土納米復(fù)合物及制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，工藝先進(jìn)，配伍合理，產(chǎn)品性能優(yōu)良，既有良好的力學(xué)性能，又有良好的耐水解性，產(chǎn)品成本低，具有較大的實(shí)施價(jià)值和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1一步法合成原位聚合聚醚聚氨酯與蒙脫土納米膠液復(fù)合物將1wt％蒙脫土與70wt％二甲基甲酰胺加入反應(yīng)器，高速分散24小時(shí)，加入18wt％二羥基聚氧化丙烯醚聚醚多元醇，1.6wt％乙二醇9.3wt％二苯基甲烷二異氰酸酯，0.1wt％三乙撐二胺，在60-80℃反應(yīng)4-6小時(shí)，使粘度達(dá)到4-12萬(wàn)厘泊，終止反應(yīng)，得到原位聚合聚醚聚氨酯與蒙脫土納米膠液復(fù)合物。
實(shí)施例2二步法合成原位聚合聚醚聚氨酯與蒙脫土納米膠液復(fù)合物第一步將0.5wt％蒙脫土與20wt％二甲基甲酰胺和14wt％二羥基聚氧化丙烯醚加入反應(yīng)器，高速分散2小時(shí)，然后加入6.5wt％二苯基甲烷二異氰酸酯在60-80℃反應(yīng)1-2小時(shí)。第二步加入2.4wt％乙二醇擴(kuò)鏈劑，50wt％二甲基甲酰胺和0.1wt％辛酸亞錫反應(yīng)1-2小時(shí)，再加入的6.5wt％二苯基甲烷二異氰酸酯，反應(yīng)2-4小時(shí)，使粘度達(dá)到4-12萬(wàn)厘泊，終止反應(yīng)，得到原位聚合聚醚聚氨酯與蒙脫土納米膠液復(fù)合物。
實(shí)施例3原位聚合聚醚、聚酯聚氨酯與蒙脫土納米膠液復(fù)合物的制備將1wt％蒙脫土與30wt％二甲基甲酰胺加入第一反應(yīng)器，高速分散24小時(shí)待用。另一反應(yīng)器中加入40％二甲基甲酰胺，7wt％二羥基聚氧化丙烯醚，7wt％聚己二酸丁二醇聚酯醇和6.5wt％二苯基甲烷二異氰酸酯在60-80℃反應(yīng)1-2小時(shí)，然后加入第一反應(yīng)器中蒙脫土的預(yù)分散物和1.9wt％乙二醇擴(kuò)鏈劑，反應(yīng)1-2小時(shí)，再加入6.5wt％二苯基甲烷二異氰酸酯，0.1wt％辛酸亞錫，反應(yīng)2-4小時(shí)，使粘度達(dá)到4-12萬(wàn)厘泊，終止反應(yīng)，得到原位聚合聚醚、聚酯聚氨酯與蒙脫土納米膠液復(fù)合物。
實(shí)施例4原位聚合聚酯聚氨酯與蒙脫土納米膠液復(fù)合物的制備將1wt％蒙脫土，30wt％二甲苯，18wt％聚己二酸乙二醇聚酯醇加入反應(yīng)器，高速分散24小時(shí)，加入4.65wt％二苯基甲烷二異氰酸酯在60-80℃反應(yīng)1-2小時(shí)，然后加入1.6wt％乙二醇和20wt％二甲苯，反應(yīng)1-2小時(shí)，再加入4.65wt％二苯基甲烷二異氰酸酯，20wt％二甲苯，0.1wt％辛酸亞錫，反應(yīng)2-4小時(shí)，使粘度達(dá)到4-12萬(wàn)厘泊，終止反應(yīng)，得到原位聚合聚酯聚氨酯與蒙脫土納米膠液復(fù)合物。
實(shí)施例5原位聚合聚醚聚氨酯與蒙脫土納米彈性體復(fù)合物的制備將4％蒙脫土和50wt％三羥基聚氧化丙烯醚加入反應(yīng)器，高速分散24小時(shí)，加入36wt％甲苯二異氰酸酯，3.9wt％丁二醇，6wt％的丙三醇，0.1wt％三乙撐二胺，控制溫度在60-80℃反應(yīng)0.5小時(shí)，待體系變粘稠后，抽真空脫泡，乘熱傾入模具，放入100℃烘箱中后固化24小時(shí)，冷卻后脫模，得原位聚合聚醚聚氨酯與蒙脫土納米彈性體復(fù)合物實(shí)施例6用上述合成產(chǎn)物和未用蒙脫土復(fù)合的聚氨酯制成試樣，測(cè)得的力學(xué)性能和耐水解性比較結(jié)果如下
斷裂強(qiáng)度斷裂延伸率耐水解性樣品(Mpa) (％)(10％NaOH)未加蒙脫土聚醚聚氨4天拉后變形，20.43 382.4酯，一步法10天有小洞實(shí)施例1蒙脫土聚醚36.05 640.5聚氨酯，一步法10天完好未加蒙脫土聚醚聚氨25.56 405.8酯，二步法 /實(shí)施例2蒙脫土聚醚42.60 739.8聚氨酯，二步法 .10天完好未加蒙脫土聚酯聚氨 4天有小洞，40.35413.8酯，二步法 10天破裂實(shí)施例3蒙脫土聚39.06700.8醚、聚酯聚氨酯 10天完好實(shí)施例4蒙脫土聚4天完好，44.33490.9酯聚氨酯 10天膜發(fā)白實(shí)施例5蒙脫土聚醚26.58601.2聚氨酯 /上表部分結(jié)果說(shuō)明用原位聚合方法制得的聚氨酯與蒙脫土納米復(fù)合物，與未加蒙脫土的聚氨酯相比，力學(xué)性能和耐水解性能均有顯著的提高，特別是原位聚合聚醚聚氨酯與蒙脫土納米復(fù)合物的抗拉強(qiáng)度提高了100％以上，斷裂延伸率提高90％；原位聚合聚酯聚氨酯與蒙脫土納米復(fù)合物的耐水解性能，與未用蒙脫土的聚酯聚氨酯相比，提高2.5倍以上；采用二步法合成原位聚合聚氨酯與蒙脫土樣品，比一步法未加蒙脫土合成的聚氨酯樣品具有更好的力學(xué)性能。
權(quán)利要求
1.原位聚合聚氨酯與蒙脫土納米復(fù)合物，其特征在于所述的復(fù)合物組成為(1)蒙脫土用量為0.5-5wt％(2)多異氰酸酯的用量為5-40wt％(3)聚醚或/和聚酯用量10-75wt％(4)擴(kuò)鏈劑用量1-5wt％(5)催化劑用量0.1-1wt％(6)溶劑用量0-70wt％
2.如權(quán)利要求1所述的原位聚合聚氨酯與蒙脫土納米復(fù)合物，其特征在于所述的蒙脫土的細(xì)度小于300目。
3.如權(quán)利要求1所述的原位聚合聚氨酯與蒙脫土納米復(fù)合物，其特征在于所述的多異氰酸酯包括甲苯二異氰酸酯或二苯基甲烷二異氰酸酯或多苯基多次甲基多異氰酸酯。
4.如權(quán)利要求1所述的原位聚合聚氨酯與蒙脫土納米復(fù)合物，其特征在于所述的聚醚包括二羥基聚氧化丙烯醚或三羥基聚氧化丙烯醚，聚酯包括聚己二酸乙二醇聚酯醇或聚己二酸丁二醇聚酯醇。
5.如權(quán)利要求1所述的原位聚合聚氨酯與蒙脫土納米復(fù)合物，其特征在于所述的擴(kuò)鏈劑包括乙二醇或丙三醇。
6.如權(quán)利要求1所述的原位聚合聚氨酯與蒙脫土納米復(fù)合物，其特征在于所述的催化劑包括三乙撐二胺或辛酸亞錫。
7.如權(quán)利要求1所述的原位聚合聚氨酯與蒙脫土納米復(fù)合物，其特征在于所述的有機(jī)溶劑包括二甲基甲酰胺或甲乙酮或乙酸乙酯或二甲苯。
8.如權(quán)利要求1所述的原位聚合聚氨酯與蒙脫土納米復(fù)合物的制備方法，其特征在于，將0.5-5wt％的蒙脫土，10-75wt％聚醚或/和聚酯加入反應(yīng)器中預(yù)分散待用，或先將蒙脫土在溶劑中預(yù)分散待用，再將上述二種分散液分別加入反應(yīng)器，然后分別加入5-40wt％異氰酸酯，10-75wt％聚醚或/和聚酯的預(yù)聚物，1-5wt％擴(kuò)鏈劑，0.1-1wt％催化劑，在50-100℃聚合4-8小時(shí)，終止聚合，制成原位聚合聚氨酯與蒙脫土納米彈性體復(fù)合物和原位聚合聚氨酯與蒙脫土納米膠液復(fù)合物。
全文摘要
本發(fā)明提供一種原位聚合聚氨酯與蒙脫土納米復(fù)合物及制備方法，將蒙脫土，聚醚或/和聚酯加入反應(yīng)器中預(yù)分散待用，或先將蒙脫土在溶劑中預(yù)分散待用，再將上述二種分散液分別加入反應(yīng)器，待原料單體或溶劑滲入蒙脫土層片界面間，達(dá)到蒙脫土預(yù)脹和單體在位，然后通過(guò)單體的聚合反應(yīng)熱和分子擴(kuò)鏈作用進(jìn)一步解離蒙脫土，形成聚氨酯與蒙脫土納米復(fù)合物。這一結(jié)果使得蒙脫土在樹(shù)脂中有優(yōu)良的分散，增加了聚氨酯樹(shù)脂分子間和其與蒙脫土片層間的作用力，促進(jìn)聚氨酯分子的結(jié)晶，屏蔽了介質(zhì)對(duì)聚氨酯分子的酯鍵，氨酯鍵，醚鍵的水解破壞，同時(shí)具有優(yōu)良的力學(xué)性能和耐水解性能，可廣泛應(yīng)用于塑料、彈性體、涂料、纖維、粘接劑，既降低了成本又提高了性能。
文檔編號(hào)C08L75/00GK1552766SQ0312920
公開(kāi)日2004年12月8日 申請(qǐng)日期2003年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月5日
發(fā)明者鄔潤(rùn)德, 童筱莉 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)