本發(fā)明屬于聚氨酯彈性體，具體涉及救生衣氣囊用中空玻璃微珠/tpu復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、在水上救援和水上活動(dòng)中，救生衣是保障人員生命安全的重要裝備。傳統(tǒng)的救生衣氣囊材料通常存在浮力不足、耐用性差、重量較大等問題。熱塑性聚氨酯（tpu）具有良好的彈性、耐磨性和耐化學(xué)腐蝕性，但單純的tpu材料浮力有限。中空玻璃微珠具有低密度、高浮力的特點(diǎn)，將中空玻璃微珠與tpu復(fù)合，有望開發(fā)出一種新型的救生衣氣囊材料，既能夠充分發(fā)揮中空玻璃微珠的高浮力特性，又能借助tpu的優(yōu)良力學(xué)性能和耐用性，提高救生衣氣囊的整體性能。

2、目前，雖然已有一些關(guān)于復(fù)合材料在不同領(lǐng)域的應(yīng)用研究，但專門針對救生衣氣囊用中空玻璃微珠/tpu復(fù)合材料的研究還相對較少。然而，未經(jīng)改性的中空玻璃微珠與tpu的結(jié)合力較弱，容易在加工過程中造成團(tuán)聚，使用過程中易脫落，影響救生衣的性能。

3、因此，開發(fā)一種救生衣氣囊用中空玻璃微珠/tpu復(fù)合材料及其制備方法，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的市場前景，可以為水上安全提供更可靠的保障。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種救生衣氣囊用中空玻璃微珠/tpu復(fù)合材料，結(jié)實(shí)耐用不易破壞，利用改性中空玻璃微珠提升了tpu材料的浮力，同時(shí)增加了中空玻璃微珠與tpu的結(jié)合力。本發(fā)明還提供其制備方法。

2、本發(fā)明所述的救生衣氣囊用中空玻璃微珠/tpu復(fù)合材料，由如下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料制成：

3、聚醚型二元醇48%-61％，

4、二異氰酸酯28%-33％，

5、混合擴(kuò)鏈劑5%-9%，

6、耐水解劑0.2%-0.4%，

7、抗氧劑0.3%-0.5%，

8、催化劑0.2%-0.4%，

9、改性中空玻璃微珠5%-9%。

10、優(yōu)選的，聚醚型二元醇為聚氧化丙烯二醇、聚四亞甲基二醇、聚氧化乙烯二醇中的一種或多種。

11、優(yōu)選的，二異氰酸酯為二苯基甲烷二異氰酸酯（mdi）。

12、優(yōu)選的，混合擴(kuò)鏈劑為1,4-丁二醇（bdo）和2,2'-二硫二乙醇按質(zhì)量比（2-4）:1混合。

13、優(yōu)選的，耐水解劑為碳化二亞胺。

14、優(yōu)選的，抗氧劑為抗氧劑1024、抗氧劑1010、抗氧劑168中的一種或多種。

15、優(yōu)選的，催化劑為有機(jī)鉍類催化劑、有機(jī)錫類催化劑或鈦酸酯類催化劑中的一種或多種。

16、優(yōu)選的，改性中空玻璃微珠的制備過程如下：

17、（1）將鯨蠟醇聚氧乙烯醚溶于蒸餾水中，配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%-30%的乳濁液，超聲波振動(dòng)2-4h并充分?jǐn)嚢柚瘤L蠟醇聚氧乙烯醚完全溶于水，得到含有鯨蠟醇聚氧乙烯醚的溶液；

18、（2）將中空玻璃微珠加入到含有鯨蠟醇聚氧乙烯醚的溶液中，中空玻璃微珠與含有鯨蠟醇聚氧乙烯醚的溶液的質(zhì)量比為1:（3-5），通過攪拌和超聲波振動(dòng)2-4h使鯨蠟醇聚氧乙烯醚與中空玻璃微珠接觸；

19、（3）過濾、乙醇洗滌、干燥1-2h去除多余的鯨蠟醇聚氧乙烯醚，得到改性中空玻璃微珠。

20、本發(fā)明所述的救生衣氣囊用中空玻璃微珠/tpu復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

21、（1）將聚醚型二元醇、耐水解劑、抗氧劑、催化劑、改性中空玻璃微珠加入到反應(yīng)釜a中混合，將二異氰酸酯放置于反應(yīng)釜b中攪拌，將混合擴(kuò)鏈劑置于反應(yīng)釜c中；

22、（2）通過計(jì)量的澆注系統(tǒng)，將反應(yīng)釜a、b、c中的原料注入雙螺桿擠出機(jī)喂料口，在螺桿轉(zhuǎn)速160-200r/min，140-210℃下，在雙螺桿擠出機(jī)中反應(yīng)、剪切、塑化，經(jīng)水下切粒機(jī)切成橢圓形粒子。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

24、1、混合擴(kuò)鏈劑中引入2,2'-二硫二乙醇擴(kuò)鏈，可在tpu合成過程中直接反應(yīng)，引入s-s鍵在一定條件下可以發(fā)生斷裂和重新形成，使得tpu增強(qiáng)自修復(fù)性和可調(diào)控的力學(xué)性能。同時(shí)擴(kuò)鏈后的tpu產(chǎn)生微交聯(lián)，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)緊密性且在紫外線照射下更加穩(wěn)定，減少老化和降解的發(fā)生，有利于救生衣氣囊的耐久性；

25、2、鯨蠟醇聚氧乙烯醚分子中含有o原子和h原子，o原子電負(fù)性較強(qiáng)，能夠與玻璃微珠表面的羥基等極性基團(tuán)形成氫鍵，氫鍵的鍵能在微觀層面上能夠使鯨蠟醇聚氧乙烯醚較好地附著在玻璃微珠表面，增強(qiáng)兩者之間的結(jié)合力。tpu醚基中的氧原子可以與鯨蠟醇聚氧乙烯醚中的氧原子形成偶-偶極相互作用，從而增強(qiáng)兩者之間的結(jié)合力，這種改性有助于提高玻璃微珠與tpu復(fù)合過程中的分散性和相容性，不影響正常反應(yīng)；

26、3、2,2'-二硫二乙醇擴(kuò)鏈劑的結(jié)構(gòu)和改性中空玻璃微珠的貫穿協(xié)同作用。在受到外力時(shí)，改性玻璃微珠能夠分散應(yīng)力，防止局部應(yīng)力集中導(dǎo)致材料破裂，而2,2'-二硫二乙醇擴(kuò)鏈后的tpu分子鏈能夠通過變形吸收能量，減輕對救生衣氣囊材料的破壞；

27、4、本發(fā)明的制備方法簡單易行，適合大規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種救生衣氣囊用中空玻璃微珠/tpu復(fù)合材料，其特征在于，由如下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料制成：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的救生衣氣囊用中空玻璃微珠/tpu復(fù)合材料，其特征在于，聚醚型二元醇為聚氧化丙烯二醇、聚四亞甲基二醇、聚氧化乙烯二醇中的一種或多種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的救生衣氣囊用中空玻璃微珠/tpu復(fù)合材料，其特征在于，二異氰酸酯為二苯基甲烷二異氰酸酯。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的救生衣氣囊用中空玻璃微珠/tpu復(fù)合材料，其特征在于，混合擴(kuò)鏈劑為1,4-丁二醇和2,2'-二硫二乙醇按質(zhì)量比（2-4）:1混合。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的救生衣氣囊用中空玻璃微珠/tpu復(fù)合材料，其特征在于，耐水解劑為碳化二亞胺。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的救生衣氣囊用中空玻璃微珠/tpu復(fù)合材料，其特征在于，抗氧劑為抗氧劑1024、抗氧劑1010、抗氧劑168中的一種或多種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的救生衣氣囊用中空玻璃微珠/tpu復(fù)合材料，其特征在于，催化劑為有機(jī)鉍類催化劑、有機(jī)錫類催化劑或鈦酸酯類催化劑中的一種或多種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的救生衣氣囊用中空玻璃微珠/tpu復(fù)合材料，其特征在于，改性中空玻璃微珠的制備過程如下：

9.一種權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的救生衣氣囊用中空玻璃微珠/tpu復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于聚氨酯彈性體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及救生衣氣囊用中空玻璃微珠/TPU復(fù)合材料及其制備方法。由如下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料制成：聚醚型二元醇48%?61％，二異氰酸酯28%?33％，混合擴(kuò)鏈劑5%?9%，耐水解劑0.2%?0.4%，抗氧劑0.3%?0.5%，催化劑0.2%?0.4%，改性中空玻璃微珠5%?9%。本發(fā)明結(jié)實(shí)耐用不易破壞，利用改性中空玻璃微珠提升了TPU材料的浮力，同時(shí)增加了中空玻璃微珠與TPU的結(jié)合力。本發(fā)明還提供其制備方法。

技術(shù)研發(fā)人員：羅杰,劉宇,管永,李鵬舉,胡云萌,張寧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東一諾威聚氨酯股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19