本發(fā)明涉及聚氨酯加工，具體涉及一種耐磨抗沖擊篩板用復(fù)合聚氨酯材料的制備方法。

背景技術(shù)：

1、聚氨酯材料引入篩板制造后，因其出色的耐磨和抗沖擊性能受到青睞，初始階段，這種材料主要應(yīng)用于較輕的篩分任務(wù)，隨著化學(xué)配方和加工技術(shù)的發(fā)展，其耐磨性和抗撕裂強(qiáng)度得到顯著提升，適應(yīng)更復(fù)雜的工業(yè)應(yīng)用；隨著科技的進(jìn)步，納米技術(shù)的引入進(jìn)一步增強(qiáng)了聚氨酯的結(jié)構(gòu)，提高了其在高沖擊環(huán)境下的表現(xiàn)。

2、現(xiàn)有技術(shù)cn108164981a公開了一種聚氨酯篩板及其制備方法，其具有高耐磨、高強(qiáng)度、高硬度，且重量輕、篩分效率高、不堵孔、抗摩擦、抗沖擊、抗撕裂、噪聲低、安裝方便、使用壽命長、承載能力大、綜合效益高的聚氨酯篩板及其制備方法，所述聚氨酯篩板按重量份數(shù)計由以下原料組成：100份聚氨酯預(yù)聚體、14-14.5份moca、5-8份微硅粉、2-5份氧化鋅和1-2份鈦白粉；該發(fā)明所選用的原料易得、制備工藝操作簡單，制備而得的聚氨酯篩板耐磨性強(qiáng)，具有良好的物化性能。

3、然而，上述專利內(nèi)容是將聚氨酯預(yù)聚體和輔料間的混合，并最終通過硫化得到所需的聚氨酯材料，但是，聚氨酯預(yù)聚體和無機(jī)填料間的極性差異較大，使材料間的界面結(jié)合力較弱，導(dǎo)致在后續(xù)澆筑的過程中材料間的相容性較差，影響篩板的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而在過篩的過程中形成界面損耗，導(dǎo)致被篩物的純凈度和尺寸精準(zhǔn)度降低，且輔料成分過于單一僅存在硫化劑和無機(jī)填料，使聚氨酯的抗沖擊等性能有待進(jìn)一步提高。

4、針對此方面的技術(shù)缺陷，現(xiàn)提出一種解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種耐磨抗沖擊篩板用復(fù)合聚氨酯材料的制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中篩板用復(fù)合聚氨酯材料的耐磨性能和抗沖擊性能有待進(jìn)一步提高的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種耐磨抗沖擊篩板用復(fù)合聚氨酯材料的制備方法，包括以下步驟：

4、s1、將聚四氫呋喃、改性氟硅樹脂、二月桂酸二丁基錫和甲苯加入到反應(yīng)釜中攪拌，反應(yīng)釜溫度升高至60-80℃后，向反應(yīng)釜中加入甲苯-2,6-二異氰酸酯溶液，保溫反應(yīng)2-3h，反應(yīng)完成后，后處理得到低摩擦聚氨酯；

5、制備低摩擦聚氨酯的反應(yīng)方程式：

6、式中：；。

7、制備低摩擦聚氨酯的反應(yīng)原理為：在催化劑的催化下，反應(yīng)物底物間發(fā)生聚合反應(yīng)，形成甲苯-2,6-二異氰酸酯為鏈段核心的聚氨酯結(jié)構(gòu)，最終制備得到低摩擦聚氨酯。

8、s2、按重量份計將80-100份低摩擦聚氨酯、20-30份改性硅填料、10-15份固化劑、10-15份觸變劑、15-20份增塑劑、5-10份阻燃劑和5-8份抗氧化劑加入到攪拌釜中混合均勻得到混合料；

9、s3、將混合料加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，得到復(fù)合聚氨酯。

10、進(jìn)一步的，步驟s1中，反應(yīng)釜攪拌速率為80-120rpm，甲苯-2,6-二異氰酸酯溶液由甲苯-2,6-二異氰酸酯溶液和甲苯按1g:2ml的用量比配置得到，聚四氫呋喃、改性氟硅樹脂、二月桂酸二丁基錫、甲苯和甲苯-2,6-二異氰酸酯溶液的用量比為4-5g:8-10g:0.2-0.5g:40-60ml:10-12ml，后處理包括：反應(yīng)釜冷卻至室溫后，將反應(yīng)液加入到水浴溫度為80-100℃的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀內(nèi)，減壓蒸餾至無液體采出，得到低摩擦聚氨酯；步驟s2中，雙螺桿擠出機(jī)的從進(jìn)料口朝向出料口方向的八個溫度區(qū)段的溫度依次為180℃、195、195℃、210℃、210℃、220℃、220℃，雙螺桿擠出機(jī)的主機(jī)轉(zhuǎn)速為80-120rpm，壓力為100-150bar。

11、進(jìn)一步的，固化劑為二苯基甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯和異佛爾酮二異氰酸酯中的一種或多種；觸變劑為有機(jī)硅觸變劑、羥基乙酸鈣和膨脹微球中的一種或多種；增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二異壬酯和鄰苯二甲酸二丁酯中的一種或多種；阻燃劑為三聚氰胺和六溴環(huán)十二烷中的一種或兩種；抗氧化劑為硫化異丁基酚和三苯基磷酸酯中的一種或兩種。

12、進(jìn)一步的，改性氟硅樹脂的制備方法包括以下步驟：

13、a1、將雜化硅油、三氯化鉬和甲苯加入到反應(yīng)釜中攪拌，反應(yīng)釜溫度升高至50-60℃后，向反應(yīng)釜中加入過氧叔丁醇，保溫攪拌1-2h，反應(yīng)完成后，后處理得到環(huán)氧氟硅樹脂；

14、制備環(huán)氧氟硅樹脂的反應(yīng)方程式為：

15、制備環(huán)氧氟硅樹脂的反應(yīng)原理為：在過氧化物的催化氧化下，雜化硅油鏈段末端的雙鍵被氧化成環(huán)氧基，最終制備得到環(huán)氧氟硅樹脂。

16、a2、將環(huán)氧氟硅樹脂、三乙胺和甲苯加入到反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜溫度升高至40-60℃后，向反應(yīng)釜中加入2,3,4,5,6-五氟苯甲酸，保溫反應(yīng)1-2h，后處理得到改性氟硅樹脂。

17、制備改性氟硅樹脂的反應(yīng)方程式為：

18、式中：。

19、制備改性氟硅樹脂的反應(yīng)原理為：在堿性條件的催化下，環(huán)氧氟硅樹脂上的環(huán)氧基發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，產(chǎn)生自由基與2,3,4,5,6-五氟苯甲酸的羧基發(fā)生反應(yīng)，最終制備得到改性氟硅樹脂。

20、進(jìn)一步的，步驟a1中，反應(yīng)釜攪拌速率為80-120rpm，雜化硅油、三氯化鉬、甲苯和過氧叔丁醇的用量比為5-8g:0.2-0.5g:30-50ml:2-3g，后處理包括：反應(yīng)釜降低至室溫后，抽濾反應(yīng)液收集濾液，將加入到水浴溫度為80-100℃的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀內(nèi)，減壓蒸餾至無液體采出，得到環(huán)氧氟硅樹脂；步驟a2中，環(huán)氧氟硅樹脂、三乙胺、甲苯和2,3,4,5,6-五氟苯甲酸的用量比為5-8g:0.2-0.5g:30-50ml:2-3g，后處理包括：反應(yīng)釜冷卻至室溫后，將反應(yīng)液加入到水浴溫度為80-100℃的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀內(nèi)，減壓蒸餾至無液體采出，得到改性氟硅樹脂。

21、進(jìn)一步的，雜化硅油的制備方法為：

22、b1、將三氟丙基甲基環(huán)三硅氧烷、四氟甲醚菊酯、雙(二甲基(乙烯基)硅基)二氫化鉑和甲苯加入到反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜溫度升高至30-40℃，保溫反應(yīng)1-2h，后處理得到改性環(huán)硅烷；

23、制備改性環(huán)硅烷的反應(yīng)方程式為：

24、式中：；。

25、制備改性環(huán)硅烷的反應(yīng)原理為：在催化劑的引發(fā)下，三氟丙基甲基環(huán)三硅氧烷上的硅氫鍵與四氟甲醚菊酯上的雙鍵發(fā)生硅氫加成反應(yīng)，最終制備得到改性環(huán)硅烷，改性環(huán)硅烷的質(zhì)譜分析數(shù)據(jù)為m/z:1590.52(100.0%),1591.52(91.3%),?1592.52(42.6%),1593.52(14.7%),1592.51(10.1%),1593.53(7.2%),1594.52(4.4%),1594.53(3.1%),1595.52(1.2%),1593.51(1.0%)。

26、b2、將改性環(huán)硅烷、四甲基二乙烯基二硅氧烷、甲基硅油和乙醚加入到反應(yīng)釜中，室溫下攪拌15-20min，得到反應(yīng)前驅(qū)液；

27、b3、將反應(yīng)前驅(qū)液和98wt%硫酸溶液加入到反應(yīng)釜中，室溫環(huán)境下保溫反應(yīng)8-10h后，向裝有反應(yīng)液的反應(yīng)釜中加入碳酸氫鈉固體，直至反應(yīng)液ph=7-8，后處理得到雜化硅油。

28、制備雜化硅油的反應(yīng)方程式為：

29、制備雜化硅油的反應(yīng)原理為：在濃硫酸的催化作用下，反應(yīng)物底物發(fā)生水解，四甲基二乙烯基二硅氧烷作為調(diào)聚劑，改性環(huán)硅烷、甲基硅油作為主鏈單體物質(zhì)，同時側(cè)鏈的碳氧硅結(jié)構(gòu)發(fā)生水解，最終制備了雜化硅油。

30、進(jìn)一步的，步驟b1中，三氟丙基甲基環(huán)三硅氧烷、四氟甲醚菊酯、雙(二甲基(乙烯基)硅基)二氫化鉑和甲苯的用量比為8-10g:3-5g:0.2-0.5g:40-60ml，反應(yīng)釜攪拌速率為40-60rpm，后處理包括：反應(yīng)釜冷卻至室溫后，將反應(yīng)液加入到水浴溫度為80-100℃的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀內(nèi)，減壓蒸餾至無液體采出，得到改性環(huán)硅烷；步驟b2中，反應(yīng)釜攪拌速率為80-120rpm，改性環(huán)硅烷、四甲基二乙烯基二硅氧烷、甲基硅油和乙醚的用量比為5-6g:2-3g:4-5g:40-60ml；步驟b3中，反應(yīng)前驅(qū)液和98wt%硫酸溶液的用量比為20-30ml:4-5ml，后處理包括：反應(yīng)釜冷卻至室溫后，將反應(yīng)液加入到水浴溫度為80-100℃的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀內(nèi)，減壓蒸餾至無液體采出，得到雜化硅油。

31、進(jìn)一步的，改性硅填料的制備方法包括以下步驟：

32、c1、將三乙氧基硅烷和乙醇加入到反應(yīng)釜中攪拌，反應(yīng)釜溫度上升至50-60℃后，向反應(yīng)釜中的滴加5-10wt%氨水溶液，控制溶液ph=9-11，保溫攪拌6-8h，反應(yīng)完成后，后處理得到改性納米二氧化硅顆粒；

33、c2、將納米二氧化硅顆粒和二甲基亞砜加入到反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜溫度升高至60-80℃后，向反應(yīng)釜中加入聚合物溶液，保溫反應(yīng)4-6h，反應(yīng)完成后，后處理得到改性硅填料。

34、反應(yīng)原理：在堿性條件下，三乙氧基硅烷發(fā)生水解后產(chǎn)生硅醇基團(tuán)，產(chǎn)生的硅醇基團(tuán)間發(fā)生縮合，進(jìn)一步形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，反應(yīng)完成后經(jīng)過高溫煅燒并氧化得到改性納米二氧化硅顆粒，其表面的活性基團(tuán)會吸引反應(yīng)單體在其表面進(jìn)行原位聚合，最終形成包覆結(jié)構(gòu)，得到改性硅填料。

35、進(jìn)一步的，步驟c1中，反應(yīng)釜攪拌速率為80-120rpm，三乙氧基硅烷和乙醇的用量比為10-15ml:40-60ml，后處理包括：反應(yīng)釜溫度降低至室溫后，將反應(yīng)釜轉(zhuǎn)移至水浴溫度為80-100℃的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀內(nèi)，減壓蒸餾至無液體采出，收集底部沉淀，將沉淀轉(zhuǎn)移至管式爐中，通入氮氣保護(hù)后，管式爐以5℃/min的升溫速率升溫至400-600℃，保溫處理2-3h后，向管式爐中通入氧氣，氧氣的通入速率為0.5-1.5l/min，保溫處理1-2h，得到納米二氧化硅顆粒；步驟c2中，納米二氧化硅顆粒、二甲基亞砜和聚合物溶液的用量比為8-10g:30-40ml:10-20ml，聚合物溶液由3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、偶氮二異丁腈和二甲基亞砜按5-8g:2-3g:15-20ml的用量比配置得到，后處理包括：反應(yīng)釜溫度降低至室溫后，抽濾反應(yīng)液收集濾餅，將濾餅放置于溫度為80℃的干燥箱中真空干燥至濾餅恒重，得到改性硅填料。

36、本發(fā)明具備下述有益效果：

37、1、本發(fā)明制備的復(fù)合聚氨酯中，成分復(fù)合聚氨酯內(nèi)部的鏈段結(jié)構(gòu)具有大量的氟基團(tuán)和硅氧基團(tuán)，其中大量的氟基使復(fù)合聚氨酯具有極強(qiáng)的表面能，使材料的摩擦系數(shù)顯著降低，其作為篩板的材料減少了篩分效率并降低了物料磨損，大量的硅氧烷基團(tuán)增強(qiáng)了其與本發(fā)明制備的改性硅填料的相容性，二者協(xié)同配合共同達(dá)到了降阻和阻燃的功效，改性硅填料表面經(jīng)過原位組裝后形成的聚合具有大量的硅烷偶聯(lián)劑結(jié)構(gòu)，其作為橋梁使具有高表面能的低摩擦聚氨酯材料與輔料間具有優(yōu)異的相容性，進(jìn)一步增強(qiáng)了材料的硬度與耐磨、抗拉伸和抗沖擊性能，最終制備得到一種耐磨、光滑、阻燃、機(jī)械性能優(yōu)異的復(fù)合聚氨酯。

38、2、本發(fā)明在制備一種低摩擦聚氨酯的過程中，首先對三氟丙基甲基環(huán)三硅氧烷進(jìn)行表面修飾，通過硅氫加成在其表面進(jìn)一步引入氟基團(tuán)，并通過調(diào)聚反應(yīng)得到雜化硅油，進(jìn)一步對其末端進(jìn)行修飾得到一種改性氟硅樹脂，其作為低摩擦聚氨酯的鏈段之一，其表面大量的氟基團(tuán)顯著增強(qiáng)了材料的表面能并降低了摩擦系數(shù)，大量的硅烷結(jié)構(gòu)使材料的阻燃與耐磨性能得到顯著提升，并增強(qiáng)材料的極性，使其與無機(jī)輔料的相容性得到明顯提升。

39、3、本發(fā)明在制備改性硅填料的過程中，首先通過水解法制備一種改性納米二氧化硅顆粒，并通過原位組裝在其表面形成聚合物結(jié)構(gòu)在增強(qiáng)其穩(wěn)定性的同時，聚合物表面的硅烷偶聯(lián)劑結(jié)構(gòu)使其與含有硅氧烷結(jié)構(gòu)的聚氨酯組分和輔料間的相容性優(yōu)異，使成分間結(jié)合緊密，顯著的提升了材料的耐磨、抗沖擊和抗拉伸能力，其表面附著的有機(jī)聚合物結(jié)構(gòu)會顯著減低其的極性，使其與有機(jī)材料的相容性得到明顯提升。