本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種高性能反應(yīng)注射成型用聚氨酯及其制備方法。

背景技術(shù)：

聚氨酯是一種主鏈上含有較多氨基甲酸酯基團(tuán)的高分子合成材料，迄今還沒(méi)有一種聚合物能像聚氨酯那樣可在塑料、橡膠、合成纖維、涂料及粘合劑等各個(gè)領(lǐng)域都能獲得廣泛的應(yīng)用。聚氨酯彈性體(PUE)作為聚氨酯材料的分支之一，具有優(yōu)異的機(jī)械性能、良好的耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性等特性，可作為結(jié)構(gòu)型部件廣泛地應(yīng)用于汽車、機(jī) 械、礦山、家電、紡織等領(lǐng)域。PUE是典型的多嵌段共聚物，由硬鏈段和軟鏈段組成，借助分子設(shè)計(jì)原理，通過(guò)調(diào)節(jié)嵌段的長(zhǎng)度、分布、交聯(lián)密度等因素，改變其性能，以適應(yīng)不同領(lǐng)域?qū)UE材料的特殊要求。 聚氨酯微孔彈性體，又稱低發(fā)泡聚氨酯彈性體。與橡膠相比，聚氨酯微孔彈性體具有強(qiáng)度 高、韌性好、質(zhì)量輕、易恢復(fù)、應(yīng)力傳遞平穩(wěn)等特點(diǎn)，尤其是具有優(yōu)異的抗沖擊性能，因而被廣泛用作減汽車緩沖材料。

反應(yīng)注射成型（Reaction Injection Molding，簡(jiǎn)稱RIM）是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)的成型加工工藝。傳統(tǒng)注射成型（Injection Molding，簡(jiǎn)稱IM）所用原料為固態(tài)高分子，在高溫下熔化為液態(tài)以高壓注入模具中冷卻成型。與傳統(tǒng)注射成型工藝不同，反應(yīng)注射成型所用主要原料通常為兩種具有反應(yīng)活性的液態(tài)單體或預(yù)聚體，以一定比例混合均勻后注入模具后迅速固化成型，具有操作壓力低溫度低的優(yōu)點(diǎn)，并更加適宜制造大面積有薄壁結(jié)構(gòu)的配件。目前適用于反應(yīng)注射成型加工的材料主要為聚氨酯，由異氰酸酯和聚多元醇（Polyol）兩組分反應(yīng)制得。常見的聚多元醇分為聚酯多元醇和聚醚多元醇。反應(yīng)注射成型聚氨酯作為汽車緩沖塊材料，具有良好的緩沖性能，但其強(qiáng)度不高，使得緩沖塊使用壽命有限，大大限制了其使用范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種高性能反應(yīng)注射成型用聚氨酯，采用改性凹凸棒土改性聚氨酯，增加凹凸棒土與聚氨酯材料的相容性，并通過(guò)表面活性劑改性凹凸棒土，增加其表面積，使其與大分子結(jié)合成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)聚合物受到外力時(shí)可以改變應(yīng)力集中，并吸收一定的變形能，阻止破壞性開裂，增加聚氨酯材料的綜合性能。

本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：

一種高性能反應(yīng)注射成型用聚氨酯，所述高性能反應(yīng)注射成型用聚氨酯的原料由以下重量份數(shù)組分組成：A組分：70-85份聚酯多元醇、10-15份改性凹凸棒土、3-5份擴(kuò)鏈劑和1-3份復(fù)合催化劑；B組分：80-90份異氰酸酯、5-8份發(fā)泡劑和1-3份抗老化劑；所述A組分與B組分的質(zhì)量比為10：5-7；

所述復(fù)合催化劑由質(zhì)量比為4：5：1的二月桂酸二丁基錫、三乙撐二胺和乙二醇組成。

作為優(yōu)選，所述擴(kuò)鏈劑為1,4-丁二醇、山梨醇、甘油和二乙氨基乙醇中的至少一種。

作為優(yōu)選，所述發(fā)泡劑為碳酸鈣、碳酸氫鈉或硅酸鈉。

作為優(yōu)選，所述改性凹凸棒土的制備方法為：將硅烷偶聯(lián)劑、表面活性劑溶于乙醇中，制得混合溶液M，向該混合溶液中加入凹凸棒土，于50-80℃加熱攪拌20-40分鐘，攪拌同時(shí)予以超聲輔助，制得改性凹凸棒土。

更優(yōu)選，所述硅烷偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-環(huán)氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。

更優(yōu)選，所述表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉或羥乙基磺酸鈉。

更優(yōu)選，所述硅烷偶聯(lián)劑、表面活性劑和乙醇的質(zhì)量比為1：3-5：50。

更優(yōu)選，所述凹凸棒土與混合溶液M的質(zhì)量比為1：5-8。

采用硅烷偶聯(lián)劑改性凹凸棒土，引入極性基團(tuán)，增加其與聚氨酯材料的相容性，表面活性劑中的金屬離子與凹凸棒土層間的金屬離子發(fā)生離子交換，增加其表面積，進(jìn)一步增加其與聚氨酯大分子的結(jié)合力，形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，在提高材料拉伸強(qiáng)度的同時(shí)，吸收一定的變形能，阻止破壞性開裂，提高材料的韌性，從而提高聚氨酯材料的綜合性能。在對(duì)凹凸棒土改性的同時(shí)加以超聲作輔助，增加分子間碰撞，提高改性效果。

本發(fā)明同時(shí)提供了高性能反應(yīng)注射成型用聚氨酯的制備方法，包括如下步驟：將混合均勻的組分A和組分B分別裝入高壓注射機(jī)的2個(gè)儲(chǔ)罐中，并控制其溫度為40-50℃，將組分A和組分B同時(shí)高壓注入到保溫的模具中，所述模具溫度保持在70-80℃，2分鐘后脫模，取出制品，120℃熟化1-2小時(shí)即可。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明采用改性凹凸棒土改性聚氨酯材料，利用凹凸棒土對(duì)聚氨酯材料的增強(qiáng)作用，提高材料的拉伸強(qiáng)度，同時(shí)利用凹凸棒土無(wú)序纖維狀結(jié)構(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行改性，增加其與聚氨酯的大分子的結(jié)合力，形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，能夠有效吸收應(yīng)力，阻止破壞性開裂，提高材料的韌性，從而獲得綜合性能優(yōu)異的聚氨酯材料。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例1

(1) 將5g γ-氨丙基三乙氧基硅烷、15g十二烷基苯磺酸鈉溶于250g乙醇中，制得270g混合溶液M，向該混合溶液中加入54g凹凸棒土，于50℃加熱攪拌40分鐘，攪拌同時(shí)予以超聲輔助，制得70g改性凹凸棒土；

(2) 將70g聚酯多元醇、10g改性凹凸棒土、4g 1,4-丁二醇、0.8g二月桂酸二丁基錫、1g三乙撐二胺和0.2g乙二醇混合均勻制得組分A；

(3) 將85g異氰酸酯、6g碳酸氫鈉和1g抗老化劑混合均勻制得組分B；

(4) 將70g組分A和35g組分B分別裝入高壓注射機(jī)的2個(gè)儲(chǔ)罐中，并控制其溫度為50℃，將組分A和組分B同時(shí)高壓注入到保溫的模具中，所述模具溫度保持在70℃，2分鐘后脫模，取出制品，120℃熟化2小時(shí)即可。

測(cè)得聚氨酯材料的拉伸強(qiáng)度為16.2MPa，沖擊強(qiáng)度為25.3MPa。

實(shí)施例2

(1) 將5g γ-(2,3-環(huán)氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷、20g十二烷基苯磺酸鈉溶于250g乙醇中，制得275g混合溶液M，向該混合溶液中加入46g凹凸棒土，于60℃加熱攪拌30分鐘，攪拌同時(shí)予以超聲輔助，制得55g改性凹凸棒土；

(2) 將80g聚酯多元醇、12g改性凹凸棒土、3g山梨醇、0.4g二月桂酸二丁基錫、0.5g三乙撐二胺和0.1g乙二醇混合均勻制得組分A；

(3) 將80g異氰酸酯、5g碳酸娜鈉和2g抗老化劑混合均勻制得組分B；

(4) 將70g組分A和42g組分B分別裝入高壓注射機(jī)的2個(gè)儲(chǔ)罐中，并控制其溫度為40℃，將組分A和組分B同時(shí)高壓注入到保溫的模具中，所述模具溫度保持在80℃，2分鐘后脫模，取出制品，120℃熟化1小時(shí)即可。

測(cè)得聚氨酯材料的拉伸強(qiáng)度為15.8MPa，沖擊強(qiáng)度為25.0MPa。

實(shí)施例3

(1) 將5g γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、25g羥乙基磺酸鈉溶于250g乙醇中，制得280g混合溶液M，向該混合溶液中加入35g凹凸棒土，于80℃加熱攪拌20分鐘，攪拌同時(shí)予以超聲輔助，制得42g改性凹凸棒土；

(2) 將85g聚酯多元醇、15g改性凹凸棒土、5g甘油、1.2g二月桂酸二丁基錫、1.5g三乙撐二胺和0.3g乙二醇混合均勻制得組分A；

(3) 將90g異氰酸酯、8g碳酸氫鈉和3g抗老化劑混合均勻制得組分B；

(4) 將70g組分A和49g組分B分別裝入高壓注射機(jī)的2個(gè)儲(chǔ)罐中，并控制其溫度為45℃，將組分A和組分B同時(shí)高壓注入到保溫的模具中，所述模具溫度保持在75℃，2分鐘后脫模，取出制品，120℃熟化1.5小時(shí)即可。

測(cè)得聚氨酯材料的拉伸強(qiáng)度為16.8MPa，沖擊強(qiáng)度為24.8MPa。

比較例1

(1) 將70g聚酯多元醇、4g 1,4-丁二醇、0.8g二月桂酸二丁基錫、1g三乙撐二胺和0.2g乙二醇混合均勻制得組分A；

(2) 將85g異氰酸酯、6g碳酸氫鈉和1g抗老化劑混合均勻制得組分B；

(3) 將70g組分A和35g組分B分別裝入高壓注射機(jī)的2個(gè)儲(chǔ)罐中，并控制其溫度為50℃，將組分A和組分B同時(shí)高壓注入到保溫的模具中，所述模具溫度保持在70℃，2分鐘后脫模，取出制品，120℃熟化2小時(shí)即可。

測(cè)得聚氨酯材料的拉伸強(qiáng)度為11.6MPa，沖擊強(qiáng)度為18.3MPa。

比較例2

(1) 將5g γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶于250g乙醇中，制得270g混合溶液M，向該混合溶液中加入54g凹凸棒土，于50℃加熱攪拌40分鐘，制得70g改性凹凸棒土；

(2) 將70g聚酯多元醇、10g改性凹凸棒土、4g 1,4-丁二醇、0.8g二月桂酸二丁基錫、1g三乙撐二胺和0.2g乙二醇混合均勻制得組分A；

(3) 將85g異氰酸酯、6g碳酸氫鈉和1g抗老化劑混合均勻制得組分B；

(4) 將70g組分A和35g組分B分別裝入高壓注射機(jī)的2個(gè)儲(chǔ)罐中，并控制其溫度為50℃，將組分A和組分B同時(shí)高壓注入到保溫的模具中，所述模具溫度保持在70℃，2分鐘后脫模，取出制品，120℃熟化2小時(shí)即可。

測(cè)得聚氨酯材料的拉伸強(qiáng)度為15.6MPa，沖擊強(qiáng)度為18.8MPa。

對(duì)比比較例1和實(shí)施例1-3可以發(fā)現(xiàn)：凹凸棒土的加入可以提高聚氨酯材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊韌性，提高材料的綜合性能；對(duì)比比較例2和實(shí)施例1可以發(fā)現(xiàn)：僅對(duì)凹凸棒土進(jìn)行偶聯(lián)劑處理，而不采用表面活性劑改性并輔以超聲處理，聚氨酯材料的拉伸強(qiáng)度有所增加，但韌性并未增強(qiáng)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。