本發(fā)明涉及耐磨材料領(lǐng)域，尤其涉及耐磨及高硬度的聚氨酯體系的制備方法。

背景技術(shù)：

1、磨損具有經(jīng)常發(fā)生和不可避免性，磨損在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中造成的損失相當(dāng)驚人，因此研損和不斷發(fā)展新的耐磨材料是一項(xiàng)永遠(yuǎn)值得探討的課題。涂層技術(shù)是一種常用的表理技術(shù)，對(duì)減小摩擦損失效果顯著。耐磨涂層所用樹(shù)脂主要分為三類(lèi)，即環(huán)氧樹(shù)脂聚氨酯樹(shù)脂類(lèi)、有機(jī)硅樹(shù)脂類(lèi)及各自的改性物。在所有耐磨樹(shù)脂中環(huán)氧耐磨樹(shù)脂的較多，耐磨性能最好的是聚氨酯，特別是彈性聚氨酯。聚氨酯具有耐磨耗、耐撕裂、耐油、耐化學(xué)腐蝕，與其他材料粘結(jié)性好，高彈性和吸振能力強(qiáng)等特點(diǎn)，且聚氨酯制品形態(tài)多樣，有軟質(zhì)、半硬質(zhì)及硬質(zhì)泡沫塑料、彈性體、油漆涂料、膠粘劑、密封膠、合成革涂層樹(shù)脂、彈性纖維等，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)制造、冰箱制造、交通運(yùn)輸、土木建筑、鞋類(lèi)、合成革、織物、石油化工、礦山機(jī)械、航空、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等許多領(lǐng)域。盡管聚氨酯材料集眾多優(yōu)點(diǎn)于一身但是隨著社會(huì)的進(jìn)步和工業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)聚氨酯材料提出了更高的要求，尤其是對(duì)于具有自潤(rùn)滑、自修復(fù)、高耐磨的剛性新型的功能性聚氨酯彈性體材料的需求也越來(lái)越迫切。

2、交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)因其能夠提供穩(wěn)定的聚合物網(wǎng)絡(luò)并滿足不同材料以追求高機(jī)械性能而引起研究人員的關(guān)注，受蜘蛛網(wǎng)穩(wěn)定網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，我們引入適量的化學(xué)交聯(lián)形成聚合物。以實(shí)現(xiàn)特殊規(guī)整結(jié)構(gòu)，其一系列良好的物理特性。

3、苯基梯形聚倍半硅氧烷是由硅,氧兩種元素構(gòu)成的無(wú)機(jī)骨架和包圍在其外圍的有機(jī)基團(tuán)組成的分子內(nèi)有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化的化合物,與多數(shù)其他聚合物的鏈段,無(wú)規(guī)線團(tuán)的大小接近,將其引入聚合物體系,可以使無(wú)機(jī)相與有機(jī)相之間形成較強(qiáng)的化學(xué)作用,讓二者之間良好相容,能改善乃至消除無(wú)機(jī)粒子的團(tuán)聚和兩相界面結(jié)合力弱的問(wèn)題。其核心是氧化硅雙鏈條并排組成的梯子形結(jié)構(gòu)，苯基位于梯形結(jié)構(gòu)側(cè)邊，梯形端基連接羥基。其中梯形鏈條的長(zhǎng)度n可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。苯環(huán)和氧化硅梯形鏈條賦予了這種結(jié)構(gòu)優(yōu)異的機(jī)械性能、高溫穩(wěn)定性、化學(xué)耐久性和耐候性；而端基羥基賦予了這種材料較好的溶劑溶解性、反應(yīng)性和成膜性。

4、本發(fā)明公開(kāi)了一種苯基梯形聚倍半硅氧烷改性的耐磨聚氨酯的制備方法，將硅醇和環(huán)氧丙基苯基醚均勻分散在溶劑中在催化劑下得到有碳鏈的多元醇。再與過(guò)量的二異氰酸酯與二異氰酸酯均勻分散在溶劑中，再加入催化劑后預(yù)反應(yīng)得到預(yù)聚體線性結(jié)構(gòu)聚氨酯；進(jìn)一步的將聚氨酯預(yù)聚物于擴(kuò)鏈劑反應(yīng)最后得到擴(kuò)鏈物；再得到的擴(kuò)鏈物與多元醇進(jìn)行固化交聯(lián)，利用真空水泵抽去溶劑并脫泡處理迅速倒入預(yù)熱的模具中，放入鼓風(fēng)烘箱中進(jìn)行固化，脫模，得到固化物。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明公開(kāi)了一種苯基梯形聚倍半硅氧烷改性的耐磨聚氨酯的制備方法，利用乙酰丙酮類(lèi)金屬催化劑實(shí)現(xiàn)硅醇向碳醇的轉(zhuǎn)變與分子量的提高，利用苯基梯形聚倍半硅氧烷的剛?cè)岵?jì)的結(jié)構(gòu)，提高聚氨酯的耐磨性，使其熱固化之后聚氨酯具有更好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、耐磨性以及高硬度。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，提供以下技術(shù)方案：

3、發(fā)明公開(kāi)了一種苯基梯形聚倍半硅氧烷改性的耐磨聚氨酯的制備方法：

4、(1)將含有硅醇羥基的苯基梯形聚倍半硅氧烷與環(huán)氧丙基苯基醚溶于第一溶劑中，加入第一催化劑在70-130℃反應(yīng)5-10小時(shí)，經(jīng)干燥，得到含有聚環(huán)氧丙基苯基醚的端碳醇羥基的多元醇。

5、(2)將(1)反應(yīng)得到的0.05-0.2摩爾數(shù)含有碳醇羥基的多元醇、1摩爾數(shù)常規(guī)聚氨酯用的多元醇、與2.1-2.4摩爾數(shù)的二異氰酸酯在第二溶劑中混合，再加入第二催化劑后升溫至50-100℃進(jìn)行反應(yīng)20分鐘-2小時(shí)，得到異氰酸酯端基的預(yù)聚體。

6、(3)將(2)反應(yīng)得到的預(yù)聚體與芳胺類(lèi)擴(kuò)鏈劑混合后，壓入模具中，80-120度反應(yīng)2-10h，最后得到苯基梯形聚倍半硅氧烷增耐磨的聚氨酯工件。

7、優(yōu)選的，所述的第一溶劑為二甲基亞砜、n-甲基吡咯烷酮等，但不限于此。

8、優(yōu)選的，所述的第二溶劑為n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、四氫呋喃、甲苯、氯仿、二氯甲烷。

9、優(yōu)選的，所述的第一催化劑為乙酰丙酮鋁、乙酰丙酮鈷、三乙基硼烷等，但不限于此。

10、優(yōu)選的，所述的第二催化劑為二月桂酸二丁基錫、二月桂酸二辛基錫、二乙酸二丁基錫、二新癸酸二甲基錫，但不限于此。

11、優(yōu)選的，所述的二異氰酸酯為二苯基甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯，但不限于此。

12、優(yōu)選的，所述的常規(guī)聚氨酯用的多元醇為聚四氫呋喃多元醇、聚環(huán)氧丙烷多元醇、聚醚多元醇，但不限于此。

13、優(yōu)選的，所述的芳胺類(lèi)擴(kuò)鏈劑為二乙基甲苯二胺、3,3'-二氯-4,4'-二氨基苯基甲烷、對(duì)苯二胺，但不限于此。

14、本發(fā)明的有益效果是，將苯基梯形聚倍半硅氧烷的高強(qiáng)度、耐磨損、高硬度、抗腐蝕等優(yōu)異性能與二異氰酸酯相結(jié)合，再與再與預(yù)聚體、擴(kuò)鏈劑二元胺反應(yīng)固化生成聚氨酯。與傳統(tǒng)的聚氨酯產(chǎn)品相比，固化后使其有交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有更好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，耐磨性及剛性。

技術(shù)特征：

1.一種苯基梯形聚倍半硅氧烷改性的耐磨聚氨酯的制備方法，其特征在于，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種苯基梯形聚倍半硅氧烷改性的耐磨聚氨酯的制備方法，其特征在于，所述第一溶劑為二甲基亞砜、n-甲基吡咯烷酮等，但不限于此。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種苯基梯形聚倍半硅氧烷改性的耐磨聚氨酯的制備方法，其特征在于，所述第二溶劑為n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、四氫呋喃、甲苯、氯仿、二氯甲烷，但不限于此。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種苯基梯形聚倍半硅氧烷改性的耐磨聚氨酯的制備方法，其特征在于，所述第一催化劑為乙酰丙酮鋁、乙酰丙酮鈷、三乙基硼烷等，但不限于此。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種苯基梯形聚倍半硅氧烷改性的耐磨聚氨酯的制備方法，其特征在于，所述第二催化劑為二月桂酸二丁基錫、二月桂酸二辛基錫、二乙酸二丁基錫、二新癸酸二甲基錫，但不限于此。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種苯基梯形聚倍半硅氧烷改性的耐磨聚氨酯的制備方法，其特征在于，所述二異氰酸酯為二苯基甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯，但不限于此。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種苯基梯形聚倍半硅氧烷改性的耐磨聚氨酯的制備方法，其特征在于，所述常規(guī)聚氨酯用的多元醇為聚四氫呋喃多元醇、聚環(huán)氧丙烷多元醇、聚醚多元醇，但不限于此。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種苯基梯形聚倍半硅氧烷改性的耐磨聚氨酯的制備方法，其特征在于，所述芳胺類(lèi)擴(kuò)鏈劑為二乙基甲苯二胺、3,3'-二氯-4,4'-二氨基苯基甲烷、對(duì)苯二胺，但不限于此。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種苯基梯形聚倍半硅氧烷改性的耐磨聚氨酯的制備方法，含以下步驟：將苯基梯形聚倍半硅氧烷和環(huán)氧丙基苯基醚均勻分散在溶劑中，在加入催化劑反應(yīng)70?130℃反應(yīng)5?10h,得到有聚環(huán)氧丙基苯基醚的端碳醇羥基的多元醇。再與常規(guī)多元醇以及過(guò)量的二異氰酸酯均勻分散在溶劑中，再加入催化劑后在50?100℃反應(yīng)20min?2h，得到異氰酸酯基封端的預(yù)聚體；再將預(yù)聚體與芳胺類(lèi)擴(kuò)鏈劑混合后，于模具中80?120℃反應(yīng)2?10h，得到苯基梯形聚倍半硅氧烷增耐磨的聚氨酯工件。該專(zhuān)利所得的聚氨酯可用于高磨損環(huán)境，諸如研磨機(jī)械的內(nèi)壁、滾動(dòng)混料機(jī)的內(nèi)壁。

技術(shù)研發(fā)人員：王樂(lè),金觀曲,韓金,沈宇鵬,郭淑飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江艾領(lǐng)創(chuàng)礦業(yè)科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6