一种耐磨耐腐蚀聚氨酯材料及其制备方法与流程

本发明属于聚氨酯材料，涉及一种耐磨耐腐蚀聚氨酯材料及其制备方法。

背景技术：

1、聚氨酯具有软硬段前段共聚物的结构，这种独特的结构使得聚氨酯制品具有优秀的综合力学性能，如机械性能好，耐老化，耐油，硬度可调节范围大。近年来，利用有机或无机填料制备聚氨酯复合材料的研究越来越受到关注。

2、因此，需要开发一种耐磨耐腐蚀的聚氨酯材料，满足各种领域的要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种耐磨耐腐蚀聚氨酯材料及其制备方法，所制备的聚氨酯材料具有优异的耐磨性与耐腐蚀性。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种耐磨耐腐蚀聚氨酯材料，包括以下重量份原料：

4、100~150份多元醇、50~65份异氟尔酮二异氰酸酯、10~15份2，2-二羟甲基丙酸、1~2份催化剂、8~12份扩链剂、4~8份三乙醇胺、2~5份碳纤维、5~10份改性填料、2~5份耐腐蚀剂、3~6份偶联剂和1~3份发泡剂和1~3份泡沫稳定剂；

5、其中所述耐腐蚀剂的制备过程如下：

6、将50~60份氮化铬经过球磨机以400r/min的转速球磨2~4h后得到氮化铬粉末，再加入10~20份氧化镍，混合搅拌均匀后放入气氛炉中，在800~1000℃焙烧3~5h，焙烧结束后自然冷却至室温，最后将得到的产物在50~60℃下陈化40~45h即得所述耐腐蚀剂。

7、作为本发明的一种优选技术方案，所述改性填料的制备过程如下：

8、将20~40份碳酸钙、1~2份去离子水和3~5份表面活性剂投入混料机中以700~800r/min的转速搅拌20~35min，再加入20~30份碳化钛，继续搅拌2~3h，搅拌结束后经过球磨机以400r/min的转速研磨3~5h，过200目筛得到混合料粉末；

9、将多巴胺溶解于摩尔浓度为10 mm的tris-hcl缓冲液中配制得到质量浓度为2~3mg/l的混合液，加入混合料粉末混合均匀，其中混合料粉末与混合液的固液比为1:20g/ml，再加入质量分数为30 %的氨水溶液使其混合液的ph调节为8.5，在25~35℃下搅拌20~24h，过滤后将所得固体在60~80℃下真空干燥8~13h，得到所述改性填料。

10、作为本发明的一种优选技术方案，所述偶联剂为kh550、kh560和kh570中的一种。

11、作为本发明的一种优选技术方案，所述发泡剂为偶氮二异丁腈、偶氮二甲酸二异丙酯和偶氮二甲酸二乙酯中的一种或多种。

12、作为本发明的一种优选技术方案，所述泡沫稳定剂为聚二甲基硅氧烷和y-10366中的一种。

13、作为本发明的一种优选技术方案，所述表面活性剂为质量比为1：1的十二烷基硫酸钠和十二烷基二甲基甜菜碱的混合物。

14、一种耐磨耐腐蚀聚氨酯材料的制备方法，包括以下制备步骤：

15、s1、按重量份数，在氮气保护下，将多元醇、异氟尔酮二异氰酸酯和2，2-二羟甲基丙酸充分混合均匀，再加入催化剂，升温至80~90℃搅拌4~6h，降温至50~70℃后加入扩链剂和三乙醇胺继续搅拌20~40min；

16、再加入碳纤维、改性填料和耐腐蚀剂在转速1000~1500r/min的条件下搅拌0.5~1h，继续加入偶联剂和发泡剂、泡沫稳定剂，在真空度小于-0.09mpa、温度为40~55℃条件下搅拌1~2h，得到所述耐磨耐腐蚀聚氨酯材料。

17、作为本发明的一种优选技术方案，所述催化剂为二月桂酸二异丁基锡、辛酸亚锡和油酸亚锡中的一种。

18、作为本发明的一种优选技术方案，所述多元醇为聚乙二醇、聚丙二醇和聚四氢呋喃二醇中的一种。

19、作为本发明的一种优选技术方案，所述扩链剂为1，4-丁二醇和1，6-己二醇中的一种。

20、本发明中将氮化铬与氧化镍混合，并通过高温焙烧，可以去除氮化铬中的挥发性成分，从而提高氮化铬的纯度，并且焙烧过程可以促进氮化铬内部结构的致密化，从而提高其硬度和耐磨性；同时氧化镍能够进一步增强氮化铬的化学稳定性，氮化铬本身具有良好的钝化能力，能在表面形成一层致密的钝化膜，通过增加氧化镍可以进一步增强这层钝化膜的稳定性，使其在受到损伤后能更快自愈，持续为聚氨酯材料提供保护，更有效地阻挡腐蚀性介质（如水分、氧气、酸碱溶液等）与聚氨酯材料的接触，这种增强的屏障作用能够显著提高材料在多种腐蚀性环境中的耐久性，延长材料的使用寿命。

21、本发明中将阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠与两性离子表面活性剂十二烷基硫酸钠混合，可以提高混合体系的表面活性，提升分散性与润湿能力。用表面活性剂处理碳酸钙，表面活性剂能够吸附在碳酸钙颗粒表面，形成一层稳定的分子膜，这层膜可以使碳酸钙的表面从亲水转变为亲油，从而提高了碳酸钙与聚氨酯基体的相容性；同时表面活性剂能够降低碳酸钙颗粒之间的表面能，减少颗粒间的团聚现象，提高碳酸钙与碳化钛颗粒之间以及在聚氨酯基体中的分散均匀性。

22、通过多巴胺在碱性条件下发生自聚反应在填料表面生成聚多巴胺，聚多巴胺具有良好的粘附性，能够在填料表面形成强粘附性的薄膜，能够牢固地附着在聚氨酯材料表面，从而增填料与聚氨酯材料之间的结合力，提高材料的整体稳定性。同时聚多巴胺改性后的填料，由于表面形成了一层坚固的保护层，能够有效抵抗外界的机械磨损，进一步提高聚氨酯材料的耐磨性。

23、本发明的有益效果：

24、本发明中通过多元醇与异氟尔酮二异氰酸酯发生反应，在催化剂作用下，与扩链剂和交联剂三乙醇胺反应生成聚氨酯，并在其中加入碳纤维，与聚氨酯相互交织提高聚氨酯的耐磨性，并且通过改性填料与耐腐蚀剂的添加进一步提高聚氨酯材料的耐磨性与耐腐蚀性，通过其他助剂的加入，得到具有优异耐磨性与耐腐蚀性的聚氨酯材料。

1.一种耐磨耐腐蚀聚氨酯材料，其特征在于，包括以下重量份原料：

2.根据权利要求1所述的耐磨耐腐蚀聚氨酯材料，其特征在于，所述改性填料的制备过程如下：

3.根据权利要求1所述的耐磨耐腐蚀聚氨酯材料，其特征在于，所述偶联剂为kh550、kh560和kh570中的一种。

4.根据权利要求1所述的耐磨耐腐蚀聚氨酯材料，其特征在于，所述发泡剂为偶氮二异丁腈、偶氮二甲酸二异丙酯和偶氮二甲酸二乙酯中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的耐磨耐腐蚀聚氨酯材料，其特征在于，所述泡沫稳定剂为聚二甲基硅氧烷和y-10366中的一种。

6.根据权利要求2所述的耐磨耐腐蚀聚氨酯材料，其特征在于，所述表面活性剂为质量比为1：1的十二烷基硫酸钠和十二烷基二甲基甜菜碱的混合物。

7.一种如权利要求1-6任意一项所述的耐磨耐腐蚀聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

8.根据权利要求7所述的耐磨耐腐蚀聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述催化剂为二月桂酸二异丁基锡、辛酸亚锡和油酸亚锡中的一种。

9.根据权利要求7所述的耐磨耐腐蚀聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述多元醇为聚乙二醇、聚丙二醇和聚四氢呋喃二醇中的一种。

10.根据权利要求7所述的耐磨耐腐蚀聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述扩链剂为1，4-丁二醇和1，6-己二醇中的一种。