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CN113480841A - 高弹性耐腐蚀聚氨酯及复合有该聚氨酯的合金材料 - Google Patents

高弹性耐腐蚀聚氨酯及复合有该聚氨酯的合金材料 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种高弹性耐腐蚀聚氨酯及复合有该聚氨酯的合金材料。本发明针对现有技术中聚氨酯的耐酸碱腐蚀性能较差，限制了其应用范围的问题，提供一种高弹性耐腐蚀聚氨酯及复合有该聚氨酯的合金材料，包括热塑性聚氨酯弹性体、聚乙烯、苯乙烯类弹性体、耐酸碱助剂、相容剂、填充剂、抗氧剂和纳米二氧化钛。本发明在热塑性聚氨酯弹性体内添加有耐酸碱助剂和聚乙烯，提高了热塑性聚氨酯弹性体对酸碱的耐受性，扩展了材料的适用范围。

Description

高弹性耐腐蚀聚氨酯及复合有该聚氨酯的合金材料
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种高弹性耐腐蚀聚氨酯及复合有该聚氨酯的合金材料。
背景技术
聚氨酯(PU)最早是在20世纪30年代，由德国科学家研发而成，德国科学家将液态的异氰酸酯和液态聚醚或二醇聚酯缩聚生成一种新型材料，该材料的物理性能参数与当时的聚烯烃材料并不相同，科学家将其命名为聚氨酯。经过近八十年的技术发展，该种材料已经广泛应用于家居领域、建筑领域、日用品领域、交通领域、家电领域等。但现有技术中的聚氨酯的耐酸碱腐蚀性能较差，限制了其应用范围。
例如，中国发明专利申请公开了一种多功能天然环保型聚氨基甲酸酯高分子复合材料[申请号：201810992464.3]，该发明专利申请包括以下重量份的原料：热塑性聚氨基甲酸酯10-100重量份、橡胶5-90重量份。
该发明申请提供了一种多功能天然环保型聚氨基甲酸酯高分子复合材料，在实现材料多功能的同时，降低污染，提高环保效果，但其仍具有上述问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种具有较好的耐酸碱腐蚀性能的高弹性耐腐蚀聚氨酯。
本发明的另一目的是针对上述问题，提供一种具有较好的耐酸碱腐蚀性能的复合有高弹性耐腐蚀聚氨酯的合金材料。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种高弹性耐腐蚀聚氨酯，包括热塑性聚氨酯弹性体、聚乙烯、苯乙烯类弹性体、耐酸碱助剂、相容剂、填充剂、抗氧剂和纳米二氧化钛。
在上述的高弹性耐腐蚀聚氨酯中，高弹性耐腐蚀聚氨酯包括质量份数分别为60-80份的热塑性聚氨酯弹性体、10-20份的聚乙烯、15-25份的苯乙烯类弹性体、3-8份的耐酸碱助剂、8-12份的相容剂、20-40份的填充剂、0.1-1份的抗氧剂和5-10份的纳米二氧化钛。
在上述的高弹性耐腐蚀聚氨酯中，所述高弹性耐腐蚀聚氨酯包括质量份数分别为70份的热塑性聚氨酯弹性体、15份的聚乙烯、20份的苯乙烯类弹性体、5份的耐酸碱助剂、10份的相容剂、30份的填充剂、0.5份的抗氧剂和8份的纳米二氧化钛。
在上述的高弹性耐腐蚀聚氨酯中，所述苯乙烯类弹性体为苯乙烯-丁二烯的嵌段共聚物。
在上述的高弹性耐腐蚀聚氨酯中，所述耐酸碱助剂包括聚硅氧烷。
在上述的高弹性耐腐蚀聚氨酯中，所述耐酸碱助剂为纳米碳化硅和聚硅氧烷的混合物，且纳米碳化硅和聚硅氧烷的质量比为1:2。
在上述的高弹性耐腐蚀聚氨酯中，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、乙烯-辛烯共聚物和马来酸酐接枝的苯乙烯-氢化丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物中的一种。
在上述的高弹性耐腐蚀聚氨酯中，所述填充剂为滑石粉或二氧化硅。
在上述的高弹性耐腐蚀聚氨酯中，所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂；所述主抗氧剂包括抗氧剂1010和/或抗氧剂1076，所述辅助抗氧剂包括抗氧剂168。
一种合金材料，包括由铝镁合金制得的骨架层和覆盖在骨架层表面的聚氨酯层，所述聚氨酯层由上述高弹性耐腐蚀聚氨酯制得。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明在热塑性聚氨酯弹性体内添加有耐酸碱助剂和聚乙烯，提高了热塑性聚氨酯弹性体对酸碱的耐受性，扩展了材料的适用范围。
2、本发明还添加有苯乙烯类弹性体，可提高材料的整体弹性，使得包覆在骨架层外的聚氨酯层具有更好的缓冲能力。
附图说明
图1是本发明的截面图；
图中：骨架层1、聚氨酯层2。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
本实施例提供一种高弹性耐腐蚀聚氨酯，包括质量份数分别为80份的热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、10份的聚乙烯、15份的苯乙烯类弹性体、3份的耐酸碱助剂、8份的相容剂、20份的填充剂、0.1份的抗氧剂和5份的纳米二氧化钛。
其中，苯乙烯类弹性体为苯乙烯-丁二烯的嵌段共聚物，耐酸碱助剂为聚硅氧烷，相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，填充剂为滑石粉，抗氧剂为质量比为1:1的抗氧剂1010和抗氧剂168。
本发明在热塑性聚氨酯弹性体内添加有耐酸碱助剂和聚乙烯，提高了热塑性聚氨酯弹性体对酸碱的耐受性，扩展了材料的适用范围。
抗氧剂1010即为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(CAS：6683-19-8)，能有效地防止聚合物材料在长期使用过程中热氧化降解。
抗氧剂168即为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(CAS：31570-04-4)，可有效地防止材料在基础注塑中的热降解，给聚合物额外的长效保护。
实施例2
本实施例提供一种高弹性耐腐蚀聚氨酯，包括质量份数分别为60份的热塑性聚氨酯弹性体、20份的聚乙烯、25份的苯乙烯类弹性体、8份的耐酸碱助剂、12份的相容剂、40份的填充剂、1份的抗氧剂和10份的纳米二氧化钛。
其中，苯乙烯类弹性体为苯乙烯-丁二烯的嵌段共聚物，耐酸碱助剂为聚硅氧烷，相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，填充剂为滑石粉，抗氧剂为质量比为1:1的抗氧剂1010和抗氧剂168。
实施例3
本实施例提供一种高弹性耐腐蚀聚氨酯，包括质量份数分别为70份的热塑性聚氨酯弹性体、15份的聚乙烯、20份的苯乙烯类弹性体、5份的耐酸碱助剂、10份的相容剂、30份的填充剂、0.5份的抗氧剂和8份的纳米二氧化钛。
其中，苯乙烯类弹性体为苯乙烯-丁二烯的嵌段共聚物，耐酸碱助剂为聚硅氧烷，相容剂为乙烯-辛烯共聚物，填充剂为二氧化硅，抗氧剂为质量比为1:1的抗氧剂1076和抗氧剂168。
抗氧剂1076即为β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(CAS：2082-79-3)，可有效抑制聚合物的热降解和氧化降解。
实施例4
本实施例提供一种高弹性耐腐蚀聚氨酯，包括质量份数分别为70份的热塑性聚氨酯弹性体、15份的聚乙烯、20份的苯乙烯类弹性体、5份的耐酸碱助剂、10份的相容剂、30份的填充剂、0.5份的抗氧剂和8份的纳米二氧化钛。
其中，苯乙烯类弹性体为苯乙烯-丁二烯的嵌段共聚物，耐酸碱助剂为纳米碳化硅和聚硅氧烷的混合物，且纳米碳化硅和聚硅氧烷的质量比为1:2，相容剂为乙烯-辛烯共聚物，填充剂为二氧化硅，抗氧剂为质量比为1:1的抗氧剂1076和抗氧剂168。
实施例5
本实施例提供一种高弹性耐腐蚀聚氨酯，包括质量份数分别为70份的热塑性聚氨酯弹性体、15份的聚乙烯、20份的苯乙烯类弹性体、5份的耐酸碱助剂、10份的相容剂、30份的填充剂、0.5份的抗氧剂和8份的纳米二氧化钛。
其中，苯乙烯类弹性体为苯乙烯-丁二烯的嵌段共聚物，耐酸碱助剂为纳米碳化硅和聚硅氧烷的混合物，且纳米碳化硅和聚硅氧烷的质量比为1:3，相容剂为马来酸酐接枝的苯乙烯-氢化丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，填充剂为滑石粉，抗氧剂为质量比为1:1的抗氧剂1010和抗氧剂168。
实施例6
本实施例提供一种合金材料，结合图1所示，包括由铝镁合金制得的骨架层1和覆盖在骨架层1表面的聚氨酯层2，其中，聚氨酯层2由实施例1-5任一实施例中记载的高弹性耐腐蚀聚氨酯制得。
本发明提供的合金材料的骨架层1由铝镁合金制得，可在保证机械强度的同时使得材料轻量化，制得聚氨酯层2中的聚氨酯添加有苯乙烯类弹性体，可提高聚氨酯材料的整体弹性，使得包覆在骨架层1外的聚氨酯层2具有更好的缓冲能力。
对比例1
本对比例提供一种聚氨酯，包括质量份数分别为70份的热塑性聚氨酯弹性体、20份的苯乙烯类弹性体、5份的耐酸碱助剂、10份的相容剂、30份的填充剂、0.5份的抗氧剂和8份的纳米二氧化钛。
其中，苯乙烯类弹性体为苯乙烯-丁二烯的嵌段共聚物，耐酸碱助剂为纳米碳化硅和聚硅氧烷的混合物，且纳米碳化硅和聚硅氧烷的质量比为1:2，相容剂为乙烯-辛烯共聚物，填充剂为二氧化硅，抗氧剂为质量比为1:1的抗氧剂1076和抗氧剂168。
对比例2
本对比例提供一种聚氨酯，包括质量份数分别为70份的热塑性聚氨酯弹性体、15份的聚乙烯、20份的苯乙烯类弹性体、10份的相容剂、30份的填充剂、0.5份的抗氧剂和8份的纳米二氧化钛。
其中，苯乙烯类弹性体为苯乙烯-丁二烯的嵌段共聚物，相容剂为乙烯-辛烯共聚物，填充剂为二氧化硅，抗氧剂为质量比为1:1的抗氧剂1076和抗氧剂168。
对比例3
本对比例提供一种聚氨酯，包括质量份数分别为70份的热塑性聚氨酯弹性体、15份的聚乙烯、5份的耐酸碱助剂、10份的相容剂、30份的填充剂、0.5份的抗氧剂和8份的纳米二氧化钛。
其中，耐酸碱助剂为纳米碳化硅和聚硅氧烷的混合物，且纳米碳化硅和聚硅氧烷的质量比为1:2，相容剂为乙烯-辛烯共聚物，填充剂为二氧化硅，抗氧剂为质量比为1:1的抗氧剂1076和抗氧剂168。
应用例1
以实施例3中记载的具体组分制得材料1；
以实施例4中记载的具体组分制得材料2；
以对比例1中记载的具体组分制得对比材料1；
以对比例2中记载的具体组分制得对比材料2；
将材料1、材料2、对比材料1和对比材料2分别浸泡入1mol/L的盐酸溶液中，每隔10天观察材料形状，结果如下表所示：
Figure BDA0003092360260000071
结果分析：从上表的实验结果可以看出，本发明提供的聚氨酯材料具有较好的耐酸腐蚀的性能，故达到了本发明的预期目的。
应用例2
将材料1、材料2、对比材料1和对比材料2分别浸泡入1mol/L的氢氧化钠溶液中，每隔10天观察材料形状，结果如下表所示：
Figure BDA0003092360260000072
Figure BDA0003092360260000081
结果分析：从上表的实验结果可以看出，本发明提供的聚氨酯材料具有较好的耐碱腐蚀的性能，故达到了本发明的预期目的。
应用例3
以对比例3中记载的具体组分制得对比材料3；
将材料1、材料2和对比材料3剪裁为厚度和面积均相等的三份材料，以《GB/T7757-2009硫化橡胶或热塑性橡胶压缩应力应变性能的测定》中记载的方法分别测量剪裁后的材料1、材料2和对比材料3压缩一半厚度后的压缩应力，实验结果如下：
Figure BDA0003092360260000082
结果分析：从上表的实验结果可以看出，本发明提供的聚氨酯材料具有较好的弹性，可起到较好的缓冲作用，故达到了本发明的预期目的。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种高弹性耐腐蚀聚氨酯，其特征在于：包括热塑性聚氨酯弹性体、聚乙烯、苯乙烯类弹性体、耐酸碱助剂、相容剂、填充剂、抗氧剂和纳米二氧化钛。
2.如权利要求1所述的高弹性耐腐蚀聚氨酯，其特征在于：高弹性耐腐蚀聚氨酯包括质量份数分别为60-80份的热塑性聚氨酯弹性体、10-20份的聚乙烯、15-25份的苯乙烯类弹性体、3-8份的耐酸碱助剂、8-12份的相容剂、20-40份的填充剂、0.1-1份的抗氧剂和5-10份的纳米二氧化钛。
3.如权利要求2所述的高弹性耐腐蚀聚氨酯，其特征在于：所述高弹性耐腐蚀聚氨酯包括质量份数分别为70份的热塑性聚氨酯弹性体、15份的聚乙烯、20份的苯乙烯类弹性体、5份的耐酸碱助剂、10份的相容剂、30份的填充剂、0.5份的抗氧剂和8份的纳米二氧化钛。
4.如权利要求1所述的高弹性耐腐蚀聚氨酯，其特征在于：所述苯乙烯类弹性体为苯乙烯-丁二烯的嵌段共聚物。
5.如权利要求1所述的高弹性耐腐蚀聚氨酯，其特征在于：所述耐酸碱助剂包括聚硅氧烷。
6.如权利要求5所述的高弹性耐腐蚀聚氨酯，其特征在于：所述耐酸碱助剂为纳米碳化硅和聚硅氧烷的混合物，且纳米碳化硅和聚硅氧烷的质量比为1:2。
7.如权利要求1所述的高弹性耐腐蚀聚氨酯，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、乙烯-辛烯共聚物和马来酸酐接枝的苯乙烯-氢化丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物中的一种。
8.如权利要求1所述的高弹性耐腐蚀聚氨酯，其特征在于：所述填充剂为滑石粉或二氧化硅。
9.如权利要求1所述的高弹性耐腐蚀聚氨酯，其特征在于：所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂；所述主抗氧剂包括抗氧剂1010和/或抗氧剂1076，所述辅助抗氧剂包括抗氧剂168。
10.一种合金材料，包括由铝镁合金制得的骨架层(1)和覆盖在骨架层(1)表面的聚氨酯层(2)，其特征在于：所述聚氨酯层(2)由权利要求1-9任一所述高弹性耐腐蚀聚氨酯制得。
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