一种陶瓷粉改性聚氨酯/环氧树脂互穿网络弹性体

摘要

本发明公开了一种陶瓷粉改性聚氨酯/环氧树脂互穿网络弹性体，其组分及各组分的重量百分比为：改性陶瓷粉5%～20%，环氧树脂10%～40%，聚氨酯预聚体50%～80%，催化剂1%～4%，固化剂4%～20%。该网络弹性体可以用来制作运输机托辊。在改性陶瓷粉的作用下，弹性体的耐磨性能进一步提高，尺寸稳定性能也有了一定的改善。由所述弹性体制备的托辊解决了传统托辊不能同时具有高耐磨、高韧性、耐高温、耐低温这一技术瓶颈。

说明书

技术领域

本发明涉及弹性体，特别是涉及陶瓷粉改性聚氨酯/环氧树脂互穿网络弹 性体。

背景技术

带式输送机托辊需要使用具有良好的耐磨性、抗腐蚀性、抗冲击力、质 轻、耐热性等特性的材料制作，目前，带式输送机托辊主要包括钢制托辊、 塑料托辊、陶瓷托辊等几种类型，由于制作材料的局限，这些类型的托辊显 现出多种问题：

钢制托辊：耐磨性差，而且磨损后表面易产生毛刺，导致划伤皮带，造 成重大的经济损失；易生锈，尤其在酸、碱、盐环境下使用时寿命极短；质 量重，不便于运输、安装和维护，导致加工成本和维护成本较高。

陶瓷托辊：虽然具有耐磨、抗氧化和耐酸碱等优点，但同样也存在脆性 大、质量重、安装不便，同心度差等缺点。

普通高分子托辊：具有质量轻、抗冲击、耐腐蚀、噪音低等优势，但其 耐磨、耐热、耐候、力学强度等性能明显不能满足市场需求。

因此，合成一种性能优越的材料以满足带式输送机托辊的要求极为重 要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种陶瓷粉改性聚氨酯/环氧树脂互穿 网络弹性体，这种弹性体具有质轻、高韧性、耐高温、耐低温、耐腐蚀、噪 音低、耐候、耐磨等优点。

基于上述目的，本发明提供一种陶瓷粉改性聚氨酯/环氧树脂互穿网络弹 性体，其组分及各组分的重量百分比为：改性陶瓷粉5%～20%，环氧树脂 10%～40%，聚氨酯预聚体50%～80%，催化剂1%～4%，固化剂4%～ 20%。

所述改性陶瓷粉可以使用以下方法制备：用喷雾器将所述表面处理剂均 匀分散在所述陶瓷粉的表面，然后置于80～130℃下反应2～4小时，得到所 述改性陶瓷粉。

所述陶瓷粉改性聚氨酯/环氧树脂互穿网络弹性体的可以使用下述方法制 备：将改性陶瓷粉、环氧树脂和熔融的聚氨酯预聚体混合均匀，抽真空排尽 混合液中的气泡；然后在90℃～140℃的环境下，向混合液中加入催化剂和 固化剂；最后注入模具并在70℃～150℃的环境下固化成弹性体。

所述陶瓷粉选自氮化硅、碳化硅、二氧化硅、滑石粉和氧化铝中的至少 一种；所述表面处理剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯和铝酸酯中的至少一种。

所述环氧树脂选自双酚A环氧树脂、溴化环氧树脂和酚醛环氧树脂中的 一种；所述聚氨酯预聚体为多元醇和异氰酸酯反应所得；所述多元醇为聚酯 多元醇或聚醚多元醇；所述异氰酸酯选自2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯 二异氰酸酯和4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。

所述催化剂为二丁基锡二月桂酸酯；所述固化剂为二氨基二氯二苯甲 烷。

上述陶瓷粉改性聚氨酯/环氧树脂互穿网络弹性体可以应用在输送机的托 辊上。

本发明的效果为：所述陶瓷粉改性聚氨酯/环氧树脂互穿网络弹性体利用 互穿网络这种独特的方式将聚氨酯和环氧树脂有机的结合为一个整体，既保 留了聚氨酯的高韧性、耐磨等优点；又兼备了环氧树脂耐高温、耐腐蚀等优 点；同时，在改性陶瓷粉的作用下，弹性体的耐磨性能进一步提高，尺寸稳 定性能也有了一定的改善。由所述弹性体制备的托辊解决了传统托辊不能同 时具有高耐磨、高韧性、耐高温、耐低温这一技术瓶颈。

附图说明

图1为本发明陶瓷粉改性聚氨酯/环氧树脂互穿网络弹性体的制备工艺流 程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施 例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

实施例1

首先用喷雾器将硅烷偶联剂560均匀的分散在800目滑石粉的表面，然 后置于130℃的环境下反应2小时，得到改性陶瓷粉；使用聚乙二酸乙二醇 酯、2，4-甲苯二异氰酸酯反应得到聚氨酯预聚体。然后将改性陶瓷粉、双酚 A环氧树脂和熔融的聚氨酯预聚体高速混合分散均匀。加入的各组分的重量 比为改性陶瓷粉10%，双酚A环氧树脂30%，聚氨酯预聚体50%。抽真空排 尽混合液中的气泡；然后在100℃的环境下，向混合液中加入2%的催化剂二 丁基锡二月桂酸酯和8%的固化剂二氨基二氯二苯甲烷，最后注入模具并在 110℃的环境下固化，其中聚氨酯预聚体和环氧树脂发生聚合反应，并且两类 分子链间相互穿插形成互穿网络结构弹性体材料。

得到的网络弹性体的硬度（邵氏A）为98，拉伸强度为50Mpa，扯断伸 长率为350%，阿克隆磨耗为0.008，热变形温度为120摄氏度。陶瓷粉的加 入比普通环氧树脂改性聚氨酯最明显的优势为显著提高了耐磨性和耐热性。

实施例2

首先用喷雾器将钛酸酯均匀的分散在碳化硅粉末的表面，然后置于120 ℃的环境下反应3小时，得到改性陶瓷粉；使用苯酐二乙二醇共聚物，2，6- 甲苯二异氰酸酯反应得到聚氨酯预聚体。然后将改性陶瓷粉、酚醛环氧树脂 和熔融的聚氨酯预聚体高速混合分散均匀。加入的各组分的重量比为改性陶 瓷粉20%，酚醛环氧树脂10%，聚氨酯预聚体60%。抽真空排尽混合液中的 气泡；然后在100℃的环境下，向混合液中加入1%的催化剂二丁基锡二月桂 酸酯和9%的固化剂二氨基二氯二苯甲烷，最后注入模具并在90℃的环境下 固化，其中聚氨酯预聚体和环氧树脂发生聚合反应，并且两类分子链间相互 穿插形成互穿网络结构弹性体材料。

得到的网络弹性体的硬度（邵氏A）为99，拉伸强度为60Mpa，扯断伸 长率为为200%，阿克隆磨耗为0.01，热变形温度为125摄氏度。陶瓷粉的加 入比普通环氧树脂改性聚氨酯最明显的优势为显著提高了耐磨性和耐热性。

实施例3

首先用喷雾器将铝酸酯均匀的分散在氧化铝粉末的表面，然后置于80℃ 的环境下反应4小时，得到改性陶瓷粉；使用聚四氢呋喃二醇，4，4-二苯基 甲烷二异氰酸酯反应得到聚氨酯预聚体。然后将改性陶瓷粉、溴化环氧树脂 和熔融的聚氨酯预聚体高速混合分散均匀。加入的各组分的重量比为改性陶 瓷粉5%，溴化环氧树脂15%，聚氨酯预聚体65%。抽真空排尽混合液中的 气泡；然后在100℃的环境下，向混合液中加入4%的催化剂二丁基锡二月桂 酸酯和11%的固化剂二氨基二氯二苯甲烷，最后注入模具并在130℃的环境 下固化，其中聚氨酯预聚体和环氧树脂发生聚合反应，并且两类分子链间相 互穿插形成互穿网络结构弹性体材料。

得到的网络弹性体的硬度（邵氏A）为90，拉伸强度为45Mpa，扯断伸 长率为为450%，阿克隆磨耗为0.009，热变形温度为112摄氏度。陶瓷粉的 加入比普通环氧树脂改性聚氨酯最明显的优势为显著提高了耐磨性和耐热 性。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例 而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。