瞬干型高强耐温聚氨酯
发布时间: 2021-11-10
来源: 科技服务团
基本信息
1. 项目总体介绍:聚氨酯(PU)是一类具有优异综合性能的耐高温高分子材料,具有很好的稳定性、耐化学性、回弹性、力学性能和更小的压缩变型性,隔热、隔音、抗震、防毒性能良好。近年来聚氨酯的发展十分迅速,并衍生出了一系列商业化产品。目前,聚氨酯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。然而,由普通异氰酸酯与多元醇制备的聚氨酯已经很难满足特殊生产工艺的要求,特别是某些特殊条件下需要瞬间固化形成保护层,实现喷涂和修改等工艺,同时还需兼备耐温、抗湿、高强度的要求。在工业热管领域,热管表面的涂覆层不仅需要快速固化以便施工需要,同时还需要可以长期耐温的聚氨酯材料,通用的耐温聚氨酯使用温度一般在100℃以下,当温度超过此温度时,材料的力学稳定性和化学稳定性都会大幅下降。通过分子设计特殊分子结构和官能团的复合以实现瞬间固化和耐温性能已成为聚氨酯材料发展的必由之路。 目前,合成瞬干型耐温聚氨酯材料通常通过:1、使用高活性催化剂;2、引入聚硅氧烷;3、制备泡沫型材料三种途径。人们主要把目光投向由上述几种方法制备的或由几种方法结合制备的瞬干耐温聚氨酯材料。然而,上述制备的有机硅或多孔聚氨酯材料的各种方法,都存在着不同的问题,例如固化速率太慢或者耐温性能很差等问题,且常常不能兼顾耐温和快速固化两项性能,这就使得这类材料无法在特殊的环境中使用。因此开发一种可以瞬干的耐温聚氨酯迫在眉睫。本课题组长期从事功能化聚氨酯相关内容的研究,包括高导热聚氨酯、低介电聚氨酯、高耐温聚氨酯等,积累了大量的经验。针对上述问题,课题组开发了一种利用有机硅改性合成瞬干型耐温聚氨酯的方法,由该方法合成的聚氨酯固化速率极快,可以在数秒内进行固化,且可以对其固化速率进行调控以满足不同实验条件下的需求。合成的聚氨酯在130℃条件下下也有良好的力学稳定性和化学稳定性,相比于传统聚氨酯有着更好的耐温性能,可以实现不同施工条件下的耐温保护。
2. 技术创新点:本方法的主要步骤是从分子设计的角度出发,通过在聚氨酯的结构中引入了特种分子链段,并辅以适当地交联剂,形成交联网状结构,提高了聚氨酯在高温条件下的机械性能和化学稳定性。其中特种小分子的引入可以很大程度的提高聚氨酯的力学强度和固化速率,而使用适当的交联剂可以形成复杂的交联网状结构,进一步提升了样品的化学稳定性。最后加入硅烷偶联剂,引入了有机硅结构,在提升聚氨酯强度的同时,硅烷偶联剂可以在聚氨酯表面逐渐水解,产生高密度硅的保护层,可以在一定程度上防止内部的聚氨酯与空气中的氧气和水分接触而导致老化,样品如图1所示。 图1、130℃高温下的聚氨酯 通过该方法合成聚氨酯既可以实现AB双组份喷涂,也可以通过共混涂覆,实现在器件表面数秒内固化,并且可以根据不同场合的需求调整固化时间,此外合成的聚氨酯在130℃条件下也有着出色的力学稳定性和热力学稳定性,如表1、2所示。这种兼具快速固化成型和良好耐温性能的聚氨酯合成方法,对于工业热管以及国防领域的快速修补工艺来说是迫切需要的。图1、聚醚种类对样品拉伸强度的影响 图2、130摄氏度材料拉伸强度
3. 知识产权归属及相关专利说明:一种双组份瞬干耐温聚氨酯及其制备方法,申请号:***一种聚氨酯密封胶专用底涂剂及其制备方法 2012105022633壳聚糖改性水性聚氨酯弹性体的制备方法 2006100403309壳聚糖-聚氨酯离子复合物弹性体材料的制备方法2009100283531有机硅聚脲基础聚合物,其制备的弹性体,其制备方法及其应用2006101062585有机硅聚酰亚胺-聚脲基础聚合物、其制备的弹性体、及其制备方法及其应用2007103002884
4.商业化概述 (市场前景):该瞬干型耐温聚氨酯主要可以被用于一些特殊环境及条件下的保护层和修补技术,例如工业热管领域对于该类材料有着较为迫切的现实需求,对其提出了良好的耐温性和快速固化的要求,而传统的材料一部分不能实现快速固化,而另一部分则存在着耐温性能和抗老化性能不好等问题,这种瞬干型耐温聚氨酯工艺简单,成本低廉,可实现AB组分喷涂或共混涂覆,在多种环境下都有着很好的表现。除了工业热管领域,还可以在军事修补和生产生活中应用,具有很广泛的应用前景。
5. 优先使用产业领域及地方区域:工业热管耐温补强材料军事国防领域材料修补发动机壳体粘接震动及应力条件防护等
6. 初步意向交易方式及金额:
7.行业状况交通业、军事设施、电子装备的耐温涂层保护、粘接以及工业级热管防护涂层等行业对该技术需求旺盛,现有技术很难满足需求。