一种复合型陶瓷化材料的制备工艺

本发明涉及高分子材料，具体涉及一种复合型陶瓷化材料的制备工艺。

背景技术：

1、复合型陶瓷化材料是一种将热塑性树脂与成瓷填料混合后形成的高分子材料，被广泛应用于电线电缆、化工、轻工业以及建筑等领域，热塑性聚氨酯材料具有良好的弹性、耐低温性、耐磨性以及耐油性，是制备复合型陶瓷化材料的常用材料之一，但是普通的热塑性聚氨酯材料耐高温性能、耐腐蚀能力、抗紫外线性能以及防污能力不强，这就导致制备出来的复合型陶瓷化材料难以满足在多种环境下的长期使用需求，极大地限制了其使用领域。

2、公告号为cn112210156b的专利公开了一种可陶瓷化无卤阻燃高分子复合材料及应用，通过将聚合物基材、成瓷填料、无卤阻燃剂、协效阻燃剂、增塑剂、抗氧剂、交联剂制备而成，通过该专利制备出来的可陶瓷化无卤阻燃高分子复合材料能够在高温下形成致密的陶瓷化产物，具有良好的高温强度和阻燃性能，在常温下也具有良好的力学性能。该专利中制备出来的可陶瓷化无卤阻燃高分子复合材料虽然能够耐高温，但是在常温下使用时，抗紫外能力与防腐蚀能力不足，在户外使用时紫外线会加速材料的老化进程，在腐蚀介质中难以长期稳定存在，缩短使用的寿命，同时该种材料在使用时，污渍的累积会给材料的清洁带来难度。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种复合型陶瓷化材料的制备工艺，解决了以下几点技术问题：（1）复合型陶瓷化材料耐高温性能以及耐腐蚀能力有待提升的问题；（2）复合型陶瓷化材料抗紫外能力不强，并且不具有防污能力的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种复合型陶瓷化材料的制备工艺，包括以下制备步骤：

4、步骤一、将聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯混合，在35-45℃、500-600r/min的转速下混合搅拌10-15min，加入有机锡催化剂、耐高温复合交联剂、防污抗紫外添加料，升温至45-55℃，500-600r/min的转速下搅拌3-5min,得到混合液；

5、步骤二、将混合液置于模具中，真空条件下升温至100-110℃加热48-52h,得到改性热塑性聚氨酯弹性体；

6、步骤三、将改性热塑性聚氨酯弹性体与埃洛石纳米粉、低软化点玻璃粉、云母粉、增塑剂、抗氧化剂置于高速混合机中，200-300r/min的转速下充分混合1-1.5h，得到混合料；

7、步骤四、将混合料置于双螺杆挤出机中，设置螺杆转速为300-500r/min，挤出温度为180-190℃，熔融挤出造粒，得到复合型陶瓷化材料。

8、进一步地，所述有机锡催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的任意一种。

9、进一步地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二辛脂、环氧大豆油中的任意一种；所述抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂5057、抗氧化剂136中的任意一种。

10、进一步地，所述耐高温复合交联剂的制备方法包括以下步骤：

11、s1:将双马来酰亚胺树脂置于二甲苯中，充分混合搅拌后，加入3-羟基-1-甲基丙烯酰氧基金刚烷与引发剂，升温至55-65℃反应6-8h，减压蒸馏后收集产物，得到改性双马来酰亚胺树脂；

12、s2：将改性双马来酰亚胺树脂与缩水甘油糠醚置于二甲基亚砜中充分混合，加入催化剂，升温至80-85℃反应8-10h，减压蒸馏后收集产物，得到耐高温复合交联剂。

13、本方案中，在引发剂的作用下，双马来酰亚胺树脂结构中的双键与3-羟基-1-甲基丙烯酰氧基金刚烷结构中的烯丙基发生自由基聚合反应，得到改性双马来酰亚胺树脂，再在催化剂的作用下，改性双马来酰亚胺结构中的羟基与缩水甘油糠醚发生开环反应，得到耐高温复合交联剂；该种耐高温复合交联剂结构两端具有羟基，其结构中耐高温的双马来酰亚胺链段能够在改性热塑性聚氨酯弹性体的制备进程中与聚氨酯高分子链段产生相互交缠作用，同时将具有耐热性能好的金刚烷结构以及呋喃环嵌入交缠结构中，三者产生协同作用，共同增强改性热塑性聚氨酯弹性体的耐高温性能，并且由于其结构中含有的呋喃环，还能够额外赋予该种改性热塑性聚氨酯弹性体耐腐蚀的能力，从而使得制备出来的复合型陶瓷化材料能够具有优异的耐高温性能以及耐腐蚀能力，从而满足多种环境下的使用需求。

14、进一步地，步骤s1中，所述引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯中的任意一种。

15、进一步地，步骤s2中,所述催化剂为三氟化硼乙醚。

16、进一步地，所述防污抗紫外添加料的制备方法包括以下步骤：

17、ss1：将聚甲基乙烯醚马来酸酐置于甲苯中，充分混合后，加入全氟丁基乙基醇与对甲苯磺酸，升温反应，减压蒸馏后收集产物，得到改性聚甲基乙烯醚马来酸酐；

18、ss2：将改性聚甲基乙烯醚马来酸酐置于n,n-二甲基甲酰胺中，加入纳米二氧化钛，超声分散15-20min后，升温至100-105℃充分搅拌2-4h，降至室温后过滤、洗涤、干燥后得到防污抗紫外添加料。

19、本方案中，在对甲苯磺酸的作用下，聚甲基乙烯醚马来酸酐结构中的马来酸酐基团与全氟丁基乙基醇结构中的羟基发生反应，得到结构中含有羧基的改性聚甲基乙烯醚马来酸酐，再通过结构中含有羧基的改性聚甲基乙烯醚马来酸酐与纳米二氧化钛表面的羟基产生相互作用，得到防污抗紫外添加料。该种防污抗紫外添加料以纳米二氧化钛为核，能够有效增强复合型陶瓷化材料的防污能力以及抗紫外能力，同时其表面包覆的有机物中具有全氟链段，表面能低，具有自清洁效应，能够与纳米二氧化钛产生协同作用，极大的增强了复合型陶瓷化材料的防污能力，同时该种全氟链段还能够与耐高温复合交联剂中的呋喃环产生协同作用，有效增强了复合型陶瓷化材料的耐腐蚀效果，使之能够满足多种领域的使用需求，并且能够具有长久的使用寿命。

20、进一步地，步骤ss1中，所述升温反应的温度为75-85℃，时间为3-5h。

21、进一步地，步骤ss2中，所述纳米二氧化钛的粒径为80-300nm。

22、本发明的有益效果：

23、本发明通过制备耐高温复合交联剂与防污抗紫外添加料参与到复合型陶瓷化材料的制备进程中，使其具有优异的耐高温性能、耐腐蚀能力、抗紫外能力以及防污自清洁的性能，使之能够满足多种环境下的使用需求，并且具有长久的使用寿命。

24、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种复合型陶瓷化材料的制备工艺，其特征在于，包括以下制备步骤：

2.根据权利要求1所述的一种复合型陶瓷化材料的制备工艺，其特征在于，所述有机锡催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种复合型陶瓷化材料的制备工艺，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二辛脂、环氧大豆油中的任意一种；所述抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂5057、抗氧化剂136中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的一种复合型陶瓷化材料的制备工艺，其特征在于，所述耐高温复合交联剂的制备方法包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种复合型陶瓷化材料的制备工艺，其特征在于，步骤s1中，所述引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯中的任意一种。

6.根据权利要求4所述的一种复合型陶瓷化材料的制备工艺，其特征在于，步骤s2中,所述催化剂为三氟化硼乙醚。

7.根据权利要求1所述的一种复合型陶瓷化材料的制备工艺，其特征在于，所述防污抗紫外添加料的制备方法包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种复合型陶瓷化材料的制备工艺，其特征在于，步骤ss1中，所述升温反应的温度为75-85℃，时间为3-5h。

9.根据权利要求7所述的一种复合型陶瓷化材料的制备工艺，其特征在于，步骤ss2中，所述纳米二氧化钛的粒径为80-300nm。

技术总结
本发明涉及高分子材料技术领域，公开了一种复合型陶瓷化材料的制备工艺，该种复合型陶瓷化材料通过制备耐高温复合交联剂与防污抗紫外添加料参与到改性热塑性聚氨酯弹性体的制备进程中，再通过改性热塑性聚氨酯弹性体与埃洛石纳米粉、低软化点玻璃粉、云母粉、增塑剂、抗氧化剂相互混合后通过双螺杆挤出机熔融挤出造粒后制得，具有优异的耐高温性能、耐腐蚀能力、抗紫外能力以及防污自清洁的效果，通过本发明制备出来的复合型陶瓷化材料能够满足多种环境下的使用需求，并且具有长久的使用寿命。

技术研发人员：刘树龙,高超,冯杜龙,万骞
受保护的技术使用者：淮北师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5