(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210806179.4 (22)申请日 2022.07.08 (71)申请人 中国科学技术大学 地址 230000 安徽省合肥市金寨路96号 (72)发明人 王志刚　王锋　王学会　 (74)专利代理 机构 合肥正则元起专利代理事务 所(普通合伙) 3416 0 专利代理师 李敏 (51)Int.Cl. C08L 75/04(2006.01) C08K 9/04(2006.01) C08K 9/02(2006.01) C08K 3/22(2006.01) C08K 3/28(2006.01) (54)发明名称 一种抑制 聚氨酯材料内生热的改性合成方 法 (57)摘要 本发明公开了一种抑制聚氨酯材料内生热 的改性合 成方法， 使用钛酸酯偶联剂改性的无机 粒子来改善聚氨酯材料使用性能、 降低动态内生 热、 提高导热性以及延长使用寿命的方法； 该方 法包括如下步骤： (1)无机粒子的活化； (2)使用 钛酸酯偶联剂改性活化的无机粒子； (3)制备钛 酸酯偶联剂改性无机粒子填充的聚氨酯， 本发明 提供的方法能够在保持聚氨酯材料高弹性的情 况下， 改善聚氨酯动态力学性能， 降低动态下的 内生热以及提高材料的导热性能， 以此来提高聚 氨酯材料的使用寿命； 本方法具有操作简单、 成 本低廉、 性能优异等特点。 权利要求书1页 说明书9页 附图15页 CN 114989597 A 2022.09.02 CN 114989597 A 1.一种抑制聚氨酯材 料内生热的改性 合成方法， 其特 征在于， 包括以下步骤: 步骤一： 将无机粒子放入氢 氧化钠溶 液活化， 得到活化的无机粒子； 步骤二： 将步骤一得到的无机粒子加入钛 酸酯偶联剂溶 液中改性， 得到改性无机粒子； 步骤三： 将步骤二得到的改性无机粒子加入聚氨酯预聚体 中， 搅拌均匀后加入固化剂， 放入烘箱固化成型。 2.根据权利要求1所述的一种抑制聚氨酯材料内生热的改性合成方法,其特征在于， 步 骤一中， 无机粒子的活化过程 为： 称量粒径小于200μm的无机粒子20g， 放入250ml三口烧瓶中， 配制200ml浓度为0.1 ‑ 0.6mol/L的氢氧化钠溶 液， 并倒入三口烧瓶中； 将三口烧瓶放入水浴锅中， 控制温度在20 ‑30℃， 通过机械搅拌， 控制搅拌速度为90 ‑ 150r/min， 活化20 ‑24h， 得到该活化的无机粒子 。 3.根据权利要求2所述的一种抑制聚氨酯材料内生热的改性合成方法,其特征在于， 无 机粒子为氧化铝、 氮化铝、 碳 酸钙、 二氧化硅或蒙脱土中的一种或多种。 4.根据权利要求2所述的一种抑制聚氨酯材料内生热的改性合成方法,其特征在于， 无 机粒子活化完成后， 洗涤至PH为7 ‑8， 在80‑100℃下烘干24h， 得到活化后干燥的无机粒子； 其中， 洗涤液的根据无机粒子的特性进行选取。 5.根据权利要求1所述的一种抑制聚氨酯材料内生热的改性合成方法,其特征在于， 步 骤二中， 无机粒子的改性过程 为： 称量干燥后的无机粒子20g， 倒入250ml三口烧瓶， 配置体积分数为1 ‑15％的钛酸酯偶 联剂溶液200ml， 倒入三口烧瓶中， 将三口烧瓶用70 ‑90℃的油浴锅加热， 使用机械搅拌， 搅 拌速度为90 ‑150r/min， 控制反应时间在20 ‑24h， 得到该改性无机粒子 。 6.根据权利要求5所述的一种抑制聚氨酯材料内生热的改性合成方法,其特征在于， 无 机粒子在经 过钛酸酯偶联剂改性后， 洗涤 2‑3次， 并在80 ‑100℃下烘干24h 。 7.根据权利要求5所述的一种抑制聚氨酯材料内生热的改性合成方法,其特征在于， 所 述钛酸酯偶联剂为TM C‑101、 TMC‑102、 TMC105或TMC‑201中的一种或多种。 8.根据权利要求1所述的一种抑制聚氨酯材料内生热的改性合成方法,其特征在于， 步 骤三中， 改性无机粒子与聚氨酯预聚体的反应过程 为： 称量20g已除水的聚氨酯预聚体， 加热至80 ‑90℃， 加入0.02 ‑2g改性无机粒子， 使用机 械搅拌， 控制搅拌速度在90 ‑150r/min， 搅拌5 ‑10min， 至无机粒子完全与聚氨酯预聚体 混合 均匀； 再加入称量好的固化剂， 机械搅拌至固化剂与预聚体完全混合均匀， 将混合改性无机 粒子的聚氨酯倒入 模具中， 放入10 0‑110℃烘箱中， 固化2 ‑24h， 得成品。 9.根据权利要求8所述的一种抑制聚氨酯材料内生热的改性合成方法,其特征在于， 步 骤三中， 改性无机粒子在聚氨酯预聚体中填充的质量分数为0.1 ‑10％。 10.根据权利要求8所述的一种抑制聚氨酯材料内生热的改性合成方法,其特征在于， 聚氨酯硬段的质量分数在20 ‑40％。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114989597 A 2一种抑制聚氨酯材料内生热的改性合成方 法 技术领域 [0001]本发明涉及高分子材料加工技术领域， 具体涉及 一种抑制聚氨酯材料内生热的改 性合成方法。 背景技术 [0002]聚氨酯作为一种应用广 泛的高分子合成材料， 在服装、 运动、 医疗、 电子、 运输等领 域有着重大的应用价值。 根据其应用场景的不同， 可分为用于材料粘接的聚氨酯胶 粘剂， 用 于材料密封的聚氨酯密封圈， 用于隔热保温的聚氨酯保温材料， 以及用于交通运输的聚氨 酯实心轮胎等。 [0003]聚氨酯具有组成多样性、 性能可调节性等特点， 能够根据需求， 选择合适的原材 料， 设计聚氨酯各组分的配比， 使用相应的合成工艺方法， 得到性能优异聚氨酯产品。 聚氨 酯是由硬段、 软段以及 扩链剂组成的嵌段共聚物， 因此通过调节硬段、 软段以及 扩链剂的种 类、 比例等， 可以调控聚氨酯产品的性能， 得到种类多样的聚氨酯产品。 [0004]目前， 国内使用的聚氨酯产品多为甲苯二异氰酸酯(TDI)或二苯基甲烷二异氰酸 酯(MDI)型聚氨酯， 具有价格低廉， 合成步骤简单， 设备要求低等特点。 但是TDI与MDI型聚氨 酯本身的结构特征， 也会导致聚氨酯在实际使用过程中， 存在一些问题。 如TDI与MDI的结构 不对称， 聚氨酯的分子链上有较多的极性基团， 如氨基、 酯基、 醚键等基团， 易形成分子内与 分子间的氢键， 导致分子链的构型、 构象调整困难； 聚氨酯的分子量较大， 分子链较长， 在合 成以及加工过程中， 会形成物理及化学 的交联点。 这些因素都会导致聚氨酯材料在动态使 用过程中， 产生大量的内生热， 使得聚氨酯材 料的使用寿命 缩短。 [0005]在申请公布号为CN207207622U的中国专利中， 公开了一种聚氨酯滚轮， 将轮芯制 成扇叶形结构， 使聚氨酯滚轮高速运行时， 聚氨酯层的内生热能通过轮芯上 的扇叶形结构 表面快速散发掉， 从而降低了聚氨酯层的内部温度。 在申请公布号为CN215165171U的中国 专利中， 公开了一种低内生热聚氨酯滚轮， 使得聚氨酯轮胎在工作时内部产生的摩擦力较 小， 从而产生的热量很低。 这两种方法仅能提高聚氨酯轮胎的散热性能， 不能降低聚氨酯 本 身的内生热， 也不能提高聚氨酯本身的散热性能。 而本专利通过制备聚氨酯改性无机粒子 复合材料， 可以降低聚氨酯实心轮胎的内生热， 提高导热性， 延长使用寿命 发明内容 [0006]本发明的目的在于提供一种抑制聚氨酯材料内生热的改性合成方法， 通过使用钛 酸酯偶联剂改性活化的无机粒子， 对聚氨酯基体进行填充， 使无机粒子在聚氨酯基体中可 以起到润滑作用， 减少 了聚氨酯的分子链因内摩擦产生的内生热； 同时无机粒子的导热性 能远高于聚氨酯材料， 可提高聚氨酯的导热性能。 因此， 将改性的无机粒子加入到聚氨酯材 料中， 可提高聚氨酯材 料的使用寿命。 [0007]本发明的目的可以通过以下技 术方案实现： [0008]一种抑制聚氨酯材 料内生热的改性 合成方法， 包括以下步骤:说　明　书 1/9 页 3 CN 114989597 A 3