救生衣气囊用中空玻璃微珠/TPU复合材料及其制备方法与流程

本发明属于聚氨酯弹性体，具体涉及救生衣气囊用中空玻璃微珠/tpu复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、在水上救援和水上活动中，救生衣是保障人员生命安全的重要装备。传统的救生衣气囊材料通常存在浮力不足、耐用性差、重量较大等问题。热塑性聚氨酯（tpu）具有良好的弹性、耐磨性和耐化学腐蚀性，但单纯的tpu材料浮力有限。中空玻璃微珠具有低密度、高浮力的特点，将中空玻璃微珠与tpu复合，有望开发出一种新型的救生衣气囊材料，既能够充分发挥中空玻璃微珠的高浮力特性，又能借助tpu的优良力学性能和耐用性，提高救生衣气囊的整体性能。

2、目前，虽然已有一些关于复合材料在不同领域的应用研究，但专门针对救生衣气囊用中空玻璃微珠/tpu复合材料的研究还相对较少。然而，未经改性的中空玻璃微珠与tpu的结合力较弱，容易在加工过程中造成团聚，使用过程中易脱落，影响救生衣的性能。

3、因此，开发一种救生衣气囊用中空玻璃微珠/tpu复合材料及其制备方法，具有重要的现实意义和广阔的市场前景，可以为水上安全提供更可靠的保障。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种救生衣气囊用中空玻璃微珠/tpu复合材料，结实耐用不易破坏，利用改性中空玻璃微珠提升了tpu材料的浮力，同时增加了中空玻璃微珠与tpu的结合力。本发明还提供其制备方法。

2、本发明所述的救生衣气囊用中空玻璃微珠/tpu复合材料，由如下质量百分数的原料制成：

3、聚醚型二元醇48%-61％，

4、二异氰酸酯28%-33％，

5、混合扩链剂5%-9%，

6、耐水解剂0.2%-0.4%，

7、抗氧剂0.3%-0.5%，

8、催化剂0.2%-0.4%，

9、改性中空玻璃微珠5%-9%。

10、优选的，聚醚型二元醇为聚氧化丙烯二醇、聚四亚甲基二醇、聚氧化乙烯二醇中的一种或多种。

11、优选的，二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯（mdi）。

12、优选的，混合扩链剂为1,4-丁二醇（bdo）和2,2'-二硫二乙醇按质量比（2-4）:1混合。

13、优选的，耐水解剂为碳化二亚胺。

14、优选的，抗氧剂为抗氧剂1024、抗氧剂1010、抗氧剂168中的一种或多种。

15、优选的，催化剂为有机铋类催化剂、有机锡类催化剂或钛酸酯类催化剂中的一种或多种。

16、优选的，改性中空玻璃微珠的制备过程如下：

17、（1）将鲸蜡醇聚氧乙烯醚溶于蒸馏水中，配制质量分数为20%-30%的乳浊液，超声波振动2-4h并充分搅拌至鲸蜡醇聚氧乙烯醚完全溶于水，得到含有鲸蜡醇聚氧乙烯醚的溶液；

18、（2）将中空玻璃微珠加入到含有鲸蜡醇聚氧乙烯醚的溶液中，中空玻璃微珠与含有鲸蜡醇聚氧乙烯醚的溶液的质量比为1:（3-5），通过搅拌和超声波振动2-4h使鲸蜡醇聚氧乙烯醚与中空玻璃微珠接触；

19、（3）过滤、乙醇洗涤、干燥1-2h去除多余的鲸蜡醇聚氧乙烯醚，得到改性中空玻璃微珠。

20、本发明所述的救生衣气囊用中空玻璃微珠/tpu复合材料的制备方法，包括如下步骤：

21、（1）将聚醚型二元醇、耐水解剂、抗氧剂、催化剂、改性中空玻璃微珠加入到反应釜a中混合，将二异氰酸酯放置于反应釜b中搅拌，将混合扩链剂置于反应釜c中；

22、（2）通过计量的浇注系统，将反应釜a、b、c中的原料注入双螺杆挤出机喂料口，在螺杆转速160-200r/min，140-210℃下，在双螺杆挤出机中反应、剪切、塑化，经水下切粒机切成椭圆形粒子。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、1、混合扩链剂中引入2,2'-二硫二乙醇扩链，可在tpu合成过程中直接反应，引入s-s键在一定条件下可以发生断裂和重新形成，使得tpu增强自修复性和可调控的力学性能。同时扩链后的tpu产生微交联，增强结构紧密性且在紫外线照射下更加稳定，减少老化和降解的发生，有利于救生衣气囊的耐久性；

25、2、鲸蜡醇聚氧乙烯醚分子中含有o原子和h原子，o原子电负性较强，能够与玻璃微珠表面的羟基等极性基团形成氢键，氢键的键能在微观层面上能够使鲸蜡醇聚氧乙烯醚较好地附着在玻璃微珠表面，增强两者之间的结合力。tpu醚基中的氧原子可以与鲸蜡醇聚氧乙烯醚中的氧原子形成偶-偶极相互作用，从而增强两者之间的结合力，这种改性有助于提高玻璃微珠与tpu复合过程中的分散性和相容性，不影响正常反应；

26、3、2,2'-二硫二乙醇扩链剂的结构和改性中空玻璃微珠的贯穿协同作用。在受到外力时，改性玻璃微珠能够分散应力，防止局部应力集中导致材料破裂，而2,2'-二硫二乙醇扩链后的tpu分子链能够通过变形吸收能量，减轻对救生衣气囊材料的破坏；

27、4、本发明的制备方法简单易行，适合大规模生产。

1.一种救生衣气囊用中空玻璃微珠/tpu复合材料，其特征在于，由如下质量百分数的原料制成：

2.根据权利要求1所述的救生衣气囊用中空玻璃微珠/tpu复合材料，其特征在于，聚醚型二元醇为聚氧化丙烯二醇、聚四亚甲基二醇、聚氧化乙烯二醇中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的救生衣气囊用中空玻璃微珠/tpu复合材料，其特征在于，二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。

4.根据权利要求1所述的救生衣气囊用中空玻璃微珠/tpu复合材料，其特征在于，混合扩链剂为1,4-丁二醇和2,2'-二硫二乙醇按质量比（2-4）:1混合。

5.根据权利要求1所述的救生衣气囊用中空玻璃微珠/tpu复合材料，其特征在于，耐水解剂为碳化二亚胺。

6.根据权利要求1所述的救生衣气囊用中空玻璃微珠/tpu复合材料，其特征在于，抗氧剂为抗氧剂1024、抗氧剂1010、抗氧剂168中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的救生衣气囊用中空玻璃微珠/tpu复合材料，其特征在于，催化剂为有机铋类催化剂、有机锡类催化剂或钛酸酯类催化剂中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的救生衣气囊用中空玻璃微珠/tpu复合材料，其特征在于，改性中空玻璃微珠的制备过程如下：

9.一种权利要求1-8任意一项所述的救生衣气囊用中空玻璃微珠/tpu复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：