CN116162344A

CN116162344A - 一种高性能聚氨酯-聚脲复合材料及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN116162344A
Application number: CN202211675973.6A
Authority: CN
Inventors: 姚爱玲; 王敬涛; 郑华宇; 郭斌斌; 崔林; 王康; 杨浩; 冯旭冉; 赵薇; 赵开红; 陈琳涛
Original assignee: Changan University
Current assignee: Changan University
Priority date: 2022-12-26
Filing date: 2022-12-26
Publication date: 2023-05-26

Abstract

本发明公开了一种高性能聚氨酯‑聚脲复合材料及其制备方法与应用，包括双组份聚氨酯和聚脲，聚脲的掺量为15‑20％；双组份聚氨酯通过以下方法制得：将聚酯多元醇(A组分)与异氰酸酯固化剂(B组分)按照质量比3‑5:1混合，以150‑350rpm的转速混合搅拌3‑5min，静置1‑2min，即可。其中聚脲由氨基化合物与异氰酸酯按照质量比1:1聚合而成，20℃的初步固化时间为1.5‑2.0h，完全固化时间为45‑50h。本发明公开的高性能聚氨酯‑聚脲复合材料，采用特定比例的聚脲对聚氨酯进行改性，改性后的复合材料具有高强度、高韧性、良好的低温性能和耐水性能。

Description

一种高性能聚氨酯-聚脲复合材料及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于聚氨酯改性材料技术领域，具体涉及到一种高性能聚氨酯-聚脲复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着道路服役年限的增长，路面的表面功能逐年衰减，严重影响了日常出行安全，降低了道路的服务水平，须通过薄层或超薄层罩面的方式来恢复路面的表面功能。因此，稀浆封层、微表处、薄层罩面，OGFC、Novechip超薄磨耗层等预防性养护技术得到快速发展和运用。但随着“安全”和“环境”逐渐成为道路建设的主题，传统的黑色路面技术已不能满足道路交通的需求。而高分子树脂材料的研发与应用打破了传统意义上的沥青基的材料养护手段，以树脂类胶黏剂替代沥青，在加入相应颜料后与彩色防滑骨料配合应用，形成一种新型预养护技术--树脂类彩色超薄层路面，其中树脂类胶黏剂主要起与下承层和骨料的黏结作用，同时对旧路面进行封水；防滑骨料起抗滑耐磨作用。该预养护技术既能提高原路面的抗滑与耐磨性能，同时使得养护后路面完全不渗水，充分保护路面结构，还可以填补路面的微细裂缝，达到延长路面的使用寿命，提高安全通行能力，又能改善行车环境对驾驶者起到警示作用。

彩色超薄层路面常用的树脂胶黏剂主要有环氧树脂，聚氨酯树脂，丙烯酸树脂以及聚脲四种，其中环氧树脂强度高，但韧性、低温性能与耐候性能较差；甲基丙烯酸甲酯韧性较好，但毒性较强、耐候性与耐水性较差，且固化较快不宜大面积施工；聚氨酯树脂粘结性与耐候性较好，但耐化学性腐蚀较差，且力学性能存在不足等；聚脲韧性好，但强度低且本身造价较高。四种胶黏剂性能各异，各具优劣，这使得彩色超薄层路面在长期荷载、水和温度的作用下粘结强度降低，常出现开裂、脱层等病害，因此急需制备出高韧性、高强度、良好耐水性能与低温性能的树脂胶黏剂材料，以适应各个领域的需求，尤其是彩色超薄层路面的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能聚氨酯-聚脲复合材料及其制备方法，使得利用聚脲改性聚氨酯后的复合材料具有高的强度、韧性、水稳定性以及良好耐低温性能。

为达上述目的，本发明提供了一种高性能聚氨酯-聚脲复合材料，包括双组份聚氨酯和聚脲，聚脲的掺量为15-20％。

进一步地，聚脲的掺量为双组份聚氨酯的20wt％。

进一步地，双组份聚氨酯通过以下方法制得：将聚酯多元醇与异氰酸酯固化剂按照质量比3-5:1混合，以150-350rpm的转速混合搅拌3-5min，静置1-2min即可，双组份聚氨酯25℃初步固化时间为3.5-6.5h。

进一步地，双组份聚氨酯通过以下方法制得：将聚酯多元醇(A组分)与异氰酸酯固化剂(B组分)按照质量比4:1混合，以200rpm的转速混合搅拌5min，静置2min，即可，双组份聚氨酯的25℃初步固化时间为6.5h。

进一步地，聚脲由氨基化合物与异氰酸酯按照质量比1-2:1-2聚合而成，20℃的初步固化时间为1.5-2.0h，完全固化时间为45-50h。

进一步地，聚脲由氨基化合物与异氰酸酯按照质量比1:1聚合而成，20℃的初步固化时间为1.5h，完全固化时间为48h。

进一步地，聚酯多元醇(A组分)的固含量不低于98％，密度为2.0-2.1g/cm³，粘度为2000mPa·s，异氰酸酯固化剂(B组分)的固含量不低于98％，密度为1-1.5g/cm³，粘度为3000mPa·s。

进一步地，聚脲(A'+B')的固含量为100％，密度为1.0-1.1g/cm³，粘度为2000-2200mPa·s。

进一步地，聚脲的掺量为15-20％。

本发明还公开了一种上述高性能聚氨酯-聚脲复合材料的制备方法，包括以下步骤：分别制备聚脲和聚氨酯，然后将聚脲按掺量加入聚氨酯中，再以100-300rpm的转速混合搅拌3-5min，即可制得。

本发明还公开了上述高性能聚氨酯-聚脲复合材料在制备环氧地坪漆涂料中的应用。

本发明还公开了上述高性能聚氨酯-聚脲复合材料在制备路面胶黏剂中的应用。

本发明还公开了上述高性能聚氨酯-聚脲复合材料在制备保温板中的应用。

综上所述，本发明具有以下优点：

1、本发明通过将聚脲与聚氨酯混合改性，可以改善复合材料的各项性能，包括强度、韧性(拉伸性能)、低温性能和耐水性能。

2、本发明通过调控聚脲的掺量，可以选择性控制复合材料的性能变化，以适应不同环境的应用。例如在路面胶黏剂中，具体的，当聚脲的掺量范围为15-20％时，拉伸强度≥6MPa，断裂伸长率≥45％，具有优良的拉伸性能；-6℃下劲度模量S≤300MPa，蠕变速率m≥0.13，相比改性前双组份聚氨酯具有优良的低温性能；1h湿轮磨耗值≤540g/m²，6d湿轮磨耗值≤800g/m²，具有优秀的耐水性能。

3、本发明以聚脲掺量为20％制备得到的复合材料，其抗拉强度最高为6.42MPa，断裂伸长率达到53.24％；改性前的聚氨酯，在设置的低温区间(-6℃～24℃)内，其劲度模量范围为426～791MPa，蠕变速率为0.047～0.087，经聚脲改性后劲度模量范围降至246～487MPa，蠕变速率为0.065～0.142。

附图说明

图1为基于聚氨酯拉伸性能固化剂掺量初步确定；

图2为基于聚氨酯拉伸性能固化剂掺量具体确定；

图3为龄期与拉伸性能的关系；

图4为聚脲掺量对聚氨酯拉伸性能的影响；

图5为不同聚脲掺量下聚氨酯劲度模量随温度变化的情况；

图6为不同聚脲掺量下聚氨酯蠕变速率随温度变化的情况；

图7为未改性聚氨酯的1h湿轮磨耗试验结果；

图8为聚脲改性前后聚氨酯的耐水性能的变化；

图9为改性前后聚氨酯拉伸性能的比较；

图10为改性前后聚氨酯耐水性能的比较；

图11为改性前后聚氨酯劲度模量随温度变化的情况；

图12为改性前后聚氨酯蠕变速率随温度变化的情况。

具体实施方式

聚脲是由氨基化合物与异氰酸酯聚合而成的弹性体，其本身特点与聚氨酯类似，有芳香族与脂肪族之分，反应活性高，具有高延展性和一定的力学性能，同时又有防水、耐磨、防腐等特点，且施工温度和湿度对其影响较小，逐步运用到车辆、轮船防腐、道路交通防护等方面。

环氧树脂材料本身为热固性材料，具有高强度和较好的粘结性能，但呈现脆硬性，且低温下流动性差操作困难，耐候性较差，常出现开裂、脱层；甲基丙烯酸甲脂(MMA)韧性较好，低温流动性好，但强度较低，且带有强烈的刺激性气味、毒性和腐蚀性，固化时间较快不足1h，不利于大面积施工；聚脲韧性好，但强度最低且本身造价较高不适合做为基础原料。相比之下聚氨酯材料是一种弹性体，强度较高，韧性略有不足，但在固化时间和韧性的调节上可控性高，耐水性和耐老化性能较优，低温施工可操作性强；综合考虑本发明选用聚氨酯作为基础原材料，以聚脲作为改性剂进行相关研究。

聚氨酯和聚脲都属于都为双组份胶黏剂且性质类似，都有一个组分为异氰酸酯，聚氨酯是以羟基和异氰酸酯反应生成氨酯基，聚脲则是以胺类作为固化剂与异氰酸酯反应生成脲，氨基的活性比羟基高，所以通常来讲，聚脲具有更短的固化时间和优异的韧性。

本发明中的聚氨酯A为聚酯多元醇预聚体，B为芳香族异氰酸酯；聚脲A'为脂肪族聚氨酯预聚体且异氰酸酯过剩，B'为小分子胺类固化剂。本发明中的改性原理为：

利用以下机理使得两种高分子形成高性能的复合材料(胶黏性能)：聚脲B'中的胺与异氰酸酯反应快速启动聚合，并通过反应放热，加速各组分间复杂的聚合，其中反应生成的氨酯基或脲基还可以进一步与异氰酸酯反应生成二取代聚脲，进一步扩链并向三维方向拓扑。在改性方案中，加入15-20％的聚脲，不但可以起到快速启动反应，缩短固化时间，增加交联，拓展三维空间，提升粘附性的作用，还引入脂肪族聚脲作为软段，使得改性后聚氨酯的韧性得到提高。

以下结合实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明中的异氰酸酯可以为以下材料，但不限于以下材料：

异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯；

本发明中的高性能聚氨酯-聚脲复合材料通过以下方法制备得到：分别制备聚脲和聚氨酯，然后将聚脲按掺量加入聚氨酯中，再进行3～5min搅拌，即可制得。

实施例1

本实施例提供了一种高性能聚氨酯-聚脲复合材料，包括80-85wt％的双组份聚氨酯和15-20wt％的聚脲，其中双组份聚氨酯的25℃初步固化时间为6.5h；

双组份聚氨酯通过以下方法制得：将聚酯多元醇(A组分)与异氰酸酯固化剂(B组分)按照质量比4:1混合，以200rpm的转速混合搅拌5min，静置2min，即可；

聚脲由氨基化合物与异氰酸酯按照质量比1:1聚合而成，20℃的初步固化时间为1.5h，完全固化时间为48h。

聚酯多元醇的固含量不低于98％，密度为2.1g/cm³，粘度为2000mPa·s，异氰酸酯固化剂的固含量不低于98％，密度为1g/cm³，粘度为3000mPa·s。聚脲的固含量为100％，密度为1.0g/cm³，粘度为2100mPa·s。

本实施例的高性能聚氨酯-聚脲复合材料通过以下方法制备得到：

分别制备聚脲和聚氨酯，然后将聚脲按掺量加入聚氨酯中，再进行3min搅拌，即可制得。

试验例1--聚氨酯胶结料的基础配比与优化

直接拉伸试验：试验采用万能试验机对胶黏剂的拉伸性能进行测试，具体步骤如下：

①拌和：将聚氨酯A、B组分按照不同配比混合搅拌约3-5分钟，转速为200转/min，搅拌完成后，静置1～2min，排除气泡。

②试件浇铸：参照《树脂浇铸体性能试验方法》(GB/T2567-2008)将亚铃型试模置于平整桌面，涂刷脱模剂，将聚氨酯胶黏剂缓慢倒入模具中，使其自流平。

③固化：初步固化后脱模，于室温(23±2)℃下养护10d，使其固化完全，性能稳定。

④进行拉伸试验：将试件对准夹具的中心轴线进行固定，加载速度为10mm/min，记录破坏荷载峰值和变形量。

表1拉伸性能的指标及公式

1.1固化剂B组分掺量的初步确定

为了确定聚氨酯基础胶黏剂中A、B组分的具体配比，将固化剂掺量(B/A)以5％为区间梯度由15％增加至35％，进行以下试验设计。为降低试验结果误差，进行试件制备时每组试件3个，取试验结果均值后如下表。

表2固化剂掺量对聚氨酯拉伸性能的影响

由表2和图1可知，(1)固化时间随着固化剂掺量的增加逐渐减少。从各配比成型试件外观看，当固化剂从15％增加到25％，试件表面较为平整，但当固化剂掺量增加到30％以上时，试件表面整体不再平整，而出现由于反应放热并产生气体造成表面凹凸不平，且整体呈现脆硬状态。

(2)随着固化剂掺量的持续增加，聚氨酯抗拉强度呈现先增加后稳定的趋势变化，当固化剂从15％增加到25％时，抗拉强度增长较快，当固化剂掺量为25％时，其抗拉强度达到12.14MPa；固化剂掺量继续增加，其抗拉强度变化不再明显。

(3)断裂伸长率随着固化剂掺量的增加呈现逐渐降低的趋势，当固化剂掺量由15％増加到35％的过程中，断裂伸长率近乎呈现直线式下降，由41.87％降至10.23％。继续增加后，变化不再明显。

根据抗拉强度与断裂伸长率的变化趋势，将固化剂B掺量初步定为20％～30％。

1.2固化剂掺量的具体确定

将固化剂B掺量进行细化，每隔1％梯度由23％逐渐增加至27％进行拉伸试验，具体如下表3和图2。

表3固化剂掺量对聚氨酯拉伸性能的影响

由表3和图2可知，当固化剂B掺量从23％增加到27％，其抗拉强度逐渐增加并趋于稳定，当掺量超过25％时，抗拉强度维持在12MPa以上，变化不再明显。相比之下断裂伸长率降幅明显，当固化剂掺量由23％增加到25％，断裂伸长率降幅为12.35％，由25％增加到27％，降幅为42.76％，固化时间均在4h左右。综合考虑断裂伸长率与抗拉强度，固化时间，固化剂掺量定为25％为最佳。

1.3成型龄期对拉伸性能指标的影响

试验过程中可发现聚氨酯强度的形成与龄期之间存在明显关系，为方便后期研究的进行，故设计以下试验方案，成型多组试件，研究拉伸性能指标随龄期的变化趋势，确定具体养护龄期，为后期彩色超薄层路面的相关研究提供养护依据，见表4和图3。

表4成型龄期对聚氨酯(固化剂25％)拉伸性能的影响

如表4和图3可以看出，抗拉强度随着养护龄期的延长呈现直线式增长，当养护龄期达到第7d时，其抗拉强度基本完全形成，达到12MPa，后续不再随龄期继续增长；而断裂伸长率前养护5d内，降幅明显，后续随着龄期的延长基本稳定。综合两者可见聚氨酯胶粘剂的性能稳定状态是在养护龄期达到7d之后，这为后期试件的制作与养护时间提供了参考指导。

综上所述，本发明对聚氨酯胶黏剂A、B组分配比和成型龄期进行研究，确定固化剂掺量(B/A)25％为最佳配比，成型龄期达到7天时，性能基本稳定，此时拉伸强度为12.12MPa，满足设计要求，断裂伸长率为18.87％，韧性较差，需对其进行改性。

试验例2--基于拉伸性能的改性研究

基于聚氨酯本身韧性较差，因此本发明采用聚脲对聚氨酯进行改性，聚脲是由氨基化合物与异氰酸酯聚合而成的弹性体，且本身特点与聚氨酯类似，具有良好的韧性，故可采用聚脲与聚氨酯进行复配，以改善聚氨酯的韧性。改性时，先分别制备聚脲和聚氨酯两种胶黏剂，搅拌2～3min，然后将聚脲按不同掺量加入聚氨酯中，再进行3～5min搅拌，使其充分混合均匀后进行试模浇筑，7d养护周期结束后进行拉伸试验，通过抗拉强度和断裂伸长率的变化对聚脲的掺量范围进行确定，如表5所示。

表5聚脲掺量对拉伸性能指标的影响

如表5和图4可知，随着聚脲掺量的增加，抗拉强度逐渐降低，断裂伸长率逐渐增大。在聚脲掺量在0％～20％的变化过程中，抗拉强度一直保持在6.0MPa以上，始终满足设计要求，而当掺量增加到15％时，断裂伸长率增幅近200％，达到49.76％，首次大于设计要求45％。因此聚脲掺量为15％～20％时，改性效果显著。

试验例3--基于低温性能的改性研究

目前，对于树脂类胶结料的低温性能并没有相关技术指标，仅从冻融试验外观表征其低温抗裂性。但聚氨酯弹性体其性能受温度影响较大，高温下表现出良好的韧性，当温度降低时，其固化体系内分子链受到交联制约致使伸长变形与旋转受限，劲度模量大幅增加，表现出脆硬特点。

本发明结合《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)采用BBR弯曲蠕变劲度试验以劲度模量S和蠕变速率m为指标对改性前后聚氨酯胶结料低温性能进行评价。劲度模量S越大意味着温度降低时，材料内部产生的温度应力越大，应变越小，材料产生开裂的风险越大；蠕变速率m越小代表材料的松弛能力越弱，低温性能越差。

本试验例包括以下步骤：

(1)采用聚四氟乙烯材料按照尺寸(长×宽×高)127.00mm×6.35mm×12.70mm制作试模；

将试模置于调平的试验板上，刷上脱模剂，将聚氨酯A、B组分、聚脲按照不同掺量(5％～20％)配比搅拌均匀地后倒入模具中，使其自动流平，用木板刮掉多余部分，常温固化后脱模并在室温(23±2)℃下养护7d；

(2)进行弯曲流变试验，试验前将小梁试件先置于对应试验条件下的恒温浴中60min，取出小梁试件放入弯曲流变仪的支架上，然后施加980mN的荷载，在施加荷载期间利用系统中的位移传感器测定小梁试件的挠度，记录60s时，小梁的蠕变劲度模量和蠕变速率，完成试验。从支架上移走试件进行下一个试验(试验前需对弯曲流变仪进行校准)。

3.1基于低温性能聚脲改性聚氨酯掺量的确定

考量沥青技术要求，成型不同掺量聚脲改性聚氨酯胶黏剂小梁试件，分别于-24℃、-18℃、-12℃和-6℃不同温度梯度下进行试验，探究聚氨酯胶黏剂劲度模量S与蠕变速率m随温度的变化规律以及改性前后的变化特点，并以此确定聚脲的掺量范围，试验结果见表6

表6不同聚脲掺量弯曲流变实验数据汇总

由图5、图6和表6可知，随着聚脲掺量的增加，相同温度下聚氨酯的劲度模量逐渐减小，蠕变速率逐渐增大，表明聚氨酯的低温性能随着聚脲掺量的增加不断改善。对比不同聚脲掺量下的聚氨酯蠕变速率随温度变化曲线可知，5％与10％掺量下的蠕变速率变化较小，两条曲线较为接近，而聚脲掺量由10％增至15％时蠕变速率变化明显，15％与20％掺量下的蠕变速率值整体较为接近，同时以-6℃条件下劲度模量模量均小于300MPa为要求可知，当聚脲掺量为15％～20％时满足要求，且此范围下的蠕变速率超过0.13相比改性前有较大提升。

试验例4--基于耐水性的改性研究

胶黏剂高强度、高韧性和耐低温的要求保证了彩色超薄层路面在行车荷载和温度作用下的功能发挥，但面对雨水的侵蚀作用，常会出现防滑骨料的脱落与脱层现象，因此胶黏剂高强的耐水冲刷能力也是彩色超薄层路面研究的关键。

本试验例结合《微表处和稀浆封层技术指南》(JTGT F40-02-2005)采用湿轮磨耗值对不同掺量下聚脲改性聚氨酯的抗水损性能进行探究，以此确定出聚氨酯较优改性方案。磨耗值大小表征胶结料在浸水作用下粘结性能的衰减程度，磨耗值越小表明在水浸泡条件下的骨料损失越小，胶黏剂的抗水冲刷能力越强，耐水性越好。

本试验例的具体过程为：

(1)将未改性聚氨酯用一次性毛刷均匀地涂刷在油毛毡上，用量从0.5kg/m²开始以0.25kg/m²为梯度递增至1.5kg/m²，将防滑骨料(彩色陶粒)均匀地撒布在油毛毡上，状态满布即可(经尝试以撒布150g为准)，成型后常温下养护7d，进行湿轮磨耗试验确定油毛毡表面的胶液用量对耐水性的影响。

(2)将聚脲不同掺量下的改性聚氨酯以最佳胶黏剂用量成型湿轮磨耗试件，分别浸泡1h和6d并随之进行湿轮磨耗试验，对不同浸水时期的改性聚氨酯的耐水性进行评价，以此确定出不同方案下聚脲的掺量。

(3)试验前称取试件质量m₁，试验中应注意应将试件完全浸水且水面高度高于试件表面不少于6mm，试验后将试件烘干至恒重，再次称取试件质量m₂，按式1计算磨耗值，并分析评价其耐水性。

WTAT＝(m₁-m₂)/A 式1

式中：WTAT—磨耗值(g/m²)；

m₁—磨耗前的质量(g)；

m₂—磨耗后的质量(g)；

A—磨耗头胶管的磨耗面积(0.034m²)。

4.1未改性聚氨酯耐水性以及胶黏剂用量的确定

参照微表处抗水损性能技术要求，采用1h浸水湿轮磨耗值对未改性聚氨酯胶黏剂的抗水损性能进行考量，确定胶黏剂的用量，为改性聚氨酯耐水性评价提供基础。

表7未改性聚氨酯1h湿轮磨耗试验结果

如图7和表7所示，各未改性聚氨酯胶黏剂用量下的浸水1h湿轮磨耗值均小于微表处混合料的技术要求，表明聚氨酯胶黏剂的短期耐水性能优良。其中，当胶黏剂用量从0.5kg/m²增加至0.75kg/m²时，磨耗值由出现由150.0g/m²到58.8g/m²的明显降幅，继续增加胶液用下时，磨耗值基本稳定与40～60g/m²之间，变化不大，故对于湿轮磨耗试验，将胶黏剂用量定为0.75kg/m²。

4.2聚脲改性聚氨酯

基于胶黏剂用量为0.75kg/m²，以1h和6d的浸水湿轮磨耗值对不同聚脲掺量下改性聚氨酯胶黏剂的短期与长期耐水性能进行评价，并与改性前聚氨酯进行对比，以确定聚脲掺量的最佳范围，试验结果总结见表8。

表8聚脲改性聚氨酯湿轮磨耗试验结果

如图8和表8所示，对比改性前后的1h和6d湿轮磨耗值可知，经聚脲改性后聚氨酯长期耐水性性能提升较为明显，短期耐水性变化不大。但在相同浸水时间下，试件的磨耗值随着聚脲掺量(5％～20％)的增加也无明显变化，其中1h磨耗值在40～55g/m²之间，6d磨耗值在90～110g/m²之间，均远小于要求值，同样表现出优异的抗水损性能。

基于上述试验，结合拉伸性能、低温性能、耐水性三项重要指标，确定改性方案的最佳掺量，如下表9和图9-12所示。

表9基于三种性能改性时两种改性方案最佳掺量范围

综上所述，本发明基于拉伸性能采用聚脲分别对聚氨酯韧性进行改性，最终确定当聚脲掺量为15％～20％时，改性方案满足设计要求。

基于耐低温性能和聚氨酯弹性体的特点，采用弯曲流变试验(BBR)对其低温性能进行表征，结果表明经聚脲改性后，聚氨酯的低温性能得到大幅度改善，且以-6℃条件下劲度模量模量S小于300MPa最终确定聚脲掺量为15％～20％。

基于耐水冲刷能力，以湿轮磨耗值为指标对改性方案进行探究，结果表明，改性使得聚氨酯的耐水性能有所改善且远小于规范要求值表现出优异的耐水性能。

结合拉伸性能、低温性能、耐水性三项重要指标，最终确定本发明中最佳的改性方案为聚脲掺量15-20％。

虽然对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims

1.一种高性能聚氨酯-聚脲复合材料，其特征在于，通过将聚脲与双组份聚氨酯聚合改性制备得到；其中聚脲的掺量为双组份聚氨酯的15-20wt％。

2.如权利要求1所述的高性能聚氨酯-聚脲复合材料，其特征在于，所述聚脲的掺量为双组份聚氨酯的20wt％。

3.如权利要求1所述的高性能聚氨酯-聚脲复合材料，其特征在于，所述双组份聚氨酯通过以下方法制得：将聚酯多元醇与异氰酸酯固化剂按照质量比3-5:1混合，以150-350rpm的转速混合搅拌3-5min，静置1-2min即可，双组份聚氨酯25℃初步固化时间为3.5-6.5h。

4.如权利要求3所述的高性能聚氨酯-聚脲复合材料，其特征在于，所述双组份聚氨酯通过以下方法制得：将聚酯多元醇与异氰酸酯固化剂按照质量比4:1混合，以200rpm的转速混合搅拌5min，静置2min即可，双组份聚氨酯25℃初步固化时间为6.5h。

5.如权利要求1所述的高性能聚氨酯-聚脲复合材料，其特征在于，所述聚脲由氨基化合物与异氰酸酯按照质量比1-2:1-2聚合而成，20℃的初步固化时间为1.5-2.0h，完全固化时间为45-50h。

6.如权利要求5所述的高性能聚氨酯-聚脲复合材料，其特征在于，所述聚脲由氨基化合物与异氰酸酯按照质量比1:1聚合而成，20℃的初步固化时间为1.5h，完全固化时间为48h。

7.如权利要求1-6任一项所述的高性能聚氨酯-聚脲复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：分别制备聚脲和聚氨酯，然后将聚脲按掺量加入聚氨酯中，再进行3～5min搅拌，即可制得。

8.如权利要求1-6任一项所述的高性能聚氨酯-聚脲复合材料在制备环氧地坪漆涂料中的应用。

9.如权利要求1-6任一项所述的高性能聚氨酯-聚脲复合材料在制备路面胶黏剂中的应用。

10.如权利要求1-6任一项所述的高性能聚氨酯-聚脲复合材料在制备保温板中的应用。