一种制备碳化硅改性的聚氨酯材料的方法技术领域
本发明涉及农业机械材料领域，更特别地，涉及一种制备碳化硅改性的聚氨酯材
料的方法，使用所述方法制备的碳化硅改性的聚氨酯材料，以及使用所述碳化硅改性的聚
氨酯材料制备的用于碾制抛光装置的辊轴。
背景技术
碾米机和抛光机的原理相同，都是通过辊轴在筛网上挤压研磨谷物或大米，从而
使谷物脱壳，或使大米抛光。现有的辊轴有两种，一种是聚氨酯制备的胶辊，另一种是SiC制
备的砂辊。胶辊的硬度太软，所以在碾制抛光过程中往往会出现脱壳不干净或抛光不充分
的情况。而砂辊的硬度太大，谷物或大米常常无法承受而导致碎谷或碎米。
因此，制造辊轴需要硬度处于聚氨酯与SiC之间的材料。然而，简单的混合不能使
聚氨酯与SiC形成均匀的材料。因此，需要一种使用SiC改性聚氨酯的方法，从而得到高硬度
的聚氨酯，使得既能保证良好的脱壳率和抛光效果，同时也不会因为过硬而导致碎谷或碎
米。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供了一种制备碳化硅改性的聚氨酯材料的方法，其包
括以下步骤：
S1：制备水性聚氨酯的预聚体；
S2：制备纳米碳化硅；
S3：将20-30重量份的S2得到的纳米碳化硅加入80-100重量份的S1中的聚氨酯预
聚体中，于100-150℃下熔融并混合均匀，然后倒入模具中固化成形，得到所述碳化硅改性
的聚氨酯材料。
进一步地，步骤S1中,所述聚氨酯预聚体通过以下方法得到：将向70-80重量份的
聚四氢呋喃二醇中加入10至30重量份的2，4-甲苯二异氰酸酯，于80-88℃下反应3h，所得反
应产物即所述聚氨酯预聚体。
进一步地，步骤S2中,所述纳米碳化硅通过以下方法的得到：将5-15重量份的SiC
磨成细粉，并使其均匀分散于苯甲醇中，然后向其中添加3-14重量份的硅烷偶联剂、1-2重
量份的扩链剂，于100-115℃下反应12小时，反应产物即所述纳米碳化硅。
进一步地，所述硅烷偶联剂通过以下方法得到：γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩
水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷以1:2-1:3的重量比混合后于70-80℃下反应10小时，反应产
物即所述硅烷偶联剂。
进一步地，所述扩链剂为2,2-二羟甲基丙酸。
本发明还提供了一种碳化硅改性的聚氨酯材料，其由上述方法制备得到。
本发明还提供了一种用于碾制抛光装置的辊轴，其由上述碳化硅改性的聚氨酯材
料制备得到。
通过使用本发明的方法及其制备的碳化硅改性的聚氨酯材料可制备硬度适中的
辊轴，以用于碾制谷物或抛光大米，在保证碾制和抛光的效果的前提下不发生碎谷和碎米
的情形。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并
非用于限定本发明的范围。
1.碳化硅改性的聚氨酯材料的制备
通过以下方法制备碳化硅改性的聚氨酯材料：
S1：将向70-80重量份的聚四氢呋喃二醇中加入10至30重量份的2，4-甲苯二异氰
酸酯，于80-88℃下反应3h，制备水性聚氨酯的预聚体；
S2：将5-15重量份的SiC磨成细粉，并使其均匀分散于苯甲醇中，然后向其中添加
3-14重量份的硅烷偶联剂、1-2重量份的2,2-二羟甲基丙酸，于100-115℃下反应12小时，制
备纳米碳化硅；
S3：将20-30重量份的S2得到的纳米碳化硅加入80-100重量份的S1中的聚氨酯预
聚体中，于100-150℃下熔融并混合均匀，然后倒入模具中固化成形，得到所述碳化硅改性
的聚氨酯材料。
所述硅烷偶联剂通过以下方法得到：γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧
丙基三甲氧基硅烷以1:2-1:3的重量比混合后于70-80℃下反应10小时，反应产物即所述硅
烷偶联剂。
制备过程中所加各物质的量如表1所示。
表1 各实施例中所用的物质的量
所得到的碳化硅改性的聚氨酯材料机械强度好，硬度大于普通聚氨酯材料，小于
SiC。
2.碳化硅改性的聚氨酯材料制备的辊轴的性能
将实施例1-3中的碳化硅改性的聚氨酯材料制备成用于碾米机的辊轴，并进行碾
米，观察其脱壳率以及碎米率，以普通的聚氨酯材料和碳化硅材料制备的辊轴为对照。结果
如表2所示，实施例1-3的碳化硅改性的聚氨酯材料所制备辊轴的脱壳效果大大高于聚氨
酯，而且基本没有碎米的情况。
表2 实施例1-3中的碳化硅改性的聚氨酯材料的性能
脱壳率(％)
碎米率(％)
|
实施例1
96.5
0.15
实施例2
97.3
0.13
实施例3
98.6
0.21
聚氨酯
85
0
碳化硅
99.3
11.2
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和
原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。