一種硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料，由A組分和B組分組成，其中，A組分為多亞甲基多苯基多異氰酸酯；B組分包括多元醇、泡沫穩(wěn)定劑、催化劑、發(fā)泡劑、擴鏈劑、交聯(lián)劑和復合增強材料。本發(fā)明公開的硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料具有強度較高、質(zhì)量輕、導熱低、絕熱效果好、隔音性良好、泡孔多為閉孔型、能耐較大負荷及其耐磨性、防腐性、尺寸穩(wěn)定性好等特點，適用于絕緣材料、隔熱保溫材料、建筑墻體保溫材料、夾芯層合板、結(jié)構(gòu)材料、隔音材料、航空、航天材料和公路修補等領(lǐng)域，同時本發(fā)明的材料還可以作為強度和密度較大的“仿木”材料，適用于制作各種家具等。
【專利說明】一種硬質(zhì)聚氨酯泡沬材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料及其制備方法，屬于建筑材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]普通的硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料一般多采用官能度多、羥值高的聚醚多元醇與多異氰酸酯反應，制成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子聚合物，其具有硬度大、壓縮強度高、尺寸穩(wěn)定性較好、質(zhì)量輕、導熱系數(shù)低、閉孔率95%以上、防腐耐磨良好等優(yōu)點，廣泛用于各種絕熱保溫材料、隔音材料、支撐材料和航天材料等。但是，普通的硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料的強度并不理想，無法適用于、公路修補、主體結(jié)構(gòu)縫隙填補支撐和仿木家具等領(lǐng)域。
[0003]為了解決上述問題，中國專利200610019610公布了一種高強度硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，配方中加入了納米級無機材料，制備新的硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料比原有的材料力學性能提高了 15~40%，尺寸穩(wěn)定性提高了 30%以上。中國專利201310011152公開了一種改性粉煤灰微珠增強硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料，通過采用改性粉煤灰填充硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料，可以有效改善聚氨酯泡沫材料的力學性能和耐熱性能，降低了生產(chǎn)成本，并實現(xiàn)了粉煤灰的有效利用，是綠色環(huán)保的新材料制備路徑，并能夠給社會帶來了巨大的經(jīng)濟效益。
[0004]但是不同的填料對材料的增強效果不同，壓縮強度、彈性模量、尺寸穩(wěn)定性、硬度、拉伸強度和沖擊強度等諸多技術(shù)性能指標往往難以兼顧，現(xiàn)有技術(shù)中尚缺乏能夠全面改善各方面性能指標，尤其是兼顧到強度、密度、尺寸穩(wěn)定性等三個核心指標的硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，`本發(fā)明公開了一種硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料，通過對組成成分的創(chuàng)造性研究，所得硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料具有強度高、質(zhì)量輕、導熱低、尺寸穩(wěn)定性良好、耐磨防腐良好等特點，廣泛應用于絕熱保溫材料、隔音材料、航天材料、公路修補、主體結(jié)構(gòu)縫隙填補支撐和仿木家具等諸多領(lǐng)域。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]一種硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料，由A組分和B組分組成，其中，A組分為多亞甲基多苯基多異氰酸酯組分包括多元醇、泡沫穩(wěn)定劑、催化劑、發(fā)泡劑、擴鏈劑、交聯(lián)劑和復合增強材料。
[0008]上述各種成分的用量可以根據(jù)需要進行調(diào)整，只要使得A、B兩組分進行自由發(fā)泡即可。
[0009]優(yōu)選的，各成分用量為，以重量份數(shù)計A組分:多亞甲基多苯基多異氰酸酯90-120 ;B組分:多元醇80-120、泡沫穩(wěn)定劑1_5、催化劑0.5_8、發(fā)泡劑10-25、擴鏈劑1_10、交聯(lián)劑2-10和復合增強材料5-30。
[0010]在本發(fā)明中，所用的多亞甲基多苯基多異氰酸酯，簡稱PAPI，又稱粗MD1、聚合MDI，具體的產(chǎn)品可從制劑公司購買，包括但不限于M20S、PM-200、44V20、5005、PAP1-27等產(chǎn)品的一種或一種以上的混合物。
[0011]優(yōu)選的，所述多亞甲基多苯基多異氰酸酯官能度在2.5-3.0之間，NCO質(zhì)量分數(shù)為30.5-32.5。
[0012]在本發(fā)明中，所述多元醇可以是聚醚多元醇、聚酯多元醇，優(yōu)選為聚酯多元醇和聚醚多元醇的混合物。
[0013]其中，聚酯多元醇選自芳香族聚酯和/或松香聚酯，包括但不限于PS-3152、PS-2402、PS-2502A、PS-3802、PS-2752、SKR-400C、SKR-410、SKR-380B 等的一種或一種以上的混合物。
[0014]其中，聚醚多元醇包括但不限于SU-450L、SU-415M、SA-460、SA-490、DD-4110、NT-330B、R2403、R2438A、R420、R2305、R3004A、GEP-330N 中的一種或一種以上的混合物。
[0015]在本發(fā)明中，泡沫穩(wěn)定劑可采用泡沫材料領(lǐng)域常用的穩(wěn)定劑，包括但不限于AK8812、AK8805、AK8832、AK-8806、AK6618、L560、B8462、B8453、B8444、Silbyk TP-3798、Silbyk TP-3799中的一種或一種以上的混合物。
[0016]在本發(fā)明中，所述催化劑為胺類和/或有機金屬催化劑，優(yōu)選為胺類催化劑(0.5-7份)和有機金屬催化劑(0.1-1份)的混合物。
[0017]其中，胺類催化劑包括三乙醇胺、三乙烯二胺、二乙烯三胺、N, N-二甲基芐胺、三(二甲氨基丙基)六氫三嗪中的一種或一種以上的混合物；有機金屬催化劑包括有機鉍、二月桂酸二丁基錫(T-12)、辛酸亞錫(T-9)和改性的二月桂酸二丁基錫(T-120)中的一種或者一種以上的混合物。
[0018]在本發(fā)明中，發(fā)泡劑可以采用本領(lǐng)域常用類型，包括但不限于HCFC_141b、HCFC-123、HCFC-22、水、HFC_245fa、Solkane365mfc、正戊烷、異戊烷、環(huán)戊烷中的一種或一種以上的混合物。
[0019]在本發(fā)明中，擴鏈劑選自三乙醇胺、3，3' -二氯_4，4' -二苯基甲烷二胺、二甘醇、丁二醇、3，5-二甲硫基甲苯二胺、乙二醇、己二醇、丙三醇、一縮二丙二醇、三羥甲基丙烷、I，4-環(huán)己醇中的一種或一種以上的混合物。
[0020]在本發(fā)明中，交聯(lián)劑是三羥甲基丙烷、三乙醇胺、小分子聚醚三醇、甘油、二乙醇胺、二醇胺、雙-2-(羥丙基)苯胺中的一種或一種以上的混合物。
[0021]在本發(fā)明中，復合增強材料是纖維(3-10份)和無機顆粒(5-20份)復合。
[0022]其中，纖維選用玻璃纖維、植物纖維、有機纖維和碳纖維中的一種或一種以上的混合物，無機顆粒選用玻璃微珠、SiO2、碳酸鈣、石墨、SiC、TiO2中的一種或一種以上的混合物。
[0023]相應的，本發(fā)明公開了所述硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料的制備方法，將A組分加入B組分中，高速攪拌，使其自由發(fā)泡。
[0024]優(yōu)選的，自由發(fā)泡的反應溫度為15~40°C，自由發(fā)泡的熟化時間為30min。
[0025] 申請人:進行的實驗顯示，本發(fā)明的發(fā)泡材料具有強度高、質(zhì)量輕、導熱低、尺寸穩(wěn)定性良好、絕熱效果好、閉孔率95%以上、隔音效果好、耐磨防腐良好等特點，廣泛應用于絕熱保溫材料、隔音材料、夾芯層合板、結(jié)構(gòu)材料、航空航天材料、公路修補、主體結(jié)構(gòu)縫隙填補支撐和仿木家具等諸多領(lǐng)域。
【具體實施方式】[0026]結(jié)合【具體實施方式】可以更好的理解本發(fā)明的發(fā)明精神，然而本發(fā)明并不限制于僅采用下述方法實現(xiàn)，在此基礎(chǔ)上本領(lǐng)域技術(shù)人員依據(jù)已有常識所進行的變更、替換等依舊屬于本發(fā)明的保護范圍，本發(fā)明的保護范圍涵蓋于其權(quán)利要求及其等同變換。
[0027]實施例1
[0028]A組分:稱量100份多苯基多亞甲基多異氰酸酯PAPI，牌號M20S，NCO的質(zhì)量分數(shù)為31.4%，黏度(25°C )為200mPa *s平均官能度為2.7 (巴斯夫(中國)有限公司上海分公司)。
[0029]B組分的制備:在溫度25°C下，將稱量3.0份的泡沫穩(wěn)定劑AK_8806、4.0份的二乙烯三胺、0.8份的T-120、18.0份的Solkane365mfc、5.0份的乙二醇、4.0份的三乙醇胺、7.0份的玻璃纖維和8.0份的SiO2加入到攪拌器，預先稱量75份聚醚多元醇SU-415M和25份聚酯多元醇PS-3802中，經(jīng)攪拌器攪拌360s，轉(zhuǎn)速為120r / min。
[0030]其中聚醚多元醇SU-415M，羥值400~430mgK0H / g，黏度(25 V )為2000~5000mPa.s(山東藍星東大化工有限責任公司)；聚酯多元醇PS-3802，羥值380~400mgK0H / g，黏度(25°C )為3000±500mPa.s (青島瑞諾化工有限公司)；有機硅泡沫穩(wěn)定劑AK-8806(煙臺億達聚氨酯有限公司)；二乙烯三胺(上海盈固化工有限公司)；T-120(空氣化工產(chǎn)品(中國)投資有限公司)；S0lkane365mfC (蘇威氟化學有限公司)；乙二醇(深圳三原化工有限公司)；三乙醇胺(撫順億龍化工有限公司)；玻璃纖維(深圳市亞泰達科技有限公司)；Si02(石家莊市鑫源鋅業(yè)有限公司)。
[0031]制備方法:20g A組分倒入25g B組分，以轉(zhuǎn)速為220r / min高速攪拌3_4s，使其自由發(fā)泡，熟化30min。
[0032]對高強硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料進行了性能測試，結(jié)果如表1。
[0033]表1性能測試結(jié)果
【權(quán)利要求】
1.一種硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料，其特征在于由A組分和B組分組成，其中，A組分為多亞甲基多苯基多異氰酸酯；B組分包括多元醇、泡沫穩(wěn)定劑、催化劑、發(fā)泡劑、擴鏈劑、交聯(lián)劑和復合增強材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料，其特征在于各成分用量為，以重量份數(shù)計A組分:多亞甲基多苯基多異氰酸酯90-120 ;B組分:多元醇80-120、泡沫穩(wěn)定劑1_5、催化劑0.5-8、發(fā)泡劑10-25、擴鏈劑1-10、交聯(lián)劑2_10和復合增強材料8_30。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料，其特征在于所述多亞甲基多苯基多異氰酸酯官能度在2.5-3.0之間，NCO質(zhì)量分數(shù)為30.5-32.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料，其特征在于所述多元醇為聚酯多元醇和聚醚多元醇的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料，其特征在于所述催化劑為胺類和/或有機金屬催化劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料，其特征在于所述擴鏈劑選自三乙醇胺、3，3' -二氯_4，4' -二苯基甲烷二胺、二甘醇、丁二醇、3，5_ 二甲硫基甲苯二胺、乙二醇、己二醇、丙三醇、一縮二丙二醇、三羥甲基丙烷、I，4-環(huán)己醇中的一種或一種以上的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料，其特征在于所述交聯(lián)劑是三羥甲基丙烷、三乙醇胺、小分子聚醚三醇、甘油、二乙醇胺、二醇胺、雙-2-(羥丙基)苯胺中的一種或一種以上的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料，其特征在于所述復合增強材料是纖維和無機顆粒復合，纖維選 用玻璃纖維、植物纖維、有機纖維和碳纖維中的一種或一種以上的混合物，無機顆粒選用玻璃微珠、Si02、碳酸鈣、石墨、SiC、Ti02中的一種或一種以上的混合物。
9.上述任一所述硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料的制備方法，其特征在于將A組分加入B組分中，高速攪拌，使其自由發(fā)泡。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于自由發(fā)泡的反應溫度為15~40°C，自由發(fā)泡的熟化時間為25~35min。
【文檔編號】C08G18/48GK103819651SQ201410071866
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】韓海軍, 王新鋒, 李紅英 申請人:北京東方雨虹防水技術(shù)股份有限公司