本發(fā)明屬于材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種聚氨酯泡沫塑料的制備方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái), 納米顆粒增強(qiáng)增韌聚合物基復(fù)合材料已開(kāi)始成為新材料研究熱點(diǎn)。在硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料基體中加入玻璃纖維、玻璃纖維制品、碳纖維、空心玻璃微珠等材料, 可以制備復(fù)合硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料, 提高聚氨酯泡沫塑料的力學(xué)性能, 擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。玻璃纖維和空心玻璃微珠的綜合增強(qiáng)效應(yīng)較好, 在提高材料的壓縮強(qiáng)度和模量的同時(shí), 不會(huì)過(guò)多降低材料的沖擊韌性, 但由于玻璃對(duì)機(jī)械設(shè)備磨損嚴(yán)重, 且在輸送中容易沉淀,從而發(fā)生管道堵塞。因此, 它們不太適合增強(qiáng)反應(yīng)注射成型的要求。納米顆粒對(duì)設(shè)備磨損較小, 通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞叫纬煞€(wěn)定的分散體系, 可以解決RRIM 工藝中機(jī)械設(shè)備磨損和添加組分沉淀等問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在解決上述問(wèn)題，提供一種聚氨酯泡沫塑料的制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案為：
一種聚氨酯泡沫塑料的制備方法，包括如下步驟：
（1）將聚醚100；多次甲基多苯基多異氰酸酯150～160; 蒸餾水0.3～1. 0; 硅油1～4；三乙醇胺0.7～2.0；根據(jù)不同密度,加入納米TiO2前將其置于烘箱中120℃干燥；
（2）采用功率超聲將納米TiO2微粒分散在多次甲基多苯基多異氰酸酯中, 放置24h；
（3）其余原料加入聚醚, 混合均勻, 再倒入多次甲基多苯基多異氰酸酯中, 高速攪拌混合, 然后將物料倒在模具中,控制恒溫, 即可發(fā)泡；
（4）發(fā)泡完成后, 自然冷卻60min后, 在110℃下熟化4h, 然后在烘箱中自然冷卻至室溫, 即得到產(chǎn)品。
本發(fā)明所述的聚氨酯泡沫塑料的制備方法，所述多次甲基多苯基多異氰酸酯的異氰酸根含量30%；總氯含量小0.8%；閃點(diǎn)大于200℃。多次甲基多苯基多異氰酸酯用量由110 份增加至140 份時(shí), 聚氨酯泡沫塑料壓縮強(qiáng)度增加較為明顯。有機(jī)多異氰酸酯是硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的主要原料, 其中多次甲基多苯基多異氰酸酯最適合于高密度硬質(zhì)聚氨酯的制備。
本發(fā)明所述的聚氨酯泡沫塑料的制備方法，所述聚醚的官能度6，粘度4.6 Pa·s，羥值480mgKOH/g；酸值小于0. 5mgKOH/g；水份小于0. 15%。
本發(fā)明所述的聚氨酯泡沫塑料的制備方法，所述納米TiO2的顆粒平均尺寸40nm，粒徑分布30～60nm。納米TiO2顆粒因其顆粒小, 比表面積大, 易于團(tuán)聚, 難以分散成單分散狀態(tài)。用功率超聲法將其分散到多次甲基多苯基多異氰酸酯中, 將兩組分混合, 灌注金屬模具中發(fā)泡。納米顆粒與聚氨酯基體間沒(méi)有產(chǎn)生明顯的微相分離, 由此可以判定納米TiO2微粒在基體中分散效果好且分散非常均勻。
聚氨酯泡沫塑料沖擊性能隨著納米顆粒含量的增加而上升。與未添加納米顆粒的聚氨酯泡沫塑料相比較, 沖擊壓縮強(qiáng)度最高可提高30%以上。但在納米顆粒含量高于10%時(shí), 沖擊強(qiáng)度開(kāi)始下降。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于：
本發(fā)明通過(guò)采用功率超聲，將納米二氧化鈦分散在聚氨酯原料液相體系中，然后聚合成型得到增強(qiáng)聚氨酯泡沫塑料，采用本發(fā)明所述方法制備的聚氨酯泡沫塑料性能穩(wěn)定，輸送過(guò)程中不易沉淀，從而避免了對(duì)于管道的堵塞，可用于增強(qiáng)反應(yīng)注射成型的要求，適于推廣應(yīng)用。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一種聚氨酯泡沫塑料的制備方法，包括如下步驟：
（1）將聚醚100；多次甲基多苯基多異氰酸酯150; 蒸餾水0.3; 硅油2；三乙醇胺0.7；根據(jù)不同密度,加入納米TiO2前將其置于烘箱中120℃干燥；
（2）采用功率超聲將納米TiO2微粒分散在多次甲基多苯基多異氰酸酯中, 放置24h；
（3）其余原料加入聚醚, 混合均勻, 再倒入多次甲基多苯基多異氰酸酯中, 高速攪拌混合, 然后將物料倒在模具中,控制恒溫, 即可發(fā)泡；
（4）發(fā)泡完成后, 自然冷卻60min后, 在110℃下熟化4h, 然后在烘箱中自然冷卻至室溫, 即得到產(chǎn)品。
本發(fā)明所述的聚氨酯泡沫塑料的制備方法，所述多次甲基多苯基多異氰酸酯的異氰酸根含量30%；總氯含量小0.8%；閃點(diǎn)大于200℃。多次甲基多苯基多異氰酸酯用量由110 份增加至140 份時(shí), 聚氨酯泡沫塑料壓縮強(qiáng)度增加較為明顯。有機(jī)多異氰酸酯是硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的主要原料, 其中多次甲基多苯基多異氰酸酯最適合于高密度硬質(zhì)聚氨酯的制備。
所述聚醚的官能度6，粘度4.6 Pa·s，羥值480mgKOH/g；酸值小于0. 5mgKOH/g；水份小于0. 15%。
所述納米TiO2的顆粒平均尺寸40nm。納米TiO2顆粒因其顆粒小, 比表面積大, 易于團(tuán)聚, 難以分散成單分散狀態(tài)。用功率超聲法將其分散到多次甲基多苯基多異氰酸酯中, 將兩組分混合, 灌注金屬模具中發(fā)泡。納米顆粒與聚氨酯基體間沒(méi)有產(chǎn)生明顯的微相分離, 由此可以判定納米TiO2微粒在基體中分散效果好且分散非常均勻。聚氨酯泡沫塑料沖擊性能隨著納米顆粒含量的增加而上升。與未添加納米顆粒的聚氨酯泡沫塑料相比較, 沖擊壓縮強(qiáng)度最高可提高30%以上。但在納米顆粒含量高于10%時(shí), 沖擊強(qiáng)度開(kāi)始下降。
實(shí)施例2
除了制備原料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同之外，其余制備方法與實(shí)施例1相同。
一種聚氨酯泡沫塑料的制備方法，包括如下步驟：
（1）將聚醚100；多次甲基多苯基多異氰酸酯160; 蒸餾水1. 0; 硅油4；三乙醇胺2.0；根據(jù)不同密度,加入納米TiO2前將其置于烘箱中120℃干燥；
（2）采用功率超聲將納米TiO2微粒分散在多次甲基多苯基多異氰酸酯中, 放置24h；
（3）其余原料加入聚醚, 混合均勻, 再倒入多次甲基多苯基多異氰酸酯中, 高速攪拌混合, 然后將物料倒在模具中,控制恒溫, 即可發(fā)泡；
（4）發(fā)泡完成后, 自然冷卻60min后, 在110℃下熟化4h, 然后在烘箱中自然冷卻至室溫, 即得到產(chǎn)品。
本發(fā)明所述的聚氨酯泡沫塑料的制備方法，所述多次甲基多苯基多異氰酸酯的異氰酸根含量30%；總氯含量小0.8%；閃點(diǎn)大于200℃。多次甲基多苯基多異氰酸酯用量由110 份增加至140 份時(shí), 聚氨酯泡沫塑料壓縮強(qiáng)度增加較為明顯。有機(jī)多異氰酸酯是硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的主要原料, 其中多次甲基多苯基多異氰酸酯最適合于高密度硬質(zhì)聚氨酯的制備。所述聚醚的官能度6，粘度4.6Pa·s，羥值480mgKOH/g；酸值小于0. 5mgKOH/g；水份小于0. 15%。
本發(fā)明所述的聚氨酯泡沫塑料的制備方法，所述納米TiO2的顆粒平均尺寸40nm，粒徑分布30～60nm。納米TiO2顆粒因其顆粒小, 比表面積大, 易于團(tuán)聚, 難以分散成單分散狀態(tài)。用功率超聲法將其分散到多次甲基多苯基多異氰酸酯中, 將兩組分混合, 灌注金屬模具中發(fā)泡。納米顆粒與聚氨酯基體間沒(méi)有產(chǎn)生明顯的微相分離, 由此可以判定納米TiO2微粒在基體中分散效果好且分散非常均勻。
有機(jī)多異氰酸酯是硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的主要原料, 其中多次甲基多苯基多異氰酸酯最適合于高密度硬質(zhì)聚氨酯的制備。多次甲基多苯基多異氰酸酯用量由110 份增加至140 份時(shí), 聚氨酯壓縮強(qiáng)度的增加較為明顯。這是隨多次甲基多苯基多異氰酸酯用量的增加, 聚氨酯泡沫體的交聯(lián)度同時(shí)提高, 強(qiáng)度和剛性隨之增加; 到一定的程度以后, 過(guò)量的多次甲基多苯基多異氰酸酯不再參與到鏈交聯(lián)反應(yīng)中或是形成開(kāi)放性的支鏈, 故對(duì)強(qiáng)度不再有明顯的貢獻(xiàn)。泡沫穩(wěn)定劑是硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料生產(chǎn)過(guò)程中不可或缺的原料之一。穩(wěn)定劑的種類很多, 但對(duì)于結(jié)構(gòu)泡沫來(lái)說(shuō), 硅油類是首選。它可以降低各組份的表面張力、增加各組份的互容性, 有助于氣泡的形成及泡孔大小的控制, 防止泡孔的崩塌, 還能提高泡沫的閉孔率, 增加其強(qiáng)度。
添加納米TiO2可以提高硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的壓縮強(qiáng)度。當(dāng)納米顆粒添加量達(dá)到7%～10%時(shí)壓縮強(qiáng)度最高。與未添加時(shí)相比較, 泡沫塑料的壓縮強(qiáng)度最高可以提高20%以上。在泡沫塑料密度較高時(shí), 增強(qiáng)效應(yīng)更為明顯。聚氨酯硬泡承受壓縮應(yīng)力的主要部分是泡孔間的支柱,密度較高的泡沫中支柱所占比重也較大, 所以增強(qiáng)效應(yīng)體現(xiàn)得更為明顯。添加量超過(guò)10%時(shí), 由于納米顆粒的增稠作用, 多次甲基多苯基多異氰酸酯粘度迅速增加, 導(dǎo)致聚氨酯原液發(fā)泡反應(yīng)困難, 從而使獲得的泡沫塑料結(jié)構(gòu)不均勻,引起壓縮強(qiáng)度下降。是由于納米顆粒對(duì)聚氨酯基體有一定的增韌作用, 添加少量納米顆粒時(shí)可以提高聚氨酯泡沫塑料的沖擊性能, 但當(dāng)納米顆粒含量過(guò)高時(shí), 多次甲基多苯基多異氰酸酯粘度過(guò)大, 使發(fā)泡非常困難, 從而給材料內(nèi)部造成很多缺陷, 導(dǎo)致聚氨酯泡沫塑料沖擊性能下降。