本发明属于材料制备领域，尤其涉及一种聚氨酯泡沫塑料的制备方法。
背景技术：
近年来, 纳米颗粒增强增韧聚合物基复合材料已开始成为新材料研究热点。在硬质聚氨酯泡沫塑料基体中加入玻璃纤维、玻璃纤维制品、碳纤维、空心玻璃微珠等材料, 可以制备复合硬质聚氨酯泡沫塑料, 提高聚氨酯泡沫塑料的力学性能, 扩大其应用范围。玻璃纤维和空心玻璃微珠的综合增强效应较好, 在提高材料的压缩强度和模量的同时, 不会过多降低材料的冲击韧性, 但由于玻璃对机械设备磨损严重, 且在输送中容易沉淀,从而发生管道堵塞。因此, 它们不太适合增强反应注射成型的要求。纳米颗粒对设备磨损较小, 通过适当的方式形成稳定的分散体系, 可以解决RRIM 工艺中机械设备磨损和添加组分沉淀等问题。
技术实现要素：
本发明旨在解决上述问题，提供一种聚氨酯泡沫塑料的制备方法。
本发明的技术方案为：
一种聚氨酯泡沫塑料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将聚醚100；多次甲基多苯基多异氰酸酯150～160; 蒸馏水0.3～1. 0; 硅油1～4；三乙醇胺0.7～2.0；根据不同密度,加入纳米TiO2前将其置于烘箱中120℃干燥；
（2）采用功率超声将纳米TiO2微粒分散在多次甲基多苯基多异氰酸酯中, 放置24h；
（3）其余原料加入聚醚, 混合均匀, 再倒入多次甲基多苯基多异氰酸酯中, 高速搅拌混合, 然后将物料倒在模具中,控制恒温, 即可发泡；
（4）发泡完成后, 自然冷却60min后, 在110℃下熟化4h, 然后在烘箱中自然冷却至室温, 即得到产品。
本发明所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法，所述多次甲基多苯基多异氰酸酯的异氰酸根含量30%；总氯含量小0.8%；闪点大于200℃。多次甲基多苯基多异氰酸酯用量由110 份增加至140 份时, 聚氨酯泡沫塑料压缩强度增加较为明显。有机多异氰酸酯是硬质聚氨酯泡沫塑料的主要原料, 其中多次甲基多苯基多异氰酸酯最适合于高密度硬质聚氨酯的制备。
本发明所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法，所述聚醚的官能度6，粘度4.6 Pa·s，羟值480mgKOH/g；酸值小于0. 5mgKOH/g；水份小于0. 15%。
本发明所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法，所述纳米TiO2的颗粒平均尺寸40nm，粒径分布30～60nm。纳米TiO2颗粒因其颗粒小, 比表面积大, 易于团聚, 难以分散成单分散状态。用功率超声法将其分散到多次甲基多苯基多异氰酸酯中, 将两组分混合, 灌注金属模具中发泡。纳米颗粒与聚氨酯基体间没有产生明显的微相分离, 由此可以判定纳米TiO2微粒在基体中分散效果好且分散非常均匀。
聚氨酯泡沫塑料冲击性能随着纳米颗粒含量的增加而上升。与未添加纳米颗粒的聚氨酯泡沫塑料相比较, 冲击压缩强度最高可提高30%以上。但在纳米颗粒含量高于10%时, 冲击强度开始下降。
本发明的技术效果在于：
本发明通过采用功率超声，将纳米二氧化钛分散在聚氨酯原料液相体系中，然后聚合成型得到增强聚氨酯泡沫塑料，采用本发明所述方法制备的聚氨酯泡沫塑料性能稳定，输送过程中不易沉淀，从而避免了对于管道的堵塞，可用于增强反应注射成型的要求，适于推广应用。
具体实施方式
实施例1
一种聚氨酯泡沫塑料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将聚醚100；多次甲基多苯基多异氰酸酯150; 蒸馏水0.3; 硅油2；三乙醇胺0.7；根据不同密度,加入纳米TiO2前将其置于烘箱中120℃干燥；
（2）采用功率超声将纳米TiO2微粒分散在多次甲基多苯基多异氰酸酯中, 放置24h；
（3）其余原料加入聚醚, 混合均匀, 再倒入多次甲基多苯基多异氰酸酯中, 高速搅拌混合, 然后将物料倒在模具中,控制恒温, 即可发泡；
（4）发泡完成后, 自然冷却60min后, 在110℃下熟化4h, 然后在烘箱中自然冷却至室温, 即得到产品。
本发明所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法，所述多次甲基多苯基多异氰酸酯的异氰酸根含量30%；总氯含量小0.8%；闪点大于200℃。多次甲基多苯基多异氰酸酯用量由110 份增加至140 份时, 聚氨酯泡沫塑料压缩强度增加较为明显。有机多异氰酸酯是硬质聚氨酯泡沫塑料的主要原料, 其中多次甲基多苯基多异氰酸酯最适合于高密度硬质聚氨酯的制备。
所述聚醚的官能度6，粘度4.6 Pa·s，羟值480mgKOH/g；酸值小于0. 5mgKOH/g；水份小于0. 15%。
所述纳米TiO2的颗粒平均尺寸40nm。纳米TiO2颗粒因其颗粒小, 比表面积大, 易于团聚, 难以分散成单分散状态。用功率超声法将其分散到多次甲基多苯基多异氰酸酯中, 将两组分混合, 灌注金属模具中发泡。纳米颗粒与聚氨酯基体间没有产生明显的微相分离, 由此可以判定纳米TiO2微粒在基体中分散效果好且分散非常均匀。聚氨酯泡沫塑料冲击性能随着纳米颗粒含量的增加而上升。与未添加纳米颗粒的聚氨酯泡沫塑料相比较, 冲击压缩强度最高可提高30%以上。但在纳米颗粒含量高于10%时, 冲击强度开始下降。
实施例2
除了制备原料的质量分数不同之外，其余制备方法与实施例1相同。
一种聚氨酯泡沫塑料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将聚醚100；多次甲基多苯基多异氰酸酯160; 蒸馏水1. 0; 硅油4；三乙醇胺2.0；根据不同密度,加入纳米TiO2前将其置于烘箱中120℃干燥；
（2）采用功率超声将纳米TiO2微粒分散在多次甲基多苯基多异氰酸酯中, 放置24h；
（3）其余原料加入聚醚, 混合均匀, 再倒入多次甲基多苯基多异氰酸酯中, 高速搅拌混合, 然后将物料倒在模具中,控制恒温, 即可发泡；
（4）发泡完成后, 自然冷却60min后, 在110℃下熟化4h, 然后在烘箱中自然冷却至室温, 即得到产品。
本发明所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法，所述多次甲基多苯基多异氰酸酯的异氰酸根含量30%；总氯含量小0.8%；闪点大于200℃。多次甲基多苯基多异氰酸酯用量由110 份增加至140 份时, 聚氨酯泡沫塑料压缩强度增加较为明显。有机多异氰酸酯是硬质聚氨酯泡沫塑料的主要原料, 其中多次甲基多苯基多异氰酸酯最适合于高密度硬质聚氨酯的制备。所述聚醚的官能度6，粘度4.6Pa·s，羟值480mgKOH/g；酸值小于0. 5mgKOH/g；水份小于0. 15%。
本发明所述的聚氨酯泡沫塑料的制备方法，所述纳米TiO2的颗粒平均尺寸40nm，粒径分布30～60nm。纳米TiO2颗粒因其颗粒小, 比表面积大, 易于团聚, 难以分散成单分散状态。用功率超声法将其分散到多次甲基多苯基多异氰酸酯中, 将两组分混合, 灌注金属模具中发泡。纳米颗粒与聚氨酯基体间没有产生明显的微相分离, 由此可以判定纳米TiO2微粒在基体中分散效果好且分散非常均匀。
有机多异氰酸酯是硬质聚氨酯泡沫塑料的主要原料, 其中多次甲基多苯基多异氰酸酯最适合于高密度硬质聚氨酯的制备。多次甲基多苯基多异氰酸酯用量由110 份增加至140 份时, 聚氨酯压缩强度的增加较为明显。这是随多次甲基多苯基多异氰酸酯用量的增加, 聚氨酯泡沫体的交联度同时提高, 强度和刚性随之增加; 到一定的程度以后, 过量的多次甲基多苯基多异氰酸酯不再参与到链交联反应中或是形成开放性的支链, 故对强度不再有明显的贡献。泡沫稳定剂是硬质聚氨酯泡沫塑料生产过程中不可或缺的原料之一。稳定剂的种类很多, 但对于结构泡沫来说, 硅油类是首选。它可以降低各组份的表面张力、增加各组份的互容性, 有助于气泡的形成及泡孔大小的控制, 防止泡孔的崩塌, 还能提高泡沫的闭孔率, 增加其强度。
添加纳米TiO2可以提高硬质聚氨酯泡沫塑料的压缩强度。当纳米颗粒添加量达到7%～10%时压缩强度最高。与未添加时相比较, 泡沫塑料的压缩强度最高可以提高20%以上。在泡沫塑料密度较高时, 增强效应更为明显。聚氨酯硬泡承受压缩应力的主要部分是泡孔间的支柱,密度较高的泡沫中支柱所占比重也较大, 所以增强效应体现得更为明显。添加量超过10%时, 由于纳米颗粒的增稠作用, 多次甲基多苯基多异氰酸酯粘度迅速增加, 导致聚氨酯原液发泡反应困难, 从而使获得的泡沫塑料结构不均匀,引起压缩强度下降。是由于纳米颗粒对聚氨酯基体有一定的增韧作用, 添加少量纳米颗粒时可以提高聚氨酯泡沫塑料的冲击性能, 但当纳米颗粒含量过高时, 多次甲基多苯基多异氰酸酯粘度过大, 使发泡非常困难, 从而给材料内部造成很多缺陷, 导致聚氨酯泡沫塑料冲击性能下降。