一种硬质聚氨酯泡沫材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种硬质聚氨酯泡沫材料，由A组分和B组分组成，其中，A组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯；B组分包括多元醇、泡沫稳定剂、催化剂、发泡剂、扩链剂、交联剂和复合增强材料。本发明公开的硬质聚氨酯泡沫材料具有强度较高、质量轻、导热低、绝热效果好、隔音性良好、泡孔多为闭孔型、能耐较大负荷及其耐磨性、防腐性、尺寸稳定性好等特点，适用于绝缘材料、隔热保温材料、建筑墙体保温材料、夹芯层合板、结构材料、隔音材料、航空、航天材料和公路修补等领域，同时本发明的材料还可以作为强度和密度较大的“仿木”材料，适用于制作各种家具等。
【专利说明】一种硬质聚氨酯泡沬材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种硬质聚氨酯泡沫材料及其制备方法，属于建筑材料领域。
【背景技术】
[0002]普通的硬质聚氨酯泡沫材料一般多采用官能度多、羟值高的聚醚多元醇与多异氰酸酯反应，制成交联网状结构的高分子聚合物，其具有硬度大、压缩强度高、尺寸稳定性较好、质量轻、导热系数低、闭孔率95%以上、防腐耐磨良好等优点，广泛用于各种绝热保温材料、隔音材料、支撑材料和航天材料等。但是，普通的硬质聚氨酯泡沫材料的强度并不理想，无法适用于、公路修补、主体结构缝隙填补支撑和仿木家具等领域。
[0003]为了解决上述问题，中国专利200610019610公布了一种高强度硬质聚氨酯泡沫塑料，配方中加入了纳米级无机材料，制备新的硬质聚氨酯泡沫材料比原有的材料力学性能提高了 15~40%，尺寸稳定性提高了 30%以上。中国专利201310011152公开了一种改性粉煤灰微珠增强硬质聚氨酯泡沫材料，通过采用改性粉煤灰填充硬质聚氨酯泡沫材料，可以有效改善聚氨酯泡沫材料的力学性能和耐热性能，降低了生产成本，并实现了粉煤灰的有效利用，是绿色环保的新材料制备路径，并能够给社会带来了巨大的经济效益。
[0004]但是不同的填料对材料的增强效果不同，压缩强度、弹性模量、尺寸稳定性、硬度、拉伸强度和冲击强度等诸多技术性能指标往往难以兼顾，现有技术中尚缺乏能够全面改善各方面性能指标，尤其是兼顾到强度、密度、尺寸稳定性等三个核心指标的硬质聚氨酯泡沫材料。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的缺陷，`本发明公开了一种硬质聚氨酯泡沫材料，通过对组成成分的创造性研究，所得硬质聚氨酯泡沫材料具有强度高、质量轻、导热低、尺寸稳定性良好、耐磨防腐良好等特点，广泛应用于绝热保温材料、隔音材料、航天材料、公路修补、主体结构缝隙填补支撑和仿木家具等诸多领域。
[0006]为实现上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的:
[0007]一种硬质聚氨酯泡沫材料，由A组分和B组分组成，其中，A组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯组分包括多元醇、泡沫稳定剂、催化剂、发泡剂、扩链剂、交联剂和复合增强材料。
[0008]上述各种成分的用量可以根据需要进行调整，只要使得A、B两组分进行自由发泡即可。
[0009]优选的，各成分用量为，以重量份数计A组分:多亚甲基多苯基多异氰酸酯90-120 ;B组分:多元醇80-120、泡沫稳定剂1_5、催化剂0.5_8、发泡剂10-25、扩链剂1_10、交联剂2-10和复合增强材料5-30。
[0010]在本发明中，所用的多亚甲基多苯基多异氰酸酯，简称PAPI，又称粗MD1、聚合MDI，具体的产品可从制剂公司购买，包括但不限于M20S、PM-200、44V20、5005、PAP1-27等产品的一种或一种以上的混合物。
[0011]优选的，所述多亚甲基多苯基多异氰酸酯官能度在2.5-3.0之间，NCO质量分数为30.5-32.5。
[0012]在本发明中，所述多元醇可以是聚醚多元醇、聚酯多元醇，优选为聚酯多元醇和聚醚多元醇的混合物。
[0013]其中，聚酯多元醇选自芳香族聚酯和/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 等的一种或一种以上的混合物。
[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 中的一种或一种以上的混合物。
[0015]在本发明中，泡沫稳定剂可采用泡沫材料领域常用的稳定剂，包括但不限于AK8812、AK8805、AK8832、AK-8806、AK6618、L560、B8462、B8453、B8444、Silbyk TP-3798、Silbyk TP-3799中的一种或一种以上的混合物。
[0016]在本发明中，所述催化剂为胺类和/或有机金属催化剂，优选为胺类催化剂(0.5-7份)和有机金属催化剂(0.1-1份)的混合物。
[0017]其中，胺类催化剂包括三乙醇胺、三乙烯二胺、二乙烯三胺、N, N-二甲基苄胺、三(二甲氨基丙基)六氢三嗪中的一种或一种以上的混合物；有机金属催化剂包括有机铋、二月桂酸二丁基锡(T-12)、辛酸亚锡(T-9)和改性的二月桂酸二丁基锡(T-120)中的一种或者一种以上的混合物。
[0018]在本发明中，发泡剂可以采用本领域常用类型，包括但不限于HCFC_141b、HCFC-123、HCFC-22、水、HFC_245fa、Solkane365mfc、正戊烷、异戊烷、环戊烷中的一种或一种以上的混合物。
[0019]在本发明中，扩链剂选自三乙醇胺、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、一缩二丙二醇、三羟甲基丙烷、I，4-环己醇中的一种或一种以上的混合物。
[0020]在本发明中，交联剂是三羟甲基丙烷、三乙醇胺、小分子聚醚三醇、甘油、二乙醇胺、二醇胺、双-2-(羟丙基)苯胺中的一种或一种以上的混合物。
[0021]在本发明中，复合增强材料是纤维(3-10份)和无机颗粒(5-20份)复合。
[0022]其中，纤维选用玻璃纤维、植物纤维、有机纤维和碳纤维中的一种或一种以上的混合物，无机颗粒选用玻璃微珠、SiO2、碳酸钙、石墨、SiC、TiO2中的一种或一种以上的混合物。
[0023]相应的，本发明公开了所述硬质聚氨酯泡沫材料的制备方法，将A组分加入B组分中，高速搅拌，使其自由发泡。
[0024]优选的，自由发泡的反应温度为15~40°C，自由发泡的熟化时间为30min。
[0025] 申请人:进行的实验显示，本发明的发泡材料具有强度高、质量轻、导热低、尺寸稳定性良好、绝热效果好、闭孔率95%以上、隔音效果好、耐磨防腐良好等特点，广泛应用于绝热保温材料、隔音材料、夹芯层合板、结构材料、航空航天材料、公路修补、主体结构缝隙填补支撑和仿木家具等诸多领域。
【具体实施方式】[0026]结合【具体实施方式】可以更好的理解本发明的发明精神，然而本发明并不限制于仅采用下述方法实现，在此基础上本领域技术人员依据已有常识所进行的变更、替换等依旧属于本发明的保护范围，本发明的保护范围涵盖于其权利要求及其等同变换。
[0027]实施例1
[0028]A组分:称量100份多苯基多亚甲基多异氰酸酯PAPI，牌号M20S，NCO的质量分数为31.4%，黏度(25°C )为200mPa *s平均官能度为2.7 (巴斯夫(中国)有限公司上海分公司)。
[0029]B组分的制备:在温度25°C下，将称量3.0份的泡沫稳定剂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份的玻璃纤维和8.0份的SiO2加入到搅拌器，预先称量75份聚醚多元醇SU-415M和25份聚酯多元醇PS-3802中，经搅拌器搅拌360s，转速为120r / min。
[0030]其中聚醚多元醇SU-415M，羟值400~430mgK0H / g，黏度(25 V )为2000~5000mPa.s(山东蓝星东大化工有限责任公司)；聚酯多元醇PS-3802，羟值380~400mgK0H / g，黏度(25°C )为3000±500mPa.s (青岛瑞诺化工有限公司)；有机硅泡沫稳定剂AK-8806(烟台亿达聚氨酯有限公司)；二乙烯三胺(上海盈固化工有限公司)；T-120(空气化工产品(中国)投资有限公司)；S0lkane365mfC (苏威氟化学有限公司)；乙二醇(深圳三原化工有限公司)；三乙醇胺(抚顺亿龙化工有限公司)；玻璃纤维(深圳市亚泰达科技有限公司)；Si02(石家庄市鑫源锌业有限公司)。
[0031]制备方法:20g A组分倒入25g B组分，以转速为220r / min高速搅拌3_4s，使其自由发泡，熟化30min。
[0032]对高强硬质聚氨酯泡沫材料进行了性能测试，结果如表1。
[0033]表1性能测试结果
【权利要求】
1.一种硬质聚氨酯泡沫材料，其特征在于由A组分和B组分组成，其中，A组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯；B组分包括多元醇、泡沫稳定剂、催化剂、发泡剂、扩链剂、交联剂和复合增强材料。
2.根据权利要求1所述的硬质聚氨酯泡沫材料，其特征在于各成分用量为，以重量份数计A组分:多亚甲基多苯基多异氰酸酯90-120 ;B组分:多元醇80-120、泡沫稳定剂1_5、催化剂0.5-8、发泡剂10-25、扩链剂1-10、交联剂2_10和复合增强材料8_30。
3.根据权利要求1所述的硬质聚氨酯泡沫材料，其特征在于所述多亚甲基多苯基多异氰酸酯官能度在2.5-3.0之间，NCO质量分数为30.5-32.5。
4.根据权利要求1所述的硬质聚氨酯泡沫材料，其特征在于所述多元醇为聚酯多元醇和聚醚多元醇的混合物。
5.根据权利要求1所述的硬质聚氨酯泡沫材料，其特征在于所述催化剂为胺类和/或有机金属催化剂。
6.根据权利要求1所述的硬质聚氨酯泡沫材料，其特征在于所述扩链剂选自三乙醇胺、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、一缩二丙二醇、三羟甲基丙烷、I，4-环己醇中的一种或一种以上的混合物。
7.根据权利要求1所述的硬质聚氨酯泡沫材料，其特征在于所述交联剂是三羟甲基丙烷、三乙醇胺、小分子聚醚三醇、甘油、二乙醇胺、二醇胺、双-2-(羟丙基)苯胺中的一种或一种以上的混合物。
8.根据权利要求1所述的硬质聚氨酯泡沫材料，其特征在于所述复合增强材料是纤维和无机颗粒复合，纤维选 用玻璃纤维、植物纤维、有机纤维和碳纤维中的一种或一种以上的混合物，无机颗粒选用玻璃微珠、Si02、碳酸钙、石墨、SiC、Ti02中的一种或一种以上的混合物。
9.上述任一所述硬质聚氨酯泡沫材料的制备方法，其特征在于将A组分加入B组分中，高速搅拌，使其自由发泡。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于自由发泡的反应温度为15~40°C，自由发泡的熟化时间为25~35min。
【文档编号】C08G18/48GK103819651SQ201410071866
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2014年2月28日
【发明者】韩海军, 王新锋, 李红英 申请人:北京东方雨虹防水技术股份有限公司