1.本发明涉及泡沫材料制备领域，特别是涉及一种聚氨酯硬质泡沫材料及其制备方法。
背景技术：
2.硬质聚氨酯硬质泡沫具有极佳的保温、隔热性能，因而其广泛应用于住房、工厂、冷库、储罐等领域的隔热保温中。此外，由于聚氨酯泡沫的密度小、重量轻，因此，在一些对产品重量有严苛要求的高端领域，如航空航天，聚氨酯泡沫具备很好的应用前景。
3.然而，聚氨酯硬泡沫的机械强度普遍较低，其尚不能满足航空航天等领域对于隔热材料的机械性能的高要求，故而限制了聚氨酯硬泡沫在高端技术领域的推广应。
4.本发明通过一种巧妙的方法改善了聚氨酯生产工艺，所制备出的聚氨酯硬泡，在保证其极低的导热系数之外，还具有了极高的机械强度，完全具备了应用于高端技术领域的条件。
技术实现要素：
5.了解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种聚氨酯硬质泡沫材料，其不仅具有低的导热系数，还具备较高的机械强度，完全能够满足航空航天等高端领域对隔热采用的性能需求。
6.本发明的聚氨酯硬质泡沫材料技术方案如下：
7.一种聚氨酯硬质泡沫材料，其由体积比为1:1.3～1:2.5的a组分和b组分组成，其中：
8.a组分为异氰酸酯混合物；
9.b组分由如下重量百分比的原料制成：聚酯多元醇10～40％，聚醚多元醇10～60％，发泡剂6.0～15％，泡沫稳定剂0.1～3.0％，阻燃剂0.1～2.0％，催化剂5.0～20％，抗紫外剂0.2～3.0％，纳米二氧化硅-玻璃纤维混合质10～25％。
10.在一些实施例中，所述异氰酸酯混合物是由多苯基多亚甲基多异氰酸酯和赖氨酸二异氰酸酯按照7:1～3:1的重量比共混而成的。
11.在一些实施例中，所述聚酯多元醇、所述聚醚多元醇均包括两官能及两官能度以上的多元醇；所述聚醚多元醇的羟基值为550～750mgkoh/g，平均官能度大于3；所述的聚酯多元醇羟基值为150～250mgkoh/g，平均官能度大于3，粘度小于2500mpa.s。
12.在一些实施例中，所述发泡剂包括物理发泡剂和化学发泡剂，其中，所述物理发泡剂在所述b组分中的重量百分比为5.8～14％，所述化学发泡剂在所述b组分中的重量百分比为0.2～2％。
13.在一些实施例中，所述物理发泡剂为四氯甲烷以、1,1,2,2-四氯乙烷中的一种或两种；所述化学发泡剂为水。两种发泡剂协同作用以达到快速发泡的目的。
14.在一些实施例中，所述催化剂包括胺类催化剂和有机金属化合物催化剂，其中，所
述胺类催化剂在所述b组分中的重量百分比为1～10％，所述有机金属化合物催化剂在所述b组分中的重量百分比为3～12％。
15.在一些实施例中，所述聚氨酯硬质泡沫材料的导热率＜0.022w/mk，抗弯强度＞0.35mpa，抗压强度＞550kpa。
16.本发明第二方面提供了一种上述任一项所述的聚氨酯硬质泡沫材料的制备方法，包括如下步骤：
17.将体积比为1:1.3～1:2.5的所述a组分和所述b组分共混后注入喷涂机，并喷涂至目标物表面；
18.完全固化后形成聚氨酯硬泡沫层，对聚氨酯硬泡沫层的表面进行打磨，获具有预定厚度的所述聚氨酯硬质泡沫材料。
19.本发明制备的聚氨酯硬质泡沫材料具有较高的机械强度，极佳的隔热性能，以及适中的密度，完全满足航空航天等高端技术领域对隔热材料的性能要求。
具体实施方式
20.下面结合具体实例，进一步阐明本说明。本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
21.实施例1
22.取苯基多亚甲基多异氰酸酯(papi)120份、赖氨酸二异氰酸酯(ldi)40份，共混获得a组分。
23.取聚醚多元醇40份、聚酯多元醇50份、四氯甲烷与1,1,2,2-四氯乙烷17份、水0.7份、阻燃剂1份、胺类催化剂8份、有机金属化合物催化剂3.5份、抗紫外剂1.2份、纳米二氧化硅-玻璃纤维28份，共混获得b组分；
24.将a组分和b组分共混后注入喷涂机，并喷涂至目标物表面，完全固化后形成聚氨酯硬泡沫层，对聚氨酯硬泡沫层的表面进行打磨，获具有预定厚度的聚氨酯硬质泡沫材料。
25.对获得的聚氨酯硬质泡沫材料进行性能测试，测试结果如下表1所示：
26.表1.
27.物理性能单位测试结果测试标准导热系数w/mk0.019gb/t3399-1982密度kg/m338gb4472-84抗压强度kpa560gb/t8813-1988抗弯折强度mpa0.38gb/t 6569-86
28.实施例2
29.取苯基多亚甲基多异氰酸酯(papi)120份、赖氨酸二异氰酸酯(ldi)40份，共混获得a组分。
30.取聚醚多元醇35份、聚酯多元醇55份、四氯甲烷与1,1,2,2-四氯乙烷18份、水0.8份、阻燃剂1.2份、胺类催化剂9份、有机金属化合物催化剂4份、抗紫外剂1份、纳米二氧化硅-玻璃纤维32份，共混获得b组分；
31.将a组分和b组分共混后注入喷涂机，并喷涂至目标物表面，完全固化后形成聚氨酯硬泡沫层，对聚氨酯硬泡沫层的表面进行打磨，获具有预定厚度的聚氨酯硬质泡沫材料。
32.对获得的聚氨酯硬质泡沫材料进行性能测试，测试结果如下表2所示：
33.表2.
34.物理性能单位测试结果测试标准导热系数w/mk0.020gb/t3399-1982密度kg/m340gb4472-84抗压强度kpa564gb/t8813-1988抗弯折强度mpa0.39gb/t 6569-86
35.实施例3
36.取苯基多亚甲基多异氰酸酯(papi)120份、赖氨酸二异氰酸酯(ldi)40份，共混获得a组分。
37.取聚醚多元醇45份、聚酯多元醇45份、四氯甲烷与1,1,2,2-四氯乙烷19份、水1.5份、阻燃剂0.9份、胺类催化剂7份、有机金属化合物催化剂2.5份、抗紫外剂0.9份、纳米二氧化硅-玻璃纤维38份，共混获得b组分；
38.将a组分和b组分共混后注入喷涂机，并喷涂至目标物表面，完全固化后形成聚氨酯硬泡沫层，对聚氨酯硬泡沫层的表面进行打磨，获具有预定厚度的聚氨酯硬质泡沫材料。
39.对获得的聚氨酯硬质泡沫材料进行性能测试，测试结果如下表3所示：
40.表3.
41.物理性能单位测试结果测试标准导热系数w/mk0.022gb/t3399-1982密度kg/m341gb4472-84抗压强度kpa563gb/t8813-1988抗弯折强度mpa0.40gb/t 6569-86
42.实施例4
43.取苯基多亚甲基多异氰酸酯(papi)120份、赖氨酸二异氰酸酯(ldi)40份，共混获得a组分。
44.取聚醚多元醇30份、聚酯多元醇60份、四氯甲烷与1,1,2,2-四氯乙烷14-份、水4份、阻燃剂0.5-份、胺类催化剂10份、有机金属化合物催化剂2份、抗紫外剂2份、纳米二氧化硅-玻璃纤维28份，共混获得b组分；
45.将a组分和b组分共混后注入喷涂机，并喷涂至目标物表面，完全固化后形成聚氨酯硬泡沫层，对聚氨酯硬泡沫层的表面进行打磨，获具有预定厚度的聚氨酯硬质泡沫材料。
46.对获得的聚氨酯硬质泡沫材料进行性能测试，测试结果如下表4所示：
47.表4.
48.物理性能单位测试结果测试标准导热系数w/mk0.019gb/t3399-1982密度kg/m336gb4472-84抗压强度kpa540gb/t8813-1988抗弯折强度mpa0.35gb/t 6569-86
49.实施例5
50.取苯基多亚甲基多异氰酸酯(papi)120份、赖氨酸二异氰酸酯(ldi)40份，共混获得a组分。
51.取聚醚多元醇50份、聚酯多元醇40份、四氯甲烷与1,1,2,2-四氯乙烷12份、水0.5份、阻燃剂0.5份、胺类催化剂5份、有机金属化合物催化剂5份、抗紫外剂0.5份、纳米二氧化硅-玻璃纤维40份，共混获得b组分；
52.将a组分和b组分共混后注入喷涂机，并喷涂至目标物表面，完全固化后形成聚氨酯硬泡沫层，对聚氨酯硬泡沫层的表面进行打磨，获具有预定厚度的聚氨酯硬质泡沫材料。
53.对获得的聚氨酯硬质泡沫材料进行性能测试，测试结果如下表5所示：
54.表5.
55.物理性能单位测试结果测试标准导热系数w/mk0.020gb/t3399-1982密度kg/m338gb4472-84抗压强度kpa545gb/t8813-1988抗弯折强度mpa0.36gb/t 6569-86
56.通过测试可见，本发明实施例提供的聚氨酯硬质泡沫产品均具有较高的强度，极佳的隔热性能，以及比较适中的密度，完全具备在航空航天等高端技术领域应用的条件。
57.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。