專利名稱：一種聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料，同時(shí)還涉及一種該聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料的制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
聚氨酯已成為六大合成材料之一，其應(yīng)用范圍居各種材料之首。聚氨酯硬質(zhì)泡沬塑料，簡(jiǎn)稱聚氨酯硬泡，多為閉孔結(jié)構(gòu)，一般為室溫發(fā)泡，主要用作食品等行業(yè)冷凍冷藏設(shè)備；也可用于工業(yè)設(shè)備保溫。但與巖棉、玻璃絲棉、水泥聚苯板、硅酸鹽復(fù)合絕熱砂漿等建筑節(jié)能材料相比，聚氨酯硬質(zhì)泡沬生產(chǎn)成本較高，并且其耐熱、阻燃、抗靜電等性能較差，限制其進(jìn)一步的應(yīng)用。這對(duì)其大規(guī)模應(yīng)用會(huì)造成一定障礙，因此如何降低聚氨酯硬泡生產(chǎn)成本、改善其物理性能成為攻克的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料，以降低生產(chǎn)成本，提高其阻燃效果。本發(fā)明的另一目的還在于提供一種該聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料的制備方法。進(jìn)一步地，本發(fā)明的目的還在于提供了一種該聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料在制備金屬面夾芯板方面的應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案采用了一種聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料該硬質(zhì)泡沬塑料由組分A和組分B組成，其中，組分A由異氰酸酯與無機(jī)材料混合而成；組分B由組合聚醚、催化劑和發(fā)泡劑混合而成；組分A與組分B的重量比為組分A:組分B=(l. I—
I.4) :1。所述的組分A中，異氰酸酯與無機(jī)材料的重量比為(152-158): (2_15)。所述的組分B中，組合聚醚、催化劑和發(fā)泡劑三者的重量比為組合聚醚催化劑發(fā)泡劑=100: (I. 4-3. 6) :(15-18)。所述的異氰酸酯為聚合MDI，-NCO含量為28. 8% 32. 5%。所述的無機(jī)材料為碳酸鈉、硫酸鋇、珍珠巖、硼酸鋅、氫氧化鋁、氫氧化鎂或聚磷酸銨中的任一種或其任意組合。所述的催化劑為胺類催化劑，水分含量< O. 25%。所述的發(fā)泡劑為物理發(fā)泡劑HCFC系列或戊烷系列，水分含量彡O. 005%。進(jìn)一步地，本發(fā)明的技術(shù)方案還采用了一種聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料的制備方法，包括以下步驟(I)將無機(jī)材料在90°C — 110°C的溫度下干燥后，加入到異氰酸酯中混合均勻，得組分A ；(2)按重量配比將組合聚醚、催化劑、發(fā)泡劑混合均勻，配置成組分B ；(3)將組分A和組分B混合均勻，物理發(fā)泡，泡沫在室溫下靜置熟化22— 25h。
步驟(3)中的組分A和組分B在料溫為20 V 23°C、環(huán)境相對(duì)濕度< 60%的條件下進(jìn)行。本發(fā)明的技術(shù)方案還采用了一種聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料在制備金屬面夾芯板方面的應(yīng)用。本發(fā)明中所使用的組分A中的異氰酸酯含有-N-C=O,容易與含有活潑氫原子的化合物胺、水、醇、酸、堿發(fā)生反應(yīng)。異氰酸酯為真空脫水原料，不會(huì)影響超細(xì)粉體的分散，在有機(jī)溶劑中可以均勻分散。同時(shí)一些無機(jī)材料也可以向B組份中添加，比如氫氧化物中有氫氧根離子，可能與含有羥基官能團(tuán)的組合聚醚能夠很好的相容。添加的無機(jī)材料可以是單獨(dú)一種組分，也可是聚氨酯無機(jī)材料復(fù)合同時(shí)添加其他阻燃劑的復(fù)配材料。采用多種無機(jī)材料復(fù)配，可以彌補(bǔ)在單獨(dú)使用時(shí)產(chǎn)生的泡沫性能變差問題。無機(jī)材料中的氫氧化鎂在受熱時(shí)發(fā)生分解吸收燃燒物表面熱量達(dá)到阻燃作用，分解生成的活性氧化鎂附著于可燃物表面又進(jìn)一步阻止了燃燒的進(jìn)行，活性氧化鎂不斷吸收未完全燃燒的熔化殘留物，從使燃燒很快停止的同時(shí)消除煙霧、阻止熔滴。碳酸鈣和珍珠巖
等無機(jī)材料對(duì)于聚氨酯的阻燃機(jī)理也都集中在降低燃燒放熱，提高復(fù)合物的可燃溫度，從而達(dá)到阻燃的效果。無機(jī)復(fù)合材料在整個(gè)阻燃過程中不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)，而且其分解的產(chǎn)物在阻燃的同時(shí)還能夠大量吸收橡膠、塑料等高分子燃燒所產(chǎn)生的有害氣體和煙霧，是一種新興的環(huán)保型阻燃復(fù)合材料。對(duì)碳酸鈣、氫氧化鎂等無機(jī)材料進(jìn)行了復(fù)合后的性能測(cè)試，對(duì)于壓縮、氧指數(shù)和彎曲性能的測(cè)試結(jié)果表明，復(fù)合技術(shù)可以不同程度提高聚氨酯材料的性能，同時(shí)無機(jī)材料的添加也起到了降低生產(chǎn)成本的作用。本發(fā)明的方法制備的聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料，其芯密度為35 45kg/m3范圍內(nèi)，芯密度符合GB/T 21558-2008《建筑絕熱用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料》中的要求，滿足作為外保溫材料的密度要求。加入的無機(jī)材料在一定程度上可以提高產(chǎn)品的剛性，同時(shí)不會(huì)影響其力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性。為保證產(chǎn)品各相組織的均勻性、降低材料內(nèi)部的應(yīng)力，產(chǎn)品需要一定時(shí)間的靜置熟化階段，之后再進(jìn)行其性能測(cè)試，包括各種強(qiáng)度及防火性能，保溫性倉泛·。與傳統(tǒng)硬質(zhì)泡沫塑料相比，產(chǎn)品泡孔更加細(xì)密，壓縮強(qiáng)度可提高30%左右，氧指數(shù)提高8%左右，本發(fā)明的聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料不僅克服了傳統(tǒng)聚氨酯泡沫氧指數(shù)較低的缺點(diǎn)，同時(shí)也使復(fù)合泡沫的壓縮強(qiáng)度得到了提高。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，所涉及的試驗(yàn)方法均參照國家標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法進(jìn)行。壓縮強(qiáng)度的測(cè)定按照GB/T8813-2008《硬質(zhì)泡沫塑料壓縮性能的測(cè)定》測(cè)定，抗彎承載力的測(cè)定按照GB/T8812. 1-2007《硬質(zhì)泡沫塑料彎曲性能的測(cè)定》測(cè)定，氧指數(shù)的測(cè)定按照GB/T 2406-2009《塑料用氧指數(shù)法測(cè)定燃燒行為》測(cè)定，泡沫塑料尺寸的測(cè)定按照GB/T 8811-2008《硬質(zhì)泡沫塑料尺寸穩(wěn)定性試驗(yàn)方法》測(cè)定。所獲得產(chǎn)品均符合GB/T 2023932-2009《建筑用金屬面絕熱夾芯板》標(biāo)準(zhǔn)中各項(xiàng)指標(biāo)的要求。利用本發(fā)明的方法制得的聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料，具有優(yōu)異的聚氨酯保溫材料性能，應(yīng)用范圍廣泛。其工藝控制簡(jiǎn)單，便于加工，而且可以根據(jù)性能需求調(diào)節(jié)不同的無機(jī)材料及復(fù)合比例，具有低成本、高性能的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料可生產(chǎn)各種硬質(zhì)聚氨酯泡沫、金屬面聚氨酯夾芯板、無機(jī)面層聚氨酯夾芯板等，適用于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)線設(shè)備。為改善聚氨酯綜合性能，提高其阻燃效果，降低材料成本，本專利開發(fā)了聚氨酯與無機(jī)材料的復(fù)合技術(shù)。無機(jī)材料的選用可以是各種經(jīng)過精細(xì)粉碎的碳酸鈣、氫氧化鎂、膨脹珍珠巖等天然質(zhì)輕、隔熱效果好的無機(jī)物礦石，目的在于改善泡沫的阻燃性能、增加泡沫整體強(qiáng)度及降低成本。
具體實(shí)施例方式聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料實(shí)施例I本實(shí)施例的聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料由組分A和組分B組成，其中，組分A由異氰酸酯與無機(jī)材料混合而成；組分B由組合聚醚、催化劑和發(fā)泡劑混合而成；組分A與組分B的重量比為組分A:組分B=L 1:1 ;其中，組分A中，異氰酸酯與無機(jī)材料的重量比為(152-154) : (2-10);組分B中，組合聚醚、催化劑和發(fā)泡劑三者的重量比為組合聚醚催化劑發(fā)泡劑=100:1.4 :16。催化劑為隊(duì)^二甲基環(huán)己胺，發(fā)泡劑為!0^-14113，兩者均為市售商品；本實(shí)施例中的無機(jī)材料為碳Ife納或硫Ife鎖。聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料實(shí)施例2本實(shí)施例的聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料由組分A和組分B組成，其中，組分A由異氰酸酯與無機(jī)材料混合而成；組分B由組合聚醚、催化劑和發(fā)泡劑混合而成；組分A與組分B的重量比為組分A:組分B=1.3:l ;其中，組分A中，異氰酸酯與無機(jī)材料的重量比為(152-155): (5-13);組分B中，組合聚醚、催化劑和發(fā)泡劑三者的重量比為組合聚醚催化劑發(fā)泡劑=100:1.6:( 15-17)。催化劑用的是二丁基錫二月桂酸酯，發(fā)泡劑是HCFC-245fa ；本實(shí)施例中的無機(jī)材料為珍珠巖。聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料實(shí)施例3本實(shí)施例的聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料由組分A和組分B組成，其中，組分A由異氰酸酯與無機(jī)材料混合而成；組分B由組合聚醚、催化劑和發(fā)泡劑混合而成；組分A與組分B的重量比為組分A:組分B=1.4:l ;其中，組分A中，異氰酸酯與無機(jī)材料的重量比為(152-158) : (3-7);組分B中，組合聚醚、催化劑和發(fā)泡劑三者的重量比為組合聚醚催化劑發(fā)泡劑=100:2. 8 : (15-17)。催化劑為二丁基錫二月桂酸酯，發(fā)泡劑為戊烷；本實(shí)施例中的無機(jī)材料為氫氧化鋁或氫氧化鎂。聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料的制備方法實(shí)施例I本實(shí)施例的聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料的制備方法，包括以下步驟(I)將無機(jī)材料在90°C (TC的溫度下干燥后，加入到異氰酸酯中混合均勻，得組分A ；(2)按重量配比將組合聚醚、催化劑、發(fā)泡劑混合均勻，配置成組分B ；(3)將組分A和組分B混合均勻，物理發(fā)泡，泡沫在室溫下靜置熟化22h。其中，無機(jī)材料為碳酸鈉或硫酸鋇(或是兩者的混合物)，兩者的重量比為2:1 ;組合聚醚、催化劑和發(fā)泡劑三者的重量比為組合聚醚催化劑發(fā)泡劑=100:1.4 :17。催化劑為隊(duì)^二甲基環(huán)己胺，發(fā)泡劑為!《^(-14113，組分八:組分B=L 1:1。聚氨酯泡沫和本實(shí)施例的聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料的各項(xiàng)性能指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料，其特征在于該硬質(zhì)泡沬塑料由組分A和組分B組成，其中，組分A由異氰酸酯與無機(jī)材料混合而成；組分B由組合聚醚、催化劑和發(fā)泡劑混合而成；組分A與組分B的重量比為組分A:組分B= (I. I一I. 4) : I。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料，其特征在于所述的組分A中，異氰酸酯與無機(jī)材料的重量比為(152-158): (2-15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料，其特征在于所述的組分B中，組合聚醚、催化劑和發(fā)泡劑三者的重量比為組合聚醚催化劑發(fā)泡劑=100: (1.4-3. 6)(15-17)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料，其特征在于所述的異氰酸酯為聚合 MDI，-NCO 含量為 28. 8% 32. 5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料，其特征在于所述的無機(jī)材料為碳酸鈉、硫酸鋇、珍珠巖、硼酸鋅、氫氧化鋁、氫氧化鎂或聚磷酸銨中的任一種或其任意組口 o
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料，，其特征在于所述的催化劑為胺類催化劑，如二乙基環(huán)己胺、三亞乙基二胺、N，N-甲基環(huán)己胺等，水分含量彡0. 25%。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料，，其特征在于所述的發(fā)泡劑為物理發(fā)泡劑HCFC系列或戊烷系列，如HCFC-141b和環(huán)戊烷等，水分含量彡0. 005%。
8.—種如權(quán)利要求I所述的聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)將無機(jī)材料在90°C-110°C的溫度下干燥后，加入到異氰酸酯中混合均勻，得組分A ； (2)按重量配比將組合聚醚、催化劑、發(fā)泡劑混合均勻，配置成組分B； (3)將組分A和組分B混合均勻，物理發(fā)泡，泡沫在室溫下靜置熟化22-25h。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料的制備方法，其特征在于步驟(3)中的組分A和組分B在料溫為20°C 23°C、環(huán)境相對(duì)濕度< 60%的條件下進(jìn)行。
10.一種如權(quán)利要求I所述的聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料在制備金屬面夾芯板方面的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料及其制備方法和應(yīng)用,其中,聚氨酯復(fù)合硬質(zhì)泡沬塑料由組分A和組分B組成,其中,組分A由異氰酸酯與無機(jī)材料混合而成；組分B由組合聚醚、催化劑和發(fā)泡劑混合而成;組分A與組分B的重量比為組分A:組分B=(1.1—1.4):1。本發(fā)明中所使用的組分A中的異氰酸酯含有-N-C=O，容易與含有活潑氫原子的化合物胺、水、醇、酸、堿發(fā)生反應(yīng)。異氰酸酯為真空脫水原料，不會(huì)影響超細(xì)粉體的分散，在有機(jī)溶劑中可以均勻分散。同時(shí)一些無機(jī)材料也可以向B組份中添加，比如氫氧化物中有氫氧根離子，可能與含有羥基官能團(tuán)的組合聚醚能夠很好的相容。添加的無機(jī)材料可以是單獨(dú)一種組分，也可是聚氨酯無機(jī)材料復(fù)合同時(shí)添加其他阻燃劑的復(fù)配材料。采用多種無機(jī)材料復(fù)配，可以彌補(bǔ)在單獨(dú)使用時(shí)產(chǎn)生的泡沫性能變差問題。
文檔編號(hào)C08K3/30GK102786660SQ20121027648
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者劉存芳, 王振麗, 胡蓓蓓, 馬潔霞 申請(qǐng)人:河南天豐節(jié)能板材科技股份有限公司