一種增強型聚氨酯硬泡材料及其製造方法
2023-07-28 05:41:56
專利名稱：一種增強型聚氨酯硬泡材料及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種增強型聚氨酯硬泡材料製造配方及其合成方法。具體指增強型聚 氨酯硬泡材料的製造配方參數、合成步驟、操作要領以及對聚丙烯腈基碳纖維絲的材料要 求及作為本合成材料中C組份材料的製備要求，屬於高分子材料製造技術領域。
背景技術：
增強聚氨酯硬泡材料是通過輔料的加入，控制其化學合成過程，使其物理指標得 到明顯改善的合成型聚氨酯硬泡材料。本合成材料不僅抗壓強度、抗拉伸強度顯著提高，尺 寸穩定性明顯改善，而且製造成本的上升相對材料性能的提高有相對的大幅降低。根據輔 料的不同，增強聚氨酯硬泡材料可分為纖維增強型聚氨酯硬泡材料、粒子增強型聚氨酯硬 泡材料以及纖維與粒子複合增強型聚氨酯硬泡材料三類。由於碳纖維本身具有極為優異的力學性能，用其作為增強型聚氨酯硬泡材料 輔料備受關注。作為增強劑，由於碳纖維本身的力學性能好，其加入量可相對較少。國 外Ticona最近引進了一種新型長碳纖維增強的PA66，具有很高的剛性、韌性和耐衝擊 性能(中國合成樹脂及塑料工業信息總站，2000-2001年國外塑料工業發展[J]，塑料 工業，200 。Murthy等在聚碳酸酯發泡體中引入鍍鎳的石墨短纖維，材料的力學性能優 異(Murthy MV, Luxon BA, Carey R S. Metal coated graphite fiber structural foam composites[A]. Fourteen AnnualStructural Foam Conference and Competition, Boston，Massachusetts，USA，1986.)。等人不久前曾研究了碳纖維增強的聚氨酯硬泡 材料，發現其耐水性非常優越，而且能經受深水區強大的水壓，現在已用於海底水管的製作 (Wu G M， Schceltz J M， Processing and Properties ofSolution Impregnated Carbon Fiber Reinforced Polyethersulfone Composite [J]，PoIymerComposite,2000，21 (2) 223-230)。在本專利中，我們利用長短不一的短切碳纖維亂絲來作增強型聚氨酯硬泡輔料， 試驗中發現不僅合成材料的多項理化指標明顯改善，而且製造成本相比材料性能的提高有 大幅降低。
發明內容
本發明的目的是提供一種增強型聚氨酯硬泡工程材料及其製造方法。本發明的技 術要領在於增強型聚氨酯硬泡材料的組合配方以及將一種具有較強剛性和強度，較高抗衝 擊性能的長短不一的短切碳纖維絲，用於生產聚氨酯硬質泡沫保溫材料中。其特徵在於由 A、B、C三種組分合成；A組分包括100份多元醇、20 30份發泡劑、2 4份催化劑、1. 5 3份泡沫穩定劑、20 40份交聯劑、5 10份複合阻燃劑、0 5份助劑；B組分為異氰酸 酯；C組分為不等長短切碳纖維；按質量比，A B組分比為1 1.05 1.20;按質量百分 比，C組分為A組分的3 % 6 %。增強型聚氨酯硬泡材料的製備方法，其特徵在於包括以下步驟1)在室溫下(15 40°C )，先加入A組分中的各原料混合併攪拌均勻(攪拌均勻後俗稱「白料」)；2)加入一定組份或質量的碳纖維絲再與A料一起攪拌均勻；3)將B組分倒入A組分中快速攪拌至乳白色泛起時，立即倒入發泡容器中獲得增 強型聚氨酯硬泡材料(實際生產中是將步驟2後的白料和B料通過雙組份澆注機在管道內 直接混合澆注)。容器溫度以不低於6°C為宜，容器內熱穩定時間不少於15 30min。實施案例實施案例中所有的組分或原料均按質量比計算，本發明用於工程實例時須考慮環 境影響和工程施工規範的要求。實施例環境條件室內；環境溫度；相對溼度86% RH。材料A組分包括100份聚醚多元醇4110 ；30份發泡劑141B ；2份水溶性矽油泡沫穩定 劑；3份複合催化劑TEA+T-12 ；30份乙二胺交聯劑；適量複合阻燃劑DEEP+N12 ；B 組分包括 150 份 MDI PM-200 ；C為線徑7 μ m，抗拉強度3300MPa，彈性模量240GPa，斷裂伸長率1. 36%，長度 10 100mm，不規則短切聚丙烯腈基碳纖維絲XK-3，組分為A組分的3^-10 ^器具設備萬能拉力測試機HY-0580 ；不鏽鋼料筒300L ；強力攪拌機100W ；恆溫水槽及容器； 電子稱JSC ；玻璃放水瓶IOL ；玻璃燒杯、機械秒表；製備方法1)先加入A組分中的各原料混合併攪拌均勻；2)加入一定組份或質量的碳纖維絲再與A料一起攪拌均勻；幻將B組分倒入A組分中，用強力攪拌機快速攪拌至乳白色泛起時，立即倒入已做 脫模處理的不鏽鋼料筒中，獲得增強型聚氨酯硬泡材料。脫模時間不少於20min。所得製品依據碳纖維在A組分中的不同配比所得出的其物理性能如下
權利要求
1.一種用於建築外牆保溫的增強型聚氨酯硬泡材料，其特徵在於由A、B、C三種組分合 成；A組分包括100份多元醇、20 30份發泡劑、2 4份催化劑、1. 5 3份泡沫穩定劑、 20 40份交聯劑、5 10份複合阻燃劑、0 5份助劑；B組分為異氰酸酯；C組分為不等 長短切碳纖維；按質量比，A B組分比為1 1.05 1.20;按質量百分比，C組分為A組 分的3% 6%。
2.如權利要求1所述的增強型聚氨酯硬泡材料，其特徵在於所用碳纖維為抗拉強度 彡3300MPa,彈性模量彡230GPa,斷裂伸長率約為1.4%，直徑Φ = 6 10 μ m，長度為10 IOOmm不等長短切碳纖維亂絲。
3.如權利要求1所述的增強型聚氨酯硬泡材料的製備方法，其特徵在於包括以下步驟1)在室溫下(15 40°C)，先加入A組分中的各原料並混合均勻(攪拌均勻後俗稱「白 料，，)；2)加入一定組份或質量的碳纖維絲再與A料一起攪拌均勻；3)將B組分倒入A組分中一起攪拌均勻至乳白色泛起時，立即倒入發泡容器中獲得增 強型聚氨酯硬泡材料(實際生產中是將步驟2後的白料和B料通過雙組份澆注機在管道內 直接混合澆注)。容器溫度以不低於6°C為宜，容器內熱穩定時間不少於15 30分鐘。
全文摘要
本發明涉及一種增強型聚氨酯硬質泡沫材料製造配方及其製造方法。將一種高抗拉強度和彈性模量，線徑小於10μm的聚丙烯腈基碳纖維絲，摻混於生產增強型聚氨酯硬質泡沫配方材料中。生產用原料包括A、B、C三組分。A組分包括多元醇、發泡劑、催化劑、泡沫穩定劑、交聯劑、阻燃劑、助劑等；B組分為異氰酸酯；C組分為不等長短切碳纖維。生產過程中先將碳纖維絲與A組分充分攪拌使其均勻，而後將B組分倒入A組分中快速攪拌均勻至乳白色泛起，隨後立即將組合料倒入模具中發泡獲得增強型聚氨酯硬泡材料。本增強型聚氨酯硬質泡沫在保持原有物理性能不變的前提下，抗壓強度、抗拉伸強度、尺寸變化率等力學指標均得以顯著提高。
文檔編號C08L75/04GK102101942SQ200910264908
公開日2011年6月22日 申請日期2009年12月16日 優先權日2009年12月16日
發明者郭青 申請人:郭青