一種短纖維增強聚氨脂泡沫材料及其製備方法

2023-12-10 17:49:57 1

專利名稱：：一種短纖維增強聚氨脂泡沫材料及其製備方法
技術領域：
：本發明涉及一種泡沫材料，具體指一種短纖維增強聚氨脂泡沫材料，同時還涉及該材料的製備方法，屬於材料科學領域。
背景技術：
：自上世紀70年代末注模成型工藝出現後，對纖維增強泡沫這種材料的研究得到了迅速發展。與普通泡沫相比，纖維增強泡沫具有更好的力學性能。例如，明顯改善了原來材料的強度、蠕變阻尼、變形、熱扭曲溫度等性能，使得纖維增強泡沫板材和模塑製品在航空、航天和各種軍用、民用領域具有廣泛的應用前景，有的可用作建築材料牆板、屋頂部件等，有的可用在汽車、飛機的結構和運動器材上，如槳葉、雪橇等。另外，纖維增強複合泡沬有的還可用於深海工具、阻燃、隔熱、吸音和緩衝吸能等領域。因此，人們為了更好地利用聚氨脂泡沫材料，往往添加增強物質到聚氨脂泡沫材料，加強其力學性能，使之能更好地為工程領域所利用，這是材料領域的一個新的趨勢。現有技術公開的增強物質主要有玻璃纖維、玻璃微珠、天然纖維、植物纖維等，如發明創造名稱為"植物纖維增強硬質聚氨酯結構泡沫複合材料及其製備工藝"、專利號為"200510019078.9"的中國發明專利就公開了一種添加植物纖維作為增強物質的泡沫複合材料，而發明創造名稱為"玻璃纖維增強的聚氨酯/聚異氰脲酸酯泡沫塑料"、專利號為"200610058849.X"的中國發明專利則公開了一種玻璃纖維作為增強物質的泡沫塑料，這些製品的性能在某一方面得到了一定程度的改善，具有進步性，但就彎曲斷裂力而言，卻未見相關的報導。
發明內容針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的是提供一種彎曲斷裂力顯著提高的短纖維增強聚氨脂泡沫材料。本發明的另一個目的是提供該材料的一種製備方法。本發明的目的是這樣實現的一種短纖維增強聚氨脂泡沫材料，它由如下質量份數的組分發泡而成，複合聚醚多元醇100複合發泡劑810矽油1.52複合催化劑22.3粗MDI指數11.5水0.10.2《6mm的聚丙烯短纖維320。如果需要具有阻燃效果，所述組分中也可以包括有適量的阻燃劑。上述材料的製備方法為，a)首先將複合聚醚多元醇、複合發泡劑、矽油、水和複合催化劑均勻混合形成A組料，粗MDI為B組料，並使A組料和B組料保持15-25。C的料溫；如果組分中包括有阻燃劑，那麼A組料中也包括阻燃劑；(2)然後將聚丙烯短纖維與A組料一起攪拌均勻；(3)發泡時，最後將B組料倒入第二步所得的混合液中一起攪拌均勻至呈乳白色為止，立即倒入發泡模具中密閉發泡即得所述的短纖維增強聚氨脂泡沫材料，模具溫度為40-45°C，脫模時間為15-30min。相比現有技術，本材料以聚丙烯短纖維為增強物質，聚丙烯短纖維價廉易得。實驗表明，這種材料具有良好的力學性能，彎曲斷裂力顯著提高，彎曲斷裂力從傳統的最低70N可增加到160N，抗衝擊力大為增強。同時，本短纖維增強聚氨脂泡沫材料製備簡單，方便。具體實施例方式以下結合實施例詳細介紹本發明。本發明從眾多的短纖維和聚氨脂泡沬配方中篩選了廉價的聚丙烯短纖維和一種硬質聚氨脂泡沬配方，合成了一種新型的複合材料短纖維增強聚氨脂泡沬材料，其原料組分有八種複合聚醚多元醇、水、複合發泡劑、矽油、複合催化劑、阻燃劑、粗MDI和聚丙烯短纖維。MDI即二苯基甲垸二異氰酸脂，它是生產聚氨酯的重要原料，聚氨酯是一種用途廣泛的聚合物，可用於汽車工業、建築業以及電冰箱等家電行業。上述八種原料的質量份數為，如果以複合聚醚多元醇為配料基數，以100計的話，那麼其餘七種組分的質量份數為複合發泡劑810阻燃劑適量矽油1.52複合催化劑22.3粗MDI指數11.5水0.10.2《6mm的聚丙烯短纖維320。粗MDI指數為11.5，是相對複合聚醚多元醇的克分子數，即粗MDI質量份數為100到150。聚丙烯短纖維經過預處理由江蘇射陽縣強勁纖維有限公司提供，斷裂強度為^350Mpa，斷裂伸長度15%-20%,初始彈性模量》3500Mpa，長度3腿。上述質量份數一個比較優化的例子為複合聚醚多元醇100複合發泡劑9阻燃劑適量矽油2複合催化劑2.1粗MDI指數1.2水0.15《6隱的聚丙烯短纖維12。上述材料的製備方法為，(1)首先將複合聚醚多元醇、複合發泡劑、矽油、水和複合催化劑均勻混合形成A組料，粗MDI為B組料，並使A組料和B組料保持15-25"C的料溫；如果組分中包括有阻燃劑，那麼A組料中也包括阻燃劑；(2)然後將聚丙烯短纖維與A組料一起攪拌均勻，聚丙烯短纖維經過預處理與A組料吻合極好；(3)發泡時，最後將B組料倒入第二步所得的混合液中一起攪拌均勻至呈乳白色為止，立即倒入發泡模具中密閉發泡即得所述的短纖維增強聚氨脂泡沫材料，模具溫度為40-45。C，脫模時間為15-30min。性能測試由兵器工業包裝質量監督檢測中心，利用萬能材料試驗機120392，依據GB/T8812-1988，GB/T8813-1988對樣品進行檢測，其檢測結果如下表樣品密度基本相同，聚丙烯短纖維長3mm，括號中的百分數為纖維在A組料中的比例。tableseeoriginaldocumentpage7從上表可看出增強聚氨酯泡沬彎曲斷裂力提高，且顯著。結果與討論彎曲斷裂力顯著提高，並且彎曲斷裂力最優區域為基體的10%聚丙烯短纖維附近，其他性能無顯著變化，若樣品用聚丙烯短纖維增強超出10%較多，所得樣品顯著鬆散、破脆。顯然在同類材料應用中，關於對抗彎曲負荷要求，由使用這樣的增強泡沫能大大節省材料。權利要求1.一種短纖維增強聚氨脂泡沫材料，其特徵在於它由如下質量份數的組分發泡而成，複合聚醚多元醇100複合發泡劑8～10矽油1.5～2複合催化劑2～2.3粗MDI指數1～1.5水0.1～0.2≤6mm的聚丙烯短纖維3～20。2、根據權利要求1所述的短纖維增強聚氨脂泡沫材料，其特徵在於所述組分的質量份數為，複合聚醚多元醇100複合發泡劑9矽油2複合催化劑2.1粗MDI指數1.2水0.15《6mm的聚丙烯短纖維12。3、根據權利要求1或2所述的短纖維增強聚氨脂泡沫材料，所述組分中包括有適量的阻燃劑。4、如權利要求1或2所述的短纖維增強聚氨脂泡沫材料的製備方法，其特徵在於其製備步驟為，(1)首先將複合聚醚多元醇、複合發泡劑、矽油、水和複合催化劑均勻混合形成A組料，粗MDI為B組料，並使A組料和B組料保持15-25。C的料溫；(2)然後將聚丙烯短纖維與A組料一起攪拌均勻；(3)發泡時，最後將B組料倒入第二步所得的混合液中一起攪拌均勻至呈乳白色為止，立即倒入發泡模具中密閉發泡即得所述的短纖維增強聚氨脂泡沫材料，模具溫度為40-45。C，脫模時間為15-30min。5、如權利要求3所述的短纖維增強聚氨脂泡沫材料的製備方法，其特徵在於其製備步驟為，(l)首先將複合聚醚多元醇、複合發泡劑、矽油、水、阻燃劑和複合催化劑均勻混合形成A組料，粗MDI為B組料，並使A組料和B組料保持15-25'C的料溫；(2)然後將聚丙烯短纖維與A組料一起攪拌均勻；(3)發泡時，最後將B組料倒入第二步所得的混合液中一起攪拌均勻至呈乳白色為止，立即倒入發泡模具中密閉發泡即得所述的短纖維增強聚氨脂泡沫材料，模具溫度為40-45°C，脫模時間為15-30min。全文摘要本發明公開了一種短纖維增強聚氨脂泡沫材料，其原料組分有複合聚醚多元醇、水、複合發泡劑、矽油、複合催化劑、阻燃劑、粗MDI和聚丙烯短纖維。用以上配方得出兩組液體A組料、B組料。這過程中先將短纖維與A組料一起攪拌均勻，發泡時，然後將B組料倒入A組料中一起攪拌均勻至呈乳白色為止，立即倒入模具密閉進行發泡獲得增強聚氨酯泡沫。本材料具有良好的力學性能，彎曲斷裂力顯著提高。文檔編號B29B7/00GK101275012SQ200810069668公開日2008年10月1日申請日期2008年5月13日優先權日2008年5月13日發明者永吳申請人:重慶工學院