CN101191010A - 一种聚氨酯泡沫塑料的纤维增强改性方法 - Google Patents

Abstract

一种聚氨酯泡沫塑料的纤维增强改性方法，其聚氨酯泡沫塑料原材料中加入的原料配方：聚醚多元醇1 80～90；聚醚多元醇2 10～20；催化剂0.01～0.03；硬泡硅油0.5～2；发泡剂0.2～0.5；阻燃剂5～20；防老剂0.1～0.2；异氰酸酯115～150；增强材料230～300。模压成型是将配方中的各组分混合均匀后，以较快的速度喷涂在增强纤维表面，浸渍均匀，放入模具中室温固化成型；拉挤成型是利用拉挤设备进行，将配方中的各组分混合均匀后，以较快的速度喷涂在以一定速度运行的增强纤维表面，浸渍均匀后进入模腔发泡、固化、成型。

Description

一种聚氨酯泡沫塑料的纤维增强改性方法

技术领域：

本发明属于高分子材料技术领域，一种聚氨酯泡沫塑料的纤维增强改性方法。

背景技术：

聚氨酯泡沫塑料是一种应用广泛的工程材料，具有相对密度低，比模量、比强度高，以及较好的绝热、隔音、耐化学腐蚀性能，受到工程界的普遍重视。作为一种理想的轻质结构材料，它广泛用于航空结构件、航海结构件及体育运动器材等方面；作为一种很好的能量吸收材料，它经常用作各种防撞缓冲包装或衬垫材料等，但由于聚氨酯泡沫塑料强度较低，在许多特殊的工作条件下达不到使用要求，所以很多研究工作者都开展了对聚氨酯泡沫塑料增强改性的研究，从增强填料发展历史来看，玻璃纤维一直是增强聚氨酯体系的主要研究对象，且通常是采用短切玻璃纤维增强聚氨酯泡沫，如《高分子材料科学与工程》2001年第17卷第3期中，王建华等用不同长度：包括3mm、6mm、9mm、12mm的短切玻璃纤维来增强聚氨酯泡沫，发现随着纤维长度的增加，泡沫的压缩模量和压缩强度呈递增趋势；《化工生产与技术》2002年第9卷第1期中，王伟力分别用5％、10％、15％的3mm长玻璃纤维增强密度为195kg/m³聚氨酯泡沫，得到的泡沫材料的压缩模量由纯泡沫的44.8MPa依次增加到55.2MPa、59.9MPa、69.3MPa；《复合材料学报》2005年第22卷第5期中，卢子兴等人通过静态、动态压缩实验得到了玻璃纤维增强聚氨酯泡沫塑料的应力-应变曲线，发现玻璃纤维不仅提高了增强泡沫塑料的弹性模量，也提高了材料的强度。由此可见，短切玻璃纤维增强聚氨酯泡沫效果明显，但利用连续纤维增强聚氨酯泡沫塑料，国内尚未见报道。

发明内容：

为了增强聚氨酯泡沫塑料的强度，本发明的目的是提供一种聚氨酯泡沫塑料的纤维增强改性方法，利用连续纤维的制备，以增强聚氨酯泡沫塑料综合性能，使其可以替代木材，所获得的材料广泛用于舰船舱室门、隔板、铁路枕木、卡车车厢及土木建筑材料等技术领域，所得制品质量轻，性能稳定，界面均匀，力学性能优良，耐腐蚀性良好。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

所述的聚氨酯泡沫塑料的纤维增强改性方法，其原材料配方：以质量份数％：

聚醚多元醇1     80～90

聚醚多元醇2     10～20

催化剂          0.01～0.03

硬泡硅油        0.5～2

发泡剂          0.2～0.5

阻燃剂          5～20

防老剂          0.1～0.2

异氰酸酯        115～150

增强材料        230～300

所述的聚氨酯泡沫塑料的纤维增强改性的制作成型工艺，采用模压成型或拉挤成型的工艺方法：

1、模压成型是将配方中的各组分混合均匀后，以较快的速度喷涂在增强纤维表面，浸渍均匀，放入模具中室温固化成型；

2、拉挤成型是利用拉挤设备进行，将配方中的各组分混合均匀后，以较快的速度喷涂在以一定速度运行的增强纤维表面，浸渍均匀后进入模腔发泡、固化、成型。

由于采用如上所述技术方案，本发明依据于如下的配比原理，产生如下的积极效果：

配方中所用的聚醚多元醇是制备聚氨酯泡沫的主反应原料，聚醚多元醇应满足羟值400～700mgKOH/g，官能团在4～8之间，但由于官能度高的聚醚多元醇，粘度较大，与其它物料的互溶性较差，并且制得的泡沫体脆性大，因此需采用混合聚醚。本发明选用高官能度和低官能度聚醚多元醇的系列产品，如4110系列、3031系列作为试验原料，二者的比例保持在80～90∶20～10之间。

异氰酸酯是制备聚氨酯泡沫的另一种主反应原料，常用的有多苯基多次甲基多异氰酸酯、粗制甲苯二异氰酸酯和精制甲苯二异氰酸酯，可选用5005、M-200、PM-200进行试验，TDI指数控制在110～130之间。

聚氨酯泡沫在成型过程中，催化剂是一个很重要的因素，合理选择催化剂是研究的主要内容，常用的催化剂有两类，即叔胺类和有机锡类，其中有机锡类化合物在催化NCO-OH之间的反应比催化NCO-H₂O之间的反应要强得多，凝胶时间短，而叔胺类正好相反，为了增长树脂的起发时间，选择叔胺类化合物比较合适，试验中选用三乙胺、三乙醇胺、三乙烯二胺等胺类化合物作为催化剂，催化剂的量为聚醚多元醇总量的0.01～0.03份。

在聚氨酯泡沫的发泡过程中，泡沫稳定剂能改变体系的表面张力，改善原料的混合性，并能调节泡孔大小与结构，试验中选用适合硬质泡沫的有机硅稳定剂，使得制品泡孔均匀，性能良好。

硬质聚氨酯泡沫的发泡剂，常用的有含氯含氟的烃类化合物和二氧化碳，其中二氧化碳是异氰酸酯和水起化学反应生成的。从环保角度及价格因素、材料来源考虑，选用水作为发泡剂可满足环保要求，经济实用。因为制备的泡沫体中含有大量的增强纤维，可以吸收反应过程中的部分反应热，不会引起泡沫体烧心现象。

为提高聚氨酯泡沫的耐燃性，试验中对阻燃剂的种类和用量进行研究，在不影响材料性能的前提下，可选用有机卤代磷酸酯为阻燃剂，使材料的氧指数达到26～28％。

试验中加入对聚氨酯泡沫防老化作用效果明显的光稳定剂UV-9和抗氧剂2246。

增强材料也是制备本发明材料的主要原料，它对最终制品的力学性能影响很大，且不同品种增强纤维存在较大价差。本试验选用E型普通无捻粗纱作为聚氨酯泡沫塑料的增强材料。

本发明用连续纤维增强聚氨酯泡沫塑料，所得制品质量轻，性能稳定，界面均匀，力学性能优良，耐腐蚀性良好，在一定领域内，可作为木材的替代产品。

其性能指标：

具体实施方式一：

聚醚多元醇1 80，聚醚多元醇2 20，催化剂0.01，硬泡硅油1，发泡剂0.35，阻燃剂5，防老剂0.1，异氰酸酯120，增强材料230，采用模压成型或拉挤成型的工艺：

1、模压成型是将配方中的各组分混合均匀后，以较快的速度喷涂在增强纤维表面，浸渍均匀，放入模具中室温固化成型；

2、拉挤成型是利用拉挤设备进行，将配方中的各组分混合均匀后，以较快的速度喷涂在以一定速度运行的增强纤维表面，浸渍均匀后进入模腔发泡、固化、成型。

具体实施方式二：

聚醚多元醇1 85，聚醚多元醇2 15，催化剂0.01，硬泡硅油1，发泡剂0.30，阻燃剂10，防老剂0.1，异氰酸酯130，增强材料240，采用模压成型或拉挤成型的方法，具体方法为：

1、模压成型是将配方中的各组分混合均匀后，以较快的速度喷涂在增强纤维表面，浸渍均匀，放入模具中室温固化成型；

2、拉挤成型是利用拉挤设备进行，将配方中的各组分混合均匀后，以较快的速度喷涂在以一定速度运行的增强纤维表面，浸渍均匀后进入模腔发泡、固化、成型。

具体实施方式三：

聚醚多元醇1 90，聚醚多元醇2 10，催化剂0.01，硬泡硅油1.5，发泡剂0.25，阻燃剂15，防老剂0.1，异氰酸酯150，增强材料265，采用模压成型或拉挤成型的方法，具体方法为：

1、模压成型是将配方中的各组分混合均匀后，以较快的速度喷涂在增强纤维表面，浸渍均匀，放入模具中室温固化成型；

2、拉挤成型是利用拉挤设备进行，将配方中的各组分混合均匀后，以较快的速度喷涂在以一定速度运行的增强纤维表面，浸渍均匀后进入模腔发泡、固化、成型。

Claims (2)

1.一种聚氨酯泡沫塑料的纤维增强改性方法，其特征在于：其聚氨酯泡沫塑料原材料中加入的原料配方：以质量份数％：

聚醚多元醇1 80～90

聚醚多元醇2 10～20

催化剂      0.01～0.03

硬泡硅油    0.5～2

发泡剂      0.2～0.5

阻燃剂      5～20

防老剂      0.1～0.2

异氰酸酯    115～150

增强材料    230～300

2.如权利要求1所述的聚氨酯泡沫塑料的纤维增强改性方法，其制作成型工艺，采用模压成型或拉挤成型的工艺方法：

1、模压成型是将配方中的各组分混合均匀后，以较快的速度喷涂在增强纤维表面，浸渍均匀，放入模具中室温固化成型；

2、拉挤成型是利用拉挤设备进行，将配方中的各组分混合均匀后，以较快的速度喷涂在以一定速度运行的增强纤维表面，浸渍均匀后进入模腔发泡、固化、成型。