CN107474380A - 一种高强度复合泡沫塑料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度复合泡沫塑料的制备方法，属于泡沫塑料制备技术领域。首先向硅酸钠溶液中添加聚丙烯酰胺，得到改性硅酸钠溶液，再向改性硅酸钠溶液中加盐酸得到液态溶胶，向液态溶胶中加入蓖麻油和酵母粉，并装入发酵罐中发酵，发酵结束后，去除发酵产物，即为改性液态溶胶，向软化后的聚丙烯中加入改性液态溶胶和石灰石以及硼砂，混合后得到混合溶胶，将玻璃纤维和天然树脂混合得到改性玻璃纤维，再将改性玻璃纤维加入到上述混合溶胶中，即为复合液态溶胶，干燥得到复合固态溶胶，将复合固态溶胶装入模具中，密封模具移入烘箱中，并将预热后的模具置于烘箱中保温发泡，自然冷却至室温，出料，即可制得高强度复合泡沫塑料。
Description
技术领域
本发明公开了一种高强度复合泡沫塑料的制备方法，属于泡沫塑料技术领域。
背景技术
目前，随着高性能制备工艺的不断发展，高性能泡沫以其比重轻，以芯层发泡、皮层不发泡，外硬内韧，比强度（以单位质量计的强度）高，耗料省，日益广泛地代替木材用于建筑和家具工业中等，尤其是在国内、外已用作飞机、汽车、计算机等的结构部件；而用空心玻璃微珠填充聚苯并咪唑制得的泡沫塑料，质轻而耐高温，已用于航天器中。由于泡沫镍具有相互连通的三维网状结构，孔隙率高均匀性好，电阻率低，柔韧性好等特点，在电极基板中起载体和集流体的作用。 随着航空、航天等特殊领域对泡沫塑料性能要求的不断提高，传统的泡沫塑料已不能满足这些领域对材料强度、刚度及耐热性的特殊要求。因此，高性能化已成为泡沫塑料研究的新方向和热点。国外已经把高性能泡沫塑料作为承载的结构材料在航空、航天、交通运输等领域使用，如卫星太阳能电池的骨架、火箭前端的整流罩、无人飞机的垂直尾翼和巡航导弹的弹体弹翼、舰艇的大型雷达罩等。 泡沫塑料常被用于提高建筑物的保温性能，高强度泡沫塑料常被设置在建筑物的墙体与建筑物表面墙皮之间和航天轮船等特殊领域，泡沫塑料受到弯曲或者冲击时极易出现断裂，例如高速的冰雹撞击甚至是施工时工人依靠在墙体上的梯子都可以对泡沫塑料造成破坏。
发明内容 本发明主要解决的技术问题，针对目前常见的复合泡沫塑料由于强度过低导致不理想的缺陷，提供了一种高强度复合泡沫塑料的制备方法。 为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是： 一种高强度复合泡沫塑料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为： （1）将向质量分数为20%的硅酸钠溶液中添加聚丙烯酰胺，搅拌后得到改性硅酸钠溶液；
（2）向改性硅酸钠溶液中加入盐酸搅拌混合，得到液态溶胶；
（3）继续搅拌后，向液态溶胶中加入液态溶胶质量10%的蓖麻油和液态溶胶质量0.5%的酵母粉，并装入发酵罐中，在密封发酵中，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性液态溶胶；
（4）将聚丙烯加热升温，待其软化后，向软化后的聚丙烯中加入改性液态溶胶和石灰石以及硼砂，混合后得到混合溶胶；
（5）按质量比为1:1将玻璃纤维和天然树脂混合并研磨，得到改性玻璃纤维，再按质量比为1:10将改性玻璃纤维加入到上述混合溶胶中，即为复合液态溶胶，并干燥得到含水率为 35～55%的复合固态溶胶；
（6）将与设计容重对应的复合固态溶胶装入模具中，密封模具移入烘箱中预热，并将预热后的模具置于烘箱中保温发泡后，自然冷却至室温，出料，即可制得高强度复合泡沫塑料。
步骤（1）所述的硅酸钠溶液的体积为200～300mL，聚丙烯酰胺的质量为0.8～1.0g，搅拌时间为10～15min。
步骤（2）中所述的改性硅酸钠的体积为150～200mL，盐酸的体积为3～5mL，盐酸的浓度为0.5mol/L，搅拌时间为80～90min。
步骤（3）中所述的搅拌后期指搅拌 60～80 min 后，发酵温度为35～55℃，发酵时间为7～9天。
步骤（4）中所述的聚丙烯的质量为1～2kg，加热升温的温度为165～175℃，改性液态溶胶的体积为20～30mL，石灰石的质量为20～30g，硼砂的质量为20～30g。
步骤（5）中所述的研磨时间为10～20min，干燥温度为105～110 ℃。
步骤（6）中所述的模具容重为260～270 kg/m3，尺寸为90 mm×70 mm×40 mm步，预热温度为70～80℃，预热时间为5～10min。烘箱温度为300℃，保温时间为2～2.5 h。 本发明的有益效果是： 本发明选用具有粘结力强、强度较高的硅酸钠作为原料，首先将硅酸钠进行改性，再与盐酸混合搅拌，形式了液态溶胶，将玻璃纤维加入到树脂中，玻璃纤维之间就会有交错的树脂分子链连接，相当于将树脂交联，在受到弯曲、拉伸、压缩等载荷作用时，树脂在玻璃纤维之间传递应力，使玻璃纤维与树脂共同承载，将其作为填料对泡沫塑料进行改性，可以提高泡沫塑料的强度和耐腐蚀性，这样泡沫塑料中加石灰石后，玻璃纤维均匀分散于准备发泡的聚合物体系中，发泡后玻璃纤维便均匀分布于塑料泡壁上，进一步提高泡沫塑料的机械强度和耐腐蚀性。 具体实施方式 首先向200～300mL质量分数为20%的硅酸钠溶液中添加0.8～1.0g聚丙烯酰胺，搅拌10～15min后得到改性硅酸钠溶液，再向150～200mL 改性硅酸钠溶液中加入3～5mL浓度为0.5mol/L的 盐酸搅拌混合80～90 min，得到液态溶胶，继续搅拌60～80 min 后，向液态溶胶中加入液态溶胶质量10%的蓖麻油和液态溶胶质量0.5%的酵母粉，并装入发酵罐中，在35～55℃下密封发酵7～9天，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性液态溶胶，称取1～2kg聚丙烯加热升温至100～130℃，待其软化后，向软化后的聚丙烯中加入20～30mL改性液态溶胶和20～30 g石灰石以及20～30g硼砂，混合后得到混合溶胶，按质量比为1:1将玻璃纤维和天然树脂混合并研磨10～20min，得到改性玻璃纤维，再按质量比为1:10将改性玻璃纤维加入到上述混合溶胶中，即为复合液态溶胶，并在105～110 ℃下干燥得到含水率为 35～55%的复合固态溶胶，设计容重为260～270 kg/m3，将与设计容重对应的复合固态溶胶装入尺寸为90 mm×70 mm×40 mm模具中，密封模具移入烘箱中，在70～80℃下预热5～10min，并将预热后的模具置于300℃的烘箱中保温发泡2.0～2.5 h后，自然冷却至室温，出料，即可制得高强度复合泡沫塑料。 实例1 首先向2000mL质量分数为20%的硅酸钠溶液中添加0.8g聚丙烯酰胺，搅拌10min后得到改性硅酸钠溶液，再向150mL 改性硅酸钠溶液中加入3mL浓度为0.5mol/L的 盐酸搅拌混合80min，得到液态溶胶，继续搅拌60 min 后，向液态溶胶中加入液态溶胶质量10%的蓖麻油和液态溶胶质量0.5%的酵母粉，并装入发酵罐中，在35℃下密封发酵7天，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性液态溶胶，称取1kg聚丙烯加热升温至100℃，待其软化后，向软化后的聚丙烯中加入20mL改性液态溶胶和20 g石灰石以及20g硼砂，混合后得到混合溶胶，按质量比为1:1将玻璃纤维和天然树脂混合并研磨10min，得到改性玻璃纤维，再按质量比为1:10将改性玻璃纤维加入到上述混合溶胶中，即为复合液态溶胶，并在105 ℃下干燥得到含水率为 35%的复合固态溶胶，设计容重为260kg/m3，将与设计容重对应的复合固态溶胶装入尺寸为90 mm×70 mm×40 mm模具中，密封模具移入烘箱中，在70℃下预热5min，并将预热后的模具置于300℃的烘箱中保温发泡2.0 h后，自然冷却至室温，出料，即可制得高强度复合泡沫塑料。 实例2 首先向250mL质量分数为20%的硅酸钠溶液中添加0.9g聚丙烯酰胺，搅拌13min后得到改性硅酸钠溶液，再向175mL 改性硅酸钠溶液中加入4mL浓度为0.5mol/L的盐酸搅拌混合85 min，得到液态溶胶，继续搅拌70 min 后，向液态溶胶中加入液态溶胶质量10%的蓖麻油和液态溶胶质量0.5%的酵母粉，并装入发酵罐中，在45℃下密封发酵8天，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性液态溶胶，称取1.5kg聚丙烯加热升温至115℃，待其软化后，向软化后的聚丙烯中加入25mL改性液态溶胶和25 g石灰石以及25g硼砂，混合后得到混合溶胶，按质量比为1:1将玻璃纤维和天然树脂混合并研磨15min，得到改性玻璃纤维，再按质量比为1:10将改性玻璃纤维加入到上述混合溶胶中，即为复合液态溶胶，并在107 ℃下干燥得到含水率为 45%的复合固态溶胶，设计容重为265 kg/m3，将与设计容重对应的复合固态溶胶装入尺寸为90 mm×70 mm×40 mm模具中，密封模具移入烘箱中，在75℃下预热7min，并将预热后的模具置于300℃的烘箱中保温发泡2.3 h后，自然冷却至室温，出料，即可制得高强度复合泡沫塑料。 实例3 首先向300mL质量分数为20%的硅酸钠溶液中添加1.0g聚丙烯酰胺，搅拌15min后得到改性硅酸钠溶液，再向200mL 改性硅酸钠溶液中加入5mL浓度为0.5mol/L的 盐酸搅拌混合90 min，得到液态溶胶，继续搅拌80 min 后，向液态溶胶中加入液态溶胶质量10%的蓖麻油和液态溶胶质量0.5%的酵母粉，并装入发酵罐中，在55℃下密封发酵9天，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性液态溶胶，称取2kg聚丙烯加热升温至130℃，待其软化后，向软化后的聚丙烯中加入30mL改性液态溶胶和30 g石灰石以及30g硼砂，混合后得到混合溶胶，按质量比为1:1将玻璃纤维和天然树脂混合并研磨20min，得到改性玻璃纤维，再按质量比为1:10将改性玻璃纤维加入到上述混合溶胶中，即为复合液态溶胶，并在110 ℃下干燥得到含水率为 55%的复合固态溶胶，设计容重为270 kg/m3，将与设计容重对应的复合固态溶胶装入尺寸为90 mm×70 mm×40 mm模具中，密封模具移入烘箱中，在80℃下预热10min，并将预热后的模具置于300℃的烘箱中保温发泡2.5 h后，自然冷却至室温，出料，即可制得高强度复合泡沫塑料。 对比例 以河北省某公司生产的泡沫塑料作为对比例 对本发明制得的高强度复合泡沫塑料和对比例中泡沫塑料力学性能进行检测，检测结果如表1所示： 1.测试方法： 样品力学性能测试按JB/T25993-2010的规定进行。 抗压强度测试采用WEW-600A液压万能试验机进行检测。 抗折强度测试采用WDW1020微控电子万能材料试验机进行检测。 撕裂强度测试按GB10808-89的规定进行检测。
表1
| 检测项目 | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 对比例 |
| 抗压强度（MPa） | 0.265 | 0.310 | 0.362 | 0.223 |
| 抗折强度（MPa） | 1.25 | 1.36 | 1.48 | 0.82 |
| 撕裂强度（MPa） | 1.12 | 1.45 | 1.67 | 0.96 |
根据表1中数据可知，本发明制得的复合型泡沫塑料机械强度高，具有广阔的应用前景。
Claims (8)
1.一种高强度复合泡沫塑料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）向质量分数为20%的硅酸钠溶液中添加聚丙烯酰胺，搅拌后得到改性硅酸钠溶液；
（2）向改性硅酸钠溶液中加入盐酸搅拌混合，得到液态溶胶；
（3）继续搅拌后，向液态溶胶中加入液态溶胶质量10%的蓖麻油和液态溶胶质量0.5%的酵母粉，并装入发酵罐中，在密封发酵中，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性液态溶胶；
（4）将聚丙烯加热升温，待其软化后，向软化后的聚丙烯中加入改性液态溶胶和石灰石以及硼砂，混合后得到混合溶胶；
（5）按质量比为1:1将玻璃纤维和天然树脂混合并研磨，得到改性玻璃纤维，再按质量比为1:10将改性玻璃纤维加入到上述混合溶胶中，即为复合液态溶胶，并干燥得到含水率为 35～55%的复合固态溶胶；
（6）将与设计容重对应的复合固态溶胶装入模具中，密封模具移入烘箱中预热，并将预热后的模具置于烘箱中保温发泡后，自然冷却至室温，出料，即可制得高强度复合泡沫塑料。
2.根据权利要求1所述的一种复合型耐高温性包装材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的硅酸钠溶液的体积为200～300mL，聚丙烯酰胺的质量为0.8～1.0g，搅拌时间为10～15min。
3.根据权利要求1所述的一种复合型耐高温性包装材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的改性硅酸钠的体积为150～200mL，盐酸的体积为3～5mL，盐酸的浓度为0.5mol/L，搅拌时间为80～90min。
4.根据权利要求1所述的一种复合型耐高温性包装材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的搅拌后期指搅拌 60～80 min 后，发酵温度为35～55℃，发酵时间为7～9天。
5.根据权利要求1所述的一种复合型耐高温性包装材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述的聚丙烯的质量为1～2kg，加热升温的温度为165～175℃，改性液态溶胶的体积为20～30mL，石灰石的质量为20～30g，硼砂的质量为20～30g。
6.根据权利要求1所述的一种复合型耐高温性包装材料的制备方法，其特征在于：步骤（5）中所述的研磨时间为10～20min，干燥温度为105～110 ℃。
7.根据权利要求1所述的一种复合型耐高温性包装材料的制备方法，其特征在于：步骤（6）中所述的模具容重为260～270 kg/m3，尺寸为90 mm×70 mm×40 mm步，预热温度为70～80℃，预热时间为5～10min。
8.烘箱温度为300℃，保温时间为2～2.5 h。
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