[发明专利]一种纳米粒子增强聚氨酯泡沫塑料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别涉及一种纳米粒子增强聚氨酯泡沫塑料及其制备方法。

背景技术

聚氨酯泡沫塑料，是异氰酸酯和羟基化合物经聚合发泡制成，按其硬度可分为软质和硬质两类，其中软质为主要品种。一般来说，它具有极佳的弹性、柔软性、伸长率和压缩强度；化学稳定性好，耐许多溶剂和油类；耐磨性优良，较天然海绵大20倍；还有优良的加工性、绝热性、粘合性等性能，是一种性能优良的缓冲材料，但价格较高。

聚氨酯泡沫塑料除了价格昂贵，原料紧缺之外，最大的缺陷是其耐温性能和防火性能较差，温度高于100℃的环境下使用，较为不利。

改性聚氨酯泡沫塑料，是增强聚氨酯泡沫塑料性能的有效方式之一，尤其是弥补聚氨酯泡沫塑料的耐温性能。

纳米粒子是指粒度在1—100nm之间的粒子（纳米粒子又称超细微粒）。属于胶体粒子大小的范畴。它们处于原子簇和宏观物体之间的过度区，处于微观体系和宏观体系之间，是由数目不多的原子或分子组成的集团，因此它们既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统。

纳米粒子应具有一些新异的物理化学特性。纳米粒子区别于宏观物体结构的特点是，它表面积占很大比重，而表面原子既无长程序又无短程序的非晶层。可以认为纳米粒子表面原子的状态更接近气态，而粒子内部的原子可能呈有序的排列。即使如此，由于粒径小，表面曲率大，内部产生很高的Gilibs压力，能导致内部结构的某种变形。纳米粒子的这种结构特征使它具有下列四个方面的效应。1.体积效应；2.表面效应；3.量子尺寸效应；4.宏观量子隧道效应。

纳米粒子可以作为提高聚氨酯泡沫塑料综合性能的改性材料。

发明内容

本发明解决的技术问题：针对上述不足，克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种纳米粒子增强聚氨酯泡沫塑料及其制备方法。

本发明的技术方案：一种纳米粒子增强聚氨酯泡沫塑料，由以下重量份数的原料制备而成：

聚氨酯乳液70-90份、纳米镍粉1-3份、纳米碳酸钙5-10份、过硫酸钾3-8份、纳米氧化锌2-6份、正硅酸乙酯5-10份和硫化氨基甲酸锌2-6份。

作为优选，所述泡沫塑料由以下质量份数的各个组分制备而成：聚氨酯乳液75-85份、纳米镍粉2-3份、纳米碳酸钙6-9份、过硫酸钾5-7份、纳米氧化锌3-5份、正硅酸乙酯6-9份和硫化氨基甲酸锌4-5份。

作为优选，所述泡沫塑料由以下质量份数的各个组分制备而成：聚氨酯乳液81份、纳米镍粉2份、纳米碳酸钙7份、过硫酸钾6份、纳米氧化锌4份、正硅酸乙酯7份和硫化氨基甲酸锌4份。

一种纳米粒子增强聚氨酯泡沫塑料的制备方法，制备步骤如下：

（1）准确称取各个原料；

（2）将原料混合均匀后放入注射成型机中成型，料筒温度80℃-155℃，注射压力55-105Mpa，模具温度55℃-85℃，保压时间35-80s，冷却时间45-110s；

（3）经注射成型机冷却成型之后，即得到纳米粒子增强聚氨酯泡沫塑料。

作为优选，步骤（2）中注射压力为72Mpa，保压时间52s。

有益效果：本发明提供的纳米粒子增强聚氨酯泡沫塑料，是利用纳米粒子的表面效应和体积效应，以及纳米材料本身优良的物理性能对聚氨酯泡沫塑料的性能进行改性。纳米粒子相对于泡孔壁的小尺寸及其较强的表面活性易于生成良好的界面，单位体积内具有更多的粒子数量而起到成核剂的作用，使泡孔密度更大、泡孔更小，这对于泡沫塑料的增强有很大的潜力。本发明采用的纳米粒子为纳米镍粉、纳米碳酸钙和纳米氧化锌，三种纳米粒子均具有复合作用，以此改性过后的聚氨酯泡沫塑料不仅进一步扩大了其优势性能，例如耐候性、保温性和抗水性，也弥补了其在抗压性能和耐高温性能上的不足。

因此，本发明提供的纳米粒子增强聚氨酯泡沫塑料进一步提高了聚氨酯泡沫塑料的优势性能，而且也改进其物理性能和耐高温性能。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解， 这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

实施例 1：

一种纳米粒子增强聚氨酯泡沫塑料，由以下重量份数的原料制备而成：

聚氨酯乳液90份、纳米镍粉3份、纳米碳酸钙10份、过硫酸钾8份、纳米氧化锌6份、正硅酸乙酯10份和硫化氨基甲酸锌6份。

一种纳米粒子增强聚氨酯泡沫塑料的制备方法，制备步骤如下：

（1）准确称取各个原料；